单片机原理与应用（C语言版）（微课版）课程标准

《单片机原理及应用（C语言版）》课程标准课程名称：单片机原理及应用（C语言版）课程代码:XXXXX适用专业:计算机专业大学本科课程类型:专业拓展总学时：106讲课学时：70实验学时：36学分：2一、课程概述(一)课程的地位和作用该课程是计算机专业的重要课程，《单片机原理及应用（C语言版）》作为培养计算机工程技术人员所必需的一门课，在培养学生现代设计能力和创新能力方面发挥着重要作用。本课程重点以KeilC51软件为平台，循序渐进地讲解MCS－51系列单片机的基本原理和具体应用的方法与技巧。主要内容包括:简易声光报警器设计、模拟转向灯设计、流水灯系统设计、人机交互密码锁的设计、模拟交通灯系统设计、串口控制数码管显示系统设计、数字电压表与波形发生器设计和单片机应用系统综合设计等内容。同时指导学生采用正确的学习方法，培养他们的空间思维能力，提高学生的创新意识和综合素养，并为后续学习单片机基本原理和独立地完成各种单片机应用操作打下基础。（二）课程设计思路本课程根据计算机方向专业人才培养方案相关要求，课程内容主要以最新的KeilC51软件为演示平台，采用设计实例加知识点讲解模式，以帮助学生在实例操作过程中牢固地掌握KeilC51软件功能，提高计算机工程设计实践技能，结合大量实例详细讲解MCS－51系列单片机知识要点，让学生在学习案例的过程中潜移默化地掌握MCS－51系列单片机的操作技巧，同时培养计算机工程设计实践能力，为学生以后的实际工作做好技术储备。二、培养目标（一）总体目标通过本课程学习，学生能够理解和掌握单片机原理及应用（C语言版）有关知识，并初步具备运用所掌握的知识与分析实例所得的经验对产品进行单片机原理及应用（C语言版）的能力。通过工学结合、校企合作的基于工作任务的学习活动，培养学生具有良好职业道德、专业技能水平、可持续发展能力，初步形成一定的学习能力和课程实践能力，并培养学生诚实、守信、负责、善于沟通和合作的团队意识，及其重质量、守规范和安全意识，提高学生的职业能力，并通过理论、实践相融合的教学方式，边讲边学、边学边做、做中学、学中做，把学生培养成为具有良好职业道德的高技能型人才。（二）具体目标1、知识体系目标1)使学生能够系统地学习简易声光报警器设计的有关基本知识；2)使学生能够系统地学习模拟转向灯设计的相关知识；3)使学生能够系统地学习流水灯系统设计的相关知识；4)使学生能够系统地学习人机交互密码锁的设计的相关知识；2、能力目标1)能够熟练地使用常用的KeilC51软件完成模拟交通灯系统设计工作，并掌握串口控制数码管显示系统设计的方法：如串口彩屏显示系统设计、双机通信系统设计等；2)能够熟练的掌握数字电压表与波形发生器设计,并结合实例掌握单片机应用系统综合设计，帮助学生掌握本书所需内容。3、素质目标1)能够把理论知识与应用性较强实例有机结合起来，培养学生的专业实践能力。同时使学生对专业知识职业能力有深入的理解，尤其使学生对计算机辅助设计与制造产品的理念与实际技能有明显提高；2)通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。三、课程教学内容（一）课程教学安排内容排序、要求及学时分配见下表:课程主要内容学时重点、难点知识、能力、素质要求教学方式(教学方法、教学手段)教学场地项目1简易声光报警器设计任务1-1KeilC51软件的使用10重点:KeilC51软件的使用；LED发光二极管小灯的制作。难点：简易声光报警器设计。掌握KeilC51软件的基本操作及工程建立流程；理解单片机最小系统的组成及各部分功能；学会设计单片机控制的LED闪烁电路并编写相应程序；能够运用单片机I/O口控制声光报警器实现定时报警功能；熟悉单片机开发流程，包括硬件设计、编程及仿真调试方法讲授与实操理实体化教室1.1认识单片机讲授与实操理实体化教室任务1-2LED发光二极管小灯讲授与实操理实体化教室1.2学习单片机的准备 讲授与实操理实体化教室任务1-3简易声光报警器设计讲授与实操理实体化教室任务拓展：两个LED发光二极管的闪烁控制讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室项目2模拟转向灯设计任务2-1蜂鸣器发声10重点:蜂鸣器发声；模拟转向灯。难点：设计8路LED流水灯电路。掌握单片机控制蜂鸣器发声的原理与实现方法；学会设计单片机最小系统电路及其功能理解；理解单片机I/O端口在控制应用中的多种使用方式；能够运用单片机控制LED实现不同显示效果；掌握单片机系统调试技巧及常见问题的解决方法。讲授与实操理实体化教室2.1单片机的引脚讲授与实操理实体化教室2.2单片机最小系统电路讲授与实操理实体化教室2.351单片机的存储器结构讲授与实操理实体化教室任务2-2模拟转向灯讲授与实操理实体化教室2.4单片机并行I/O端口讲授与实操理实体化教室任务2-3发光二极管闪烁讲授与实操理实体化教室任务拓展设计8路LED流水灯电路讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室项目3流水灯系统设计任务3-1库函数流水灯设计14重点:库函数流水灯设计；按键控制流水灯。难点：LED灯光报警电路设计。掌握C语言基础，实现流水灯设计；理解C语言基本结构，编写简单程序；熟悉C语言语句，实现按键控制多种灯；掌握选择循环语句，优化程序设计；理解C语言数据类型，设计LED灯光报警器；熟练运用运算符，实现复杂运算。讲授与实操理实体化教室3.1认识C语言讲授与实操理实体化教室任务3-2按键控制流水灯讲授与实操理实体化教室3.2C语言的基本语句讲授与实操理实体化教室任务3-3花样流水灯设计讲授与实操理实体化教室3.3C语言数据与运算讲授与实操理实体化教室任务3-4可调光灯讲授与实操理实体化教室3.4C语言的函数讲授与实操理实体化教室任务拓展LED灯光报警电路设计讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室项目4人机交互密码锁的设计任务4-1静态数码管显示15重点:静态数码管显示；动态数码管显示。难点：电子琴设计。掌握LED数码管的基本结构与静态显示原理，能进行简单编程实现；理解数组的概念及其在编程中的应用，能够熟练使用一维、二维和字符数组；学会利用单片机与矩阵键盘接口实现键值识别与处理，编写相应程序；了解点阵显示原理，能够设计简单的点阵图形和动画显示程序；掌握独立键盘的硬件结构与键值分析方法，实现基本的键盘输入功能。讲授与实操理实体化教室4.1数组的概念讲授与实操理实体化教室4.2认识LED数码管讲授与实操理实体化教室任务4-2动态数码管显示讲授与实操理实体化教室4.3LED数码管动态显示讲授与实操理实体化教室任务4-3LED大屏幕电子广告牌控制讲授与实操理实体化教室4.4点阵的初步认识讲授与实操理实体化教室任务4-3矩阵键盘密码锁设计讲授与实操理实体化教室4.5单片机与矩阵键盘接口讲授与实操理实体化教室任务拓展：电子琴设计讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室项目5模拟交通灯系统设计任务5-1定时器控制LED闪烁14重点:定时器控制LED闪烁；中断流水灯的循环点亮。难点：智慧交通灯系统的设计。掌握定时/计数器的结构和工作原理，能够灵活运用；理解并熟悉中断系统的基本概念和工作机制；学会使用C51编程语言编写中断服务程序，实现特定功能；设计并实现数码秒表系统，理解定时与中断在嵌入式系统中的应用；通过模拟交通灯控制系统设计，掌握时序控制和状态机设计的方法。讲授与实操理实体化教室5.1定时/计数器讲授与实操理实体化教室任务5-2中断流水灯的循环点亮讲授与实操理实体化教室5.2中断系统讲授与实操理实体化教室任务5-3数码秒表设计讲授与实操理实体化教室任务5-4模拟交通灯控制系统设计讲授与实操理实体化教室任务拓展：智慧交通灯系统的设计讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室项目6串口控制数码管显示系统设计任务6-1串口彩屏显示系统设计14重点:串口彩屏显示系统设计；双机通信系统设计。难点：双机通信控制LED显示。掌握串行通信与并行通信的基本概念，理解它们之间的区别与联系；熟练掌握异步通信与同步通信的特点，能够根据不同需求选择合适的通信方式；理解波特率的含义，能够正确设置和计算波特率；了解常用串行通信协议和接口标准，如RS-232、RS-422、RS-485等；学会使用串行口进行I/O端口扩展，提高单片机系统的功能性和灵活性讲授与实操理实体化教室6.1串行通信基础讲授与实操理实体化教室6.251单片机的串行接口讲授与实操理实体化教室任务6-2双机通信系统设计讲授与实操理实体化教室6.3串行通信协议讲授与实操理实体化教室6.4串行口的I/O端口扩展讲授与实操理实体化教室任务拓展：双机通信控制LED显示讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室项目7数字电压表与波形发生器设计任务7-1简易数字电压表设计14重点:简易数字电压表设计；波形发生器设计。难点：基于AD和DA转换芯片的可调光台灯设计。掌握DAC0832工作原理，实现数模转换；理解单片机ADC，设计数字电压表；学会使用AD0809，实现模数转换功能；熟悉MS-51三总线结构，掌握地址访问方法；设计正弦信号发生器，理解其工作原理；分析A/D与D/A转换问题，提高解决问题能力。讲授与实操理实体化教室7.1数/模转换讲授与实操理实体化教室7.2单片机内部ADC及其应用讲授与实操理实体化教室7.3模/数转换讲授与实操理实体化教室任务7-2波形发生器设计讲授与实操理实体化教室7.4I2C总线A/D与D/A转换器PCF8591讲授与实操理实体化教室任务拓展：基于AD和DA转换芯片的可调光台灯设计讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室项目8单片机应用系统综合设计任务8-1LCD1602调试工具15重点:LCD1602调试工具；设计制作游客流量计数器。难点：红外遥控。掌握LCD1602显示原理与字符显示编程方法；学会用外部中断和数码管实现人数计数功能；理解定时器计数及将脉冲信号转换为生产数据；学习蓝牙模块与单片机串口通信控制家居灯；掌握红外遥控信号接收、解码及LCD显示技术；基于红外遥控实现直流电机调速控制功能；综合运用单片机知识进行多模块协同开发实践讲授与实操理实体化教室任务8-2设计制作游客流量计数器讲授与实操理实体化教室任务8-3单片机生产计数检测系统设计讲授与实操理实体化教室任务8-4家居照明蓝牙控制设计讲授与实操理实体化教室任务8-5红外遥控讲授与实操理实体化教室知识梳理与总结讲授与实操理实体化教室思考与练习题讲授与实操理实体化教室四、课程实施建议(一)教材的选用及编写建议教材的选用：《单片机原理及应用（C语言版）》，作者：XXX；出版时间：2025年3月；出版社：XXXX出版社。建议：《单片机原理及应用（C语言版）》基于KeilC51以项目教学的方式，循序渐进地讲解MCS－51系列单片机的基本原理和具体应用的方法与技巧。全书分为8个项目，具体内容为：简易声光报警器设计、模拟转向灯设计、流水灯系统设计、人机交互密码锁的设计、模拟交通灯系统设计、串口控制数码管显示系统设计、数字电压表与波形发生器设计和单片机应用系统综合设计等内容。在讲解过程中，每个重要知识点均配有实例讲解，可以提高学生的动手能力，并加深对知识点的理解。(二)教学参考资料推荐[1].谢四连/王善伟/李石林等编著

.《单片机原理及应用项目化教程（C语言版）》[M].北京：中国水利水电出版社，2016.[2].杨居义等编著.《单片机原理及应用（C语言版）》[M].北京：清华大学出版社，2018.[3].万学春/亓晓彬等编著.《单片机原理及应用（C语言版）》[M].成都：西南交通大学出版社，2021.[4].曹克澄等编著.《单片机原理及应用（汇编语言与C51语言版）第3版》[M].北京：机械工业出版社，20221.[5].林立/张俊亮等编著.《单片机原理及应用——C51语言版（第2版）》[M].北京：电子工业出版社，2022.(三)主要教学方法建议将课程思政元素融入课程教学内容；要理实一体化、呈现视频化、资源数字化、交流网络化。(四)其他教