《STM32微控制器应用》课程标准

《STM32微控制器应用》课程标准一、适用对象2023级高中后三年制学生二、适用专业智能产品开发与应用专业三、课程性质本课程是智能产品开发与应用专业职业素质、岗位能力、专业知识、个性拓展等专业核心课程。本课程是依据智能产品开发与应用专业人才培养目标和相关职业岗位（群）的能力要求而设置的，对本专业所面向的智能电子产品开发设计员所需要的知识、技能和素质目标的达成起支撑作用。在课程设置上，前导课程有《C语言程序》、《单片机技术与应用》、《电子产品PCB设计》、《数字电子技术与应用》、《模拟电子技术与应用设计》，后续课程有《智能产品开发综合实训》、《智能硬件开发技术》、《岗位实习（一）》、《无人机装调技术》、《毕业设计》、《岗位实习（二）》。四、课程目标培养学生掌握STM32系列ARM的开发环境，并能运用KEICMDK软件的平台进行简单工程实例的设计开发，掌握STMF407的基本功能与结构，掌握程序设计方法。学会与人沟通，能有意识地培养自己团队精神，为今后的实际工作打下坚实的基础。提高综合素质，增强职业变化的适应能力以及继续学习能力，后后续从电子产品的设计开发打好基础。1、知识目标掌握STMF407的基本功能与结构，了解STMF407的程序设计框架结构，掌握STMF407的基本功能模块，包括系统的时钟系统、系统启动功能、I/O端口功能、内部滴答时钟、中断系统结构、定时器定时功能、定时器PWM功能、内部的AD功能、串行口通信功能。2、技能目标学能会使用Keil5的MDK环境编写、下载、调试程序的过程，能够使用功能函数库编写STM32功能模块的驱动函数，能够读懂STM32器件的数据手册，能够根据设计要求配置模块寄存器功能，能够完成基本功能程序设计及调试。3、素质养成目标通过课程的学习，通过分组完成项目任务，培养学生团队协作精神，锻炼学生沟通交流、自我学习的能力，培养学生理论结合实践能力，一丝不苟的工作作风，提高学生的综合素质和专业素质。五、参考学时：80学分：5六、设计思路课程以毕业从事产品设计开发、维修、维护岗位要求为依据，内容选择典型的STM32功能应用，采用项目化教学方式结合知识、能力、素质的要求设计教学项目，设计项目任务，由浅入深，逐步深入的方式，由最简单的一个LED点亮项目开始，逐步完成LED的闪烁，蜂鸣器的控制，定时器功能，PWM的功能，串口通信的功能，AD的功能，完成一个综合功能的设计项目。培养学生的软硬件结合能力，程序设计与调试能力，为学生从事电子产品的设计开发，维护维修打好基础，并为学生今后进一步从事嵌入式产品的设计奠定坚实的专业基础。七、课程内容与教学要求1.课时分配表模块（或工作情境）名称序号单元（或项目）内容学时分配备注LED的闪烁及蜂鸣器控制1LED闪烁功能设计62STM32的MDK结构43LED流水灯设计44蜂鸣器控制设计4按键控制LED及蜂鸣器5按键功能控制LED及蜂鸣器66I/O中断功能设计按键控制8定时器及PWM直流电机控制7定时器功能设计LED闪烁68定时器功能设计系统时钟69定时器PWM直流电机控制610按键功能控制直流电机6串口控制功能设计11串口显示系统时钟612串口功能控制LED点亮413串口控制直流电机4数字电压表设计14AD转换功能615串口显示电压输入4总学时802.单元（或项目、任务）设计模块（或工作情境）LED的闪烁及蜂鸣器控制项目1LED的闪烁及蜂鸣器控制学时理论8实践4一体化6学习目标掌握Keil5的MDK编辑环境编写、下载、调试程序过程，掌握MDK环境下STM32F407程序设计的基本架构，掌握STM32的时钟系统结构，I/O端口设置，程序设计框架结构，头文件的功能，硬件延时方法及应用，培养学生的编程调试能力，一丝不苟的工作态度，理论结构实践、实事求是工作作风。主要内容主要教学方法1.完成一个LED闪烁项目设计；2.STM32F407设计项目结构；3.STM32F407启动文件；4.头文件功能及数据手册阅读；5.系统时钟的结构及设计方法；6.硬件延时函数的设计方法；7.LED的宏定义及应用；8.LED流水灯功能的设计及实现；9.蜂鸣器鸣叫程序设计及实现；重点：STM32F407设计结构及MDK设计框架难点：STM32F407的头文件结构和宏定义设计理论讲授理实一体任务驱动项目化教学教学地点一体化教室教学及参考资料STM32F407数据手册，STM32F407实验指导书，STM32F407函数库手册练习与习题建议调整LED闪烁时间及流水灯运动方向及运动方案考核与评价方式说明权重分配学生完成设计任务，实现LED的闪烁和流水灯控制功能，完成过程和完成结果作为考核依据10%模块（或工作情境）按键控制LED及蜂鸣器项目2按键控制LED及蜂鸣器学时理论4实践4一体化6学习目标掌握I/O端口设置方法与步骤，按键的检测及处理，I/O端口中断的设置方法与过程，I/O中断的设计程序编写及调试，培养学生的编程调试能力，一丝不苟的工作态度，理论结构实践、实事求是工作作风。主要内容主要教学方法1.I/O按键的设计及检测程序设计；2.I/O按键的处理程序设计；3.I/O按键控制LED闪烁及蜂鸣器；4.I/O端口中断功能；5.I/O端口中断程序的设计；6.I/O端口中断按键控制LED点亮及蜂鸣器的鸣叫；重点：I/O端口按键的检测及处理程序设计，中断的程序设计方法与步骤难点：I/O端口中断程序设计方法与步骤理论讲授理实一体任务驱动项目化教学教学地点一体化教室教学及参考资料STM32F407数据手册，STM32F407实验指导书，STM32F407函数库手册练习与习题建议I/O按键的检测及处理，中断程序的设计考核与评价方式说明权重分配学生完成设计任务，实现按键控制LED的闪烁和蜂鸣器的鸣叫；中断方式控制LED的点亮及熄灭，完成过程和完成结果作为考核依据10%模块（或工作情境）定时器及PWM直流电机控制项目3定时器及PWM直流电机控制学时理论8实践8一体化8学习目标掌握定时器设置方法与步骤，定时器设计系统调试结构，设计系统时钟，PWM控制直流电机，按键控制直流电机的操作，培养学生的编程调试能力，一丝不苟的工作态度，理论结构实践、实事求是工作作风。主要内容主要教学方法1.定时器的功能；2.定时器定时设计系统运行框架；3.定时器设计系统内部时钟；4.定时器实现LED闪烁控制；5.PWM功能；6.PWM控制实现电机转速控制；7.按键实现电机的运动功能控制；重点：定时器的功能及PWM功能程序设计难点：PWM程序设计理论讲授理实一体任务驱动项目化教学教学地点一体化教室教学及参考资料STM32F407数据手册，STM32F407实验指导书，STM32F407函数库手册练习与习题建议定时器不同周期定时设计考核与评价方式说明权重分配学生完成设计任务，实现按键控制直流电机的控制功能，完成过程和完成结果作为考核依据30%模块（或工作情境）串口控制功能设计项目4串口控制功能设计学时理论6实践4一体化4学习目标掌握串口通信设置方法与步骤，串口功能程序的设计调试，串口发送接收数据，串口接收命令实现LED点亮，直流电机控制，培养学生的编程调试能力，一丝不苟的工作态度，理论结构实践、实事求是工作作风。主要内容主要教学方法1.USART的功能；2.USART的接收、发送程序设计；3.USART控制LED点亮；4.USART实现系统时钟发送；5.USART控制实现电机转速控制；重点：USART的功能及控制程序设计难点：USART的中断响应程序设计理论讲授理实一体任务驱动项目化教学教学地点一体化教室教学及参考资料STM32F407数据手册，STM32F407实验指导书，STM32F407函数库手册练习与习题建议定时器不同周期定时设计考核与评价方式说明权重分配学生完成设计任务，实现USART发送系统时钟，LED点亮控制，直流电机的控制功能，完成过程和完成结果作为考核依据30%模块（或工作情境）数字电压表设计项目5数字电压表设计学时理论6实践4一体化4学习目标掌握AD设置方法与步骤，AD功能程序的设计调试，AD转换实现输入电压检测，串口方式发送AD转换结果，培养学生的编程调试能力，一丝不苟的工作态度，理论结构实践、实事求是工作作风。主要内容主要教学方法1.AD的功能；2.AD转换程序设计；3.AD查询方式检测输入电压；4.AD的Inject中断方式检测输入电压；5.AD检测电压串口方式发送到检测终端；重点：AD的功能及控制程序设计难点：AD的Inject方式的中断响应程序设计理论讲授理实一体任务驱动项目化教学教学地点一体化教室教学及参考资料STM32F407数据手册，STM32F407实验指导书，STM32F407函数库手册练习与习题建议AD转换程序设计及调试考核与评价方式说明权重分配学生完成设计任务，实现AD转换功能，并将电压结果发送到串口，完成过程和完成结果作为考核依据20%八、课程实施1.教学方法建议根据本门课程的教学目标要求和课程特点以及有关学情，选择适合于本课程的最优化教学法。综合考虑教学效果和教学可操作性等因素，本课程选用理实一体，项目教学，任务驱动的方式，分组合作，独立完成的方式完成设计任务，充分发挥学生的积极性，主动性，激发学生学习兴趣和热情，提高学生的成就感。项目教学：本门课程总体为一个大的设计项目，最终实现直流电机的控制功能，并通过AD结果模拟转速检测，从最初的一个LED闪烁控制开始到实现整个直流电机的控制，实现了一个大的设计项目功能。任务驱动：整个大的项目划分为若干个小项目，由浅入深逐步实现每个设计任务，并最终实现真个设计项目。理实一体：理解讲解紧紧围绕实际应用，每个任务采用够用原则，围绕设计任务导入理论讲解，并应用理论知识实现设计应用，实现设计功能。分组合作：两个学生一组，共同讨论，但每个学生都需要完成各自的设计任务，可以培养学生的团队合作意识。2.师资条件要求授课教师应当为具有多年STM32编程经验的双师型教师，有过STM32产品设计经验，深入了解STM32功能结构，熟练使用Keil的MDK编程工具，具有较好模拟电路设计、数字电路设计、印制电路设计、单片机程序设计基础的电子信息类专任教师。3.教学条件基本要求本门课程教学要求必须有理实一体的STM32F407专业实验室，课程教学实验室能够实现教学广播或多媒体广播，安装了ALtium软件，Keil5MDK5软件，串口调试助手，PDF阅读器，驱动程序安装正确，实验室配置要实现至少两个同学使用一套STMF407开发设备，能够确保学生完成教师的每个设计任务。4.教学资源基本要求1）本门课程教学的教学参考书为《精通STM32F4库函数版》张洋、刘军、严汉宇、左忠凯编著，北京航空航天大学出版社2017年4月。2）《智能电子产品设计教学系统实验指导书》，北京百科融创公司。3）《STM32F4XX中文数据手册》，由意法半导体公司提供。4）《STM32F4XX库函数中文数据手册》，由意法半导体公司提供。5.其它说明1）本课程设计依据制作STM32F407ZGET6单片机实验设计教学项目，实际教学中根据学生的掌握与接受程度不同可以调整授课难度和教学内容，以提高教学效果。2）北京百科融创公司石浪参与课程标准制定。九、教学评价、考核要求课程考核主要体现为考查学生对教学内容的掌握程度以及综合素质的培养情况。课程成绩涵盖两方面，一是对学生设计任务完成情况的考核，二是对学生日常表现的考核。其中，项目考核占比60%，日常考核占比20%，理论测试20%。项目考核中个项目占比如下：设计项目考核占比LED的闪烁及蜂鸣器控制10%按键控制LED及蜂鸣器10%定时器及PWM直流电机控制30%远程直流电机调速30%数字电压表设计20%项目考核涵盖设计任务的实现过程与实现结果，通过现场打分的方式对调试结果予以评价。过程考核包含学生在课堂上的完成情况、对设计程序的记录，以及对理论知识掌握情况的测试。此外，对于表现出色、具有创造性表现的同学，给予上限为10分的加分，但考核总分最高为100分。日常考核涵盖学生在课堂上的表现、出勤情况、日常行为表现、对实验室规章制度的遵守情况、对师长的尊敬程度以及课堂纪律的遵守情况。课程标准审定表二级学院（部）微电子学院课程名称STM32微控制器应用课程类型理实一体适用专业智能产品开发与应用学时/学分80/5制（修）订人王恩亮课程负责人对课程标准的简要说明培养学生掌握STM32系列ARM的开发环境，并能运用KeilC-MDK软件的平台进行智能产品的开发，掌握STMF407的基本功能与结构，掌智能产品的开发设计过程。学会与人沟通，能有意识地培养自己团队精神，为今后的实际工作打下坚实的基础。提高综合素质，增强职业变化的适应能力以及继续学习能力，后续从智