《嵌入式单片机技术与应用》教学大纲Word格式.docx
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四、教学任务
1.课程性质
《嵌入式单片机技术与应用》课程是“计算机应用技术”(嵌入式系统)专业核心课程,对形成专业面向的助理嵌入式软件工程师、助理嵌入式测试工程师、助理嵌入式销售工程师岗位所需要的技能、知识和素质起支撑作用,是下一步学习《ARM系统结构及接口应用》课程的重要基础。
2.课程设计思路
以“实现双机通信的电子号码锁的设计”真实工作项目为依据,对该项目进行功能分解,提取工作任务并进行序化,分析工作任务所涉及的相关知识,设计一系列能力要求不断提升的工作项目作为学习情境,以学习情境为教学单元组织课程教学。
配合学习情境设计以学生为主、教师指导的项目训练,培养学生再学习能力。
《嵌入式单片机技术与应用》课程教学内容设计
工作任务
相关知识
学习情境
巩固提高
任务1:
通过锁存器实现地址信息和数据信息的隔离
数与数制;
单片机内部结构、内部存储器、寄存器资源、引脚功能;
调试工具的使用。
学习情境1:
单片机最小控制系统的设计
项目训练1:
使用示波器和万用表检测硬件电路和单片机I/O口
任务2:
利用P1口实现对发光二极管的控制
发光二极管的工作原理、单片机工作时序、简单控制电路的设计及软件实现的方法。
学习情境2:
信号灯的控制
项目训练2:
交通灯的设计与实现
任务3:
采用中断的方法利用定时器实现延时1秒的设计
定时器初始化的设置;
中断的类型,中断入口地址的选择,中断的产生条件和响应过程。
学习情境3:
个性跑马灯的设计与实现
项目训练3:
数字钟的设计与实现
任务4:
将甲机设置的密码传送给乙机,乙机做出回答
通信方式、通信协议、波特率的计算、串行口控制字的设置。
学习情境4:
用两台单片机实现双机通信
项目训练4:
单片机点对点通信
任务5:
四行三列键盘和5位数码管显示接口软硬件设计
可编程接口芯片8255A的应用;
扫描键盘的设计与识别;
数码显示接口电路的设计
学习情境5:
简易电子号码锁的设计与实现
综合训练
数字电压表的设计
3.课程任务
该课程通过对“可双机通信的电子号码锁的设计与实现”项目的完成,使学生具有单片机系统的设计,调试和测试等知识与技能、具备较高的职业素质和团队协作的能力,具有调试单片机系统程序和设计最小单片机系统的能力,能解决程序调试和系统设计中遇到的问题,能胜任单片机产品调试员、单片机产品技术支持等岗位工作。
五、教学内容组织
1.教学做一体
整个课程学习共计96学时,全部课程学习安排在实训室,课程教学边讲边做、边做边学、项目导向、任务驱动,培养学生技能、相关知识和职业素质。
2.教学内容安排实施
为了完成一个能够进行双机通信的电子号码锁,将其拆分成5个由易到难的任务,然后抽取每个任务的知识点和技能点设计了更适合教学的学习情境。
以项目导向和任务驱动为主要教学方法,学生在完成项目和任务的过程中学习单片机的相关知识,真正达到学习和工作融为一体的效果。
(1)教学内容结构
学习目标
授课学时
技能目标:
(1)能够掌握AT89S52单片机体系结构;
(2)能够灵活应用单片机的存储系统;
(3)常用检测仪器的使用。
相关知识:
单片机体系结构,数与数制,内部存储器、寄存器资源,AT89S52引脚功能及特性,示波器和万用表的使用。
职业素质:
(1)培养学生硬件检测能力;
(2)培养学生再学习能力(为学习其它系列单片机奠定基础)。
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在学习情境1的基础上,
(1)能够独立完成对各I/O口的电位和引脚输出波形的检测;
(2)学会器件工作情况的检测方法。
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学习情境2:
子情境1:
信号控制灯1-
利用P1口控制8个发光二极管
(1)学会根据用户要求进行整体方案设计的方法;
(2)学会针对相应的方案进行电路设计的方法;
(3)学会对整体方案中的工作任务进行功能分解;
(4)学会根据功能分解找出相应算法,并绘制程序流程图;
(5)学会使用指令系统,根据流程图编写程序的方法;
(6)学会使用相应的工具对所编写的程序进行调试的方法。
单片机引脚功能、时钟电路、复位电路、发光二极管的工作原理、伪指令、操作码寻址方式、算数指令、逻辑指令、移位指令、剩余指令、绘制流程图、编写汇编程序。
(1)培养学生建立整体项目设计与实现的意识;
(2)培养学生建立良好的编程规范(伪指令的使用、流程图的设计、注释的添加);
(3)培养学生使用软硬件调试工具进行测试。
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子情境2:
信号控制灯2-
利用并口控制发光二极管
子情境3:
信号控制灯3-
设计一个延时程序,采用循环控制
交通灯设计与实现
在学习情景2的学习基础上,能够独立完成“交通灯设计与实现”的项目训练,包括:
(1)会根据用户要求进行整体方案的设计;
(2)会针对相应的方案设计电路;
(3)会运用指令系统编写程序;
(4)会使用软硬件调试工具。
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(1)能够根据用户要求进行整体方案设计;
(2)能够针对相应的方案进行电路设计;
(3)能够对整体方案中的工作任务进行功能分析;
(4)能够根据功能分析找出相应算法,并绘制程序流程图;
(5)能够使用指令系统,根据流程图编写程序;
(6)能够使用相应的工具对所编写的程序进行调试;
(7)学会使用中断方式对定时/计数器进行编程;
(8)学会使用中断方式对外部事件中断进行处理;
(9)会画流程图,学会中断服务程序的编制方法;
(10)学会计算定时器或计数器初值;
(11)学会对定时/计数器进行初始化。
定时器控制字的设置和使用;
中断的类型,中断的产生、响应和返回;
中断优先级;
单个按键的类型选择和接口设计。
通过中断概念,启发学生思考问题的方式,培养学生处理问题的方法。
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数字钟设计与实现
在学习情景3的学习基础上,能够独立完成“数字钟设计与实现”的项目训练,包括:
(1)能够根据用户要求进行整体方案的设计;
(2)能够针对相应的方案设计电路;
(3)能够运用指令系统实现程序;
(4)能够使用软硬件调试工具;
(5)会设计并实现中断和单个按键功能。
(1)能够根据用户要求进行整体方案设计,并优化;
(5)能够使用C51根据流程图编写程序;
(7)学会对串行口进行初始化;
(8)学会计算串行口的通信波特率;
(9)学会用查询和中断方法实现串行口通信;
串口通信、单片机中串口通信的使用、串行口控制字的设置。
养成学生知识建构的习惯,培养学生可持续发展的能力。
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在学习情景4的学习基础上,能够独立完成“单片机点对点通信”项目训练,包括:
(5)学会使用串口实现点对点串行通信。
(1)能够根据用户要求进行整体方案设计,并优化;
(2)能够对整体方案中的工作任务进行功能分解;
(3)能够针对所设计的方案进行硬件电路的设计
A.学会利用网络资源查询相关资料,并根据相关资料应用到本设计中;
B.学会由底层到顶层的设计方法(各个功能模块组合成系统电路原理图);
(4)学会根据硬件电路图进行器件的选择;
(5)学会使用proteus绘制系统原理图。
(6)能够根据功能分析找出相应算法,并绘制程序流程图;
(7)能够使用指令系统,根据流程图编写程序;
(8)能够使用相应的工具对所编写的程序进行调试;
(9)学会解决调试中存在的软硬件问题;
矩阵键盘接口设计、数码显示接口设计、按键去抖相关知识概述、动态显示电路设计方法、LED显示模块的程序设计、proteus软件的使用等。
(1)培养学生在产品设计中编写技术文档的能力;
(2)培养学生掌握产品设计的流程;
(3)养成安全操作规范;
(4)养成环境保护习惯。
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综合训练:
(1)根据用户要求进行整体方案设计;
(2)针对相应的方案进行电路设计;
(3)对整体方案中的工作任务进行功能分析;
(4)根据功能分析找出相应算法,并绘制程序流程图;
(5)使用指令系统,根据流程图编写程序;
(6)使用相应软件对所编写的程序进行软件仿真;
(7)使用调试软件调试程序;
所涉及技能点包括:
应用proteus绘制原理图、根据参数合理选择器件、正确使用焊接工具、能够正确理解设计要求、能够正确分解工作任务、能够按照任务要求设计程序流程图、能够使用编程软件编写程序、能够熟练运用指令系统、能够根据流程图编写相应程序、会使用程序加载工具,对芯片加载程序、会使用调试工具进行在线仿真调试、会使用万用表及其相关仪器、能够解决在仿真调试过程发现的问题、能够按照相关格式编写技术文档等。
算法分析、程序结构、单片机内部结构、单片机接口电路、单片机工作时序、单片机的程序设计、用中断方式对定时/计数器编程、用中断方式对外部事件中断进行处理、数据通信编程、单片机接口编程、单片机电路分析;
撰写技术文档。
(1)安全操作规程;
(2)事故防范、应变措施;
(3)环境保护。
合计
(2)教学基本要求
本课程以具体工作过程为导向,以任务为驱动,总共安排任务,共96个学时,全部采用教学做一体的教学方式。
学习情境1单片机最小控制系统的设计
要对一个单片机系统进行分析设计和编写程序,就必须非常熟悉单片机芯片的组成原理,特别是要熟悉其各个外部引脚、内部寄存器和数据区的使用方法。
A