《单片机》课程标准.docx
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《单片机》课程标准
课程标准
课程名称：
单片机课程类别：
核心课
适用专业：
机电一体化技术专业学时：
108+2周
1．课程定位与设计思路
1.1课程性质与作用
本课程是机电一体化技术专业的核心课程，是为从事机电产品的生产企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试、制作、安装与维护能力的实践型人才，对学生职业岗位能力的培养和职业素质的养成起主要支撑作用。
本课程的作用是通过课堂教学和实践教学相结合，使学生能清楚的了解单片机的结构与工作流程，建立起单片机系统的概念，最终能够掌握机电一体化技术领域中单片机控制的基本方法、基本技能，能够用单片机控制各种常见的执行机构，完成产品的硬件电路的设计及驱动程序的编制，培养单片机控制系统的分析、设计、调试与制作的综合应用能力，培养科学的思维方法，灵活运用知识的能力，实验操作能力，使学生具有较强的发现问题、分析问题、解决问题的能力，具有毕业后的直接上岗能力（或经短期培训后上岗），并且毕业时已具备一定的单片机控制系统开发经验。
本课程以“电子技术”、“C语言”、“电子产品制作”等基本知识、技能为基础学习，为学生进入机电产品生产企业中，从事单片机应用产品设计、分析、调试、制作、安装与维护、管理与营销等岗位打下基础。
1.2课程设计理念与思路
本课程强调对学生职业岗位能力的培养和职业素养的养成。
在课程设计过程中，针对高职学生的特点和认知规律，对教学内容进行认真的选择与序化，以任务或项目为载体，按照由简单到复杂的原则重构课程内容。
构建融多媒体教室、实验室、实训室于一体的校内实训基地和校外实训基地并在此完成所有的教学环节。
针对不同环节，采用恰当的教学方法和手段，有意识、有步骤地将职业能力的训练和职业素养的养成融入到实际的教学过程中。
1.2.1校企共建课程
本课程开发的第一步是与行业企业技术人员共同分析岗位需求，确立岗位职业能力与工作任务。
（1）走访大量从事机电产品生产、制造和机电设备使用、维护的相关企业，深入企业进行岗位职业能力与工作过程调查；
（2）与企业生产一线人员共同制定课程标准，共建更能贴近和满足实际应用能力需求的能力训练体系；
（3）与从事机电产品生产和机电设备安装调试工作的毕业生交流，听取它们对专业课程设置和课程建设的反馈意见，以他们的亲身经历和切身体会帮助我们审视以往机电一体化技术专业课程体系构架和课程建设中存在的问题，并对教学环境的建设提出修改意见。
（4）与机电一体化技术专业教学指导委员会的成员深入交流，了解他们从初学者到专家的职业发展历程中所做的工作，分析这些具体的岗位工作，找出胜任岗位（群）工作所必须具备的知识、技能与素质，建设更能贴近和满足实际应用能力需求的能力训练体系。
课程组专任教师与企业兼职教师一起，通过对机电产品生产企业中从事单片机控制系统设计、调试、制作、安装与维护岗位的人员的职能进行分析，确定在实际工作过程中完成各项工作任务应具备的职业能力，编写以任务为载体、突出工作过程的课程教材，制订任务实施的学生工作手册、课程考核评价等教学文件，系统、全面地建设单片机课程。
1.2.2代表性工作任务
序号
代表性工作任务
工作项目
说明
1
机械零部件的识读与绘制
机械图样的识读与绘制
按照工作对象为逻辑线索来分解典型工作任务。
共分解为43个任务，归纳为11个工作项目。
2
机电产品装配图的识别与绘制
3
机电设备装配图的识别与绘制
4
机械零部件的选型与设计
机械零件的选型、设计与组装
5
机械工程材料选用、标注与热处理
6
机械结构分析
7
机械结构设计
8
机械零件加工工艺的制订
机械组件的加工与装配
9
机械组件装配工艺的制订
10
机械零件制造质量分析
11
机械零件加工刀具的识别与选型
12
机械零件加工设备的识别与选型
13
常见电子元件的识别与选用
电子线路的检测与设计
14
电子线路的识读与测试
15
电子线路的设计
16
电子线路的改造
17
电子线路的分析
电子线路的辅助设计与印制板制作
18
印制板的设计制作
19
电子线路的焊接
20
电子线路的调试
21
单片机控制系统的硬件分析与设计
单片机控制系统的分析、设计、调试、维护、改造
22
单片机控制系统的软件设计与调试
23
单片机控制系统的安装与调试
24
单片机控制系统的运行与维护
25
单片机控制系统的改造
26
低压电器元件的选型与安装
电机设备运行与控制
27
电工工具及仪器使用
28
电气控制线路的制作工艺
29
电气控制线路的分析与调试
30
电气控制线路故障分析与排除
31
PLC控制线路的硬件接线
PLC控制线路的运行与维护
32
PLC控制线路的程序设计与调试
33
PLC控制线路的运行与维护
34
PLC控制线路的改造
35
传感器的识别与选型
信号检测与处理
36
传感器的安装
37
信号的处理
38
液气动部件的识别与选型
液气压控制系统的运行与维护
39
液气压控制系统的分析与设计
40
液气压控制系统的运行与维护
41
数控机床结构识别
数控机床编程与操作
42
数控机床编程
43
数控机床操作
1.2.3
专业课程体系
1.2.4课程培养目标
能力目标
知识目标
素质目标
硬件方面
软件方面
根据设计任务进行单片机选型的能力。
单片机产品应用程序的设计能力。
掌握常用外设的驱动方法。
培养学生团队精神与协作能力，使学生具有一定的岗位意识和岗位适应能力
根据单片机产品的功能进行单元电路的设计能力。
单片机产品程序调试能力。
掌握汇编语言程序设计方法及程序设计中常用的解决问题的方法。
培养学生认真严谨、求真务实、遵纪守时、吃苦耐劳的工作作风。
单片机类产品专用开发工具的使用能力。
单片机产品开发工具软件的应用能力。
掌握单片机的扩展技术。
养成良好的职业素养和正确使用仪器设备习惯。
单片机产品组装与调试能力。
单片机产品电路原理图和PCB板图的设计能力。
掌握单片机系统设计中软硬件资源的分配和内部资源的规划。
培养学生自主学习和解决工程问题的能力。
1.2.5课程工作任务
本课程主要为从事机电产品的生产企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试、制作、安装与维护、管理与营销能力的实践型人才，所以开展教学活动的场所是集理论教学、操作训练、设计调试于一体的实训室或模拟研发部，实施教学的场所必需配置以下硬件设备：
电脑（程序编译软件、PCB绘图软件、虚拟仿真软件等）、制作调试用各种电子仪器和工具、单片机产品实物等。
根据教学目标，教师在实训室主要进行理论知识的讲授、操作过程的演示和指导学生完成产品的设计、制作与调试；学生在实训室主要完成各个任务的实施和理论知识的学习；学生在研发部主要扮演二种角色，其工作任务和内容为：
产品开发助理：
根据研发设计师要求或实际产品，绘制单片机产品的原理图和PCB图，并提供器件采购等报表；根据设计结果或实际产品，进行样机制作、调试，并提供测试结果，为产品改进提供相关参数。
产品开发工程师：
根据项目要求写出产品设计文件，电路参数设计和计算文件，提供相关技术文档；撰写产品调试报告。
3．课程内容和要求
本课程通过对机电产品生产企业中从事单片机控制系统设计、调试、制作、安装与维护岗位的人员的职能进行分析，确定在实际工作过程中完成各项工作任务应具备的职业能力。
职业能力分解表如下：
单片机控制系统设计、调试、制作、安装与维护岗位的职业能力分解表
专项能力
方法能力
社会能力
硬件方面
软件方面
根据设计任务进行单片机选型。
单片机产品应用程序的设计。
能够通过各种途径查阅资料，获取信息。
具有良好的团队合作精神和协调人际关系的能力。
根据单片机产品的功能进行单元电路的设计。
单片机产品程序调试。
会运用计算机处理工作领域中的信息和技术。
具有认真严谨、求真务实、遵纪守时、吃苦耐劳的工作作风。
单片机类产品专用开发工具的使用。
单片机产品开发工具软件的应用。
能够发现工作过程中的问题，并对其进行分析，找出解决工程问题的方法。
具有安全文明生产和环境保护的相关经验和技能。
单片机产品组装与调试。
单片机产品电路原理图和PCB板图的设计。
具有科学的思维方法和计划能力。
具有良好的法制意识和职业道德。
根据行业企业发展需要和单片机控制系统设计、调试、制作、安装与维护岗位所需要的知识、能力、素质要求，依据专业能力、方法能力和社会能力的训练目标，考虑学生的可持续发展，选取课程内容。
同时，按照职业能力层级递升方式将课程内容分解为四大模块，即入门训练模块、内部资源应用模块、扩展技术模块和综合应用模块。
每个模块均由若干个任务和项目组成。
每个任务和项目都是一个浓缩的单片机应用产品。
单片机课程的教学内容和任务载体选择如下表所示：
单片机课程的教学内容和任务载体选择
模块
名称
任务名称
知识内容及要求
技能要求及内容
入
门
训
练
模
块
闪
烁
灯
单片机常用引脚（VCC、VSS、XTAL1、XTAL2、EA、RST、P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P3.0～P3.7）及其与发光二极管的连接；51单片机的结构及工作过程；计算机中数的表示方法；认识CLR、SETB、SJMP指令。
用PROTUES软件绘制闪烁灯的电路图；用WAVE软件录入、编译程序；在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果。
简易交通灯
单片机与多个发光二极管的连接；51单片机的存储器；51单片机内部RAM的分区及各区特点；51单片机中SFR（A、B、PSW、SP、DPH、DPL）的功能；堆栈；认识MOV指令；了解编程思路。
用PROTUES软件绘制简易交通灯的电路图，学习元器件布局方法和块操作；用WAVE软件录入程序、编译程序；在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果。
流
水
灯
了解循环程序的编程思路；指令概述；51单片机的指令系统；各类指令的格式与功能；常用指令的应用；分析单片机执行程序的过程；学习延时程序延时时间的计算。
用PROTUES软件绘制流水灯的电路图，学习排阻的使用；用WAVE软件录入程序、编译程序；在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果；编写的程序能够实现各种常用花样的显示；会用WAVE软件观察指令运行后相关单元内容的变化。
秒表
数码管与单片机的连接方法；汇编语言源程序的格式；伪指令；汇编语言程序设计方法；顺序程序、分支程序和循环程序的编写与调试；数码管静态软译码和硬译码方式下驱动程序的编写。
用PROTUES软件绘制秒表的电路图，学习数码管的调出；用WAVE软件录入程序、编译程序；在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果；会用WAVE软件单步运行程序，观察指令运行后相关单元内容的变化；能够全速运行程序，根据结果判断程序功能的正确性；会调试程序。
内
部
资
源
应
用
模
块
键控霓虹灯
单片机内部并行口的使用；单片机与开关的连接；单片机检测开关状态的方法；利用计数单元及CJNE指令实现向各个功能程序段的跳转；子程序的编写；
会用PROTUES软件虚拟仿真可控霓虹灯；熟悉实训板上LED和开关的接线方法；能够正确使用V8仿真器；会设置仿真软件并用仿真器观察程序运行效果。
计
数
器
单片机内部中断系统的结构、工作过程及初始化；外中断的使用；外中断服务程序的编写；蜂鸣器与单片机的连接方法及其驱动程序的编写。
会用PROTUES软件虚拟仿真计数器；熟悉实训板上数码管（2个）的接线方法；能够正确使用V8仿真器；会设置仿真软件并用仿真器观察程序运行效果。
分
秒
表
多个数码管与单片机的动态连接法；动态扫描程序的编写；单片机内部定时器的结构、工作过程及初始化；定时器的使用；主程序与定时器中断服务程序功能的规划及定时器中断服务程序的编写。
会用PROTUES软件虚拟仿真分秒表；熟悉实训板上数码管（4个）的接线方法；能够正确使用V8仿真器；会设置仿真软件并用仿真器观察程序运行效果。
双
机
通
信
单片机内部串行口的结构、工作过程及初始化；串行口的使用；主程序与串行口中断服务程序功能的规划；串行口中断服务程序的编写；串行通信的基本概念。
会用PROTUES软件虚拟仿真单片机与单片机之间的通信；能够用两种方法正确连接两个单片机控制系统；能够正确使用V8仿真器；会设置仿真软件并用仿真器观察程序运行效果。
扩
展
技
术
模
块
节日彩灯
单片机的并行扩展技术；并行口扩展芯片的选择；74LS244和74LS273与单片机的连接方法；单片机三总线的形成；MOVX指令的使用及CPU执行它的过程。
会用PROTUES软件绘制节日彩灯的电路图；用WAVE软件录入、编译与调试程序；
在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果。
数据采集器
ADC0809的功能、结构及其引脚；ADC0809与单片机的连接；数据采集程序的编写。
会用PROTUES软件绘制数据采集器的电路图；用WAVE软件录入、编译与调试程序；在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，调整电位器，观察运行效果。
波形发生器
ADC0832的功能、结构及其引脚；ADC0832与单片机的连接；各种常用波形程序的编写。
会用PROTUES软件绘制波形发生器的电路图；学习PROTUES软件中的示波器的使用；用WAVE软件录入、编译与调试程序；在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，调整示波器，观察运行效果。
综合
应用
模块
规定或
自定题目
综合运用51单片机知识设计一个单片机控制系统。
鼓励设计题目来源于生活与企业生产，着力于解决现实生活与企业生产中的问题。
会用PROTUES软件虚拟仿真单片机产品；会用Protel软件绘制单片机产品的PCB图；会制作产品；会烧写程序；能够撰写单片机产品的设计文档。
单片机课程学习情境设计表（总计108学时+2周）
模块
名称
任务名称
学时
教学准备
教学过程
入
门
训
练
模
块
闪
烁
灯
10
课件；
实物演示；
多媒体设备
电脑；
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；
工作任务单
实训指导页
教案；
实训手册；
单元测验；
⑴教师通过趣味实例和实物演示提出闪烁灯；⑵引导学生思考已学过的数字电路，提出数字电路的实现方法，给出电路图和实物图，激发学生制作兴趣；⑶提出闪烁灯的学习目标和要求；分析闪烁灯的要求，复习发光二极管的相关知识；⑷讲授单片机的性能、引脚、基本工作条件及其与发光二极管的连接方法；⑸教师用PROTUES软件绘制闪烁灯的硬件电路图；⑹教师直接给出闪烁灯的程序，简单介绍程序功能，重点讲授CLR、SETB和SJMP指令的功能；⑺教师在WAVE软件中录入和编译程序；教师在PROTUES软件中，将编译后的“闪烁灯.HEX”文件写入到51单片机中，点击“运行”按钮，观察灯的显示效果；⑻学生分组练习：
用PROTUES软件绘制闪烁灯的电路图、用WAVE软件录入程序、编译程序、在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果；⑼对学生练习过程中遇到的个性问题，分别加以指导，对共性问题，采用班级讲授法以引起全体注意；⑽教师讲授计算机中数的表示方法；51单片机的结构及工作过程；⑾习题讲解与单元测验。
简易交通灯
8
课件；
实物演示；
多媒体设备
电脑；
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；
工作任务单
实训指导页
教案；
实训手册；
单元测验；
⑴教师通过趣味实例和实物演示提出简易交通灯；⑵提出简易交通灯的学习目标和要求；分析简易交通的要求，复习单片机的性能、引脚、基本工作条件及其与发光二极管的连接方法；⑶学生讨论单片机与12只发光二极管的连接，教师点评；⑷教师与学生共同分析简易交通灯的工作过程，说出程序编写过程，给出25秒和5秒的延时程序⑸学生分组练习：
用PROTUES软件绘制简易交通灯的电路图；按照编程思路编写程序，用WAVE软件录入程序、编译程序、在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果；⑹对学生练习过程中遇到的个性问题，分别加以指导，对共性问题采用班级讲授法以引起全体注意；⑺教师提出MOV指令的使用；学生分组练习，要求用MOV指令实现；⑻教师讲授51单片机的存储器；51单片机内部RAM的分区及各区特点；51单片机SFR：
A、B、PSW、SP、DPH、DPL（DPTR）的功能；堆栈；在讲授结构的过程中适时提出已经使用的指令，引导学生理解指令作用；⑼习题讲解与单元测验。
流
水
灯
20
课件；
实物演示；
多媒体设备
电脑；
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；
工作任务单
实训指导页
教案；
实训手册；
单元测验；
⑴教师通过趣味实例和实物演示提出流水灯；⑵）提出流水灯的学习目标和要求；⑶学生分组练习：
用PROTUES软件绘制流水灯的电路图，按照流水灯要求编写程序，用WAVE软件录入程序、编译程序、在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果。
修改延时时间，再观察运行效果；⑷教师对学生绘制的电路图进行总结，讲授排阻的使用和绘图时块操作的方法；⑸教师与学生共同分析程序特点，提出RL指令，引出RR指令；⑹学生分组练习：
左流水和右流水；⑺教师讲授程序的运行过程，并用WAVE软件操作演示程序的运行过程；提出跑马灯的实现方法；讲解DJNZ指令；⑻教师讲授指令概述；数据传送指令；位操作指令；逻辑运算指令；算术运算指令；转移指令。
在讲授指令的过程中，教会学生用WAVE软件观察程序运行结果的方法；⑼习题讲解与单元测验。
秒表
16
课件；
实物演示；
多媒体设备
电脑；
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；
工作任务单
实训指导页
教案；
实训手册；
单元测验；
⑴教师通过实物演示提出秒表的功能；⑵提出秒表的学习目标和要求；分析秒表的要求，复习数码管的相关知识；⑶教师给出秒表的电路图（软译码连接法）；与学生共同分析秒表的编程思路；提出编写精简程序的基础；⑷教师讲授汇编语言源程序的格式；伪指令；汇编语言程序设计方法；通过具体事例讲授顺序程序、分支程序和循环程序的编写方法；调试讲授调试程序的基本方法。
⑸讲授数码管的编程方法；讲授秒表的编程构思，给出编程的流程；总结查表程序的编程步骤；⑹学生分组练习：
绘制软译码连接图，按照秒表的编程流程，编写程序；用WAVE软件录入程序、编译程序、在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果；⑺教师指出单片机与数码管的硬译码连接法；复习CD4511的性能；⑻学生分组练习：
绘制硬译码连接图；编写硬译码连接方式下的程序并运行；⑼对学生练习过程中遇到的个性问题，分别加以指导，对共性问题，班级讲授以引起全体注意；⑽习题讲解与单元测验。
内
部
资
源
应
用
模
块
键控霓虹灯
10
课件；
实物演示；
多媒体设备
电脑；
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；
工作任务单
实训指导页
教案；
实训手册；
仿真器；
实训板；
⑴教师通过实物演示提出键控霓虹灯的功能；⑵提出键控霓虹灯的学习目标和要求；分析键控霓虹灯的要求，复习开关的相关知识；讲授单片机与开关的连接；⑶教师与学生共同分析个各种花样程序的特点，提出查表程序实现花样的方法；编写程序，绘制查表程序流程图；⑷教师讲授编程构思及检测开关的指令，给出编程的流程图；⑸学生分组练习：
用PROTUES软件绘制键控霓虹灯的电路图，并编写各种显示花样（摇摆、闪烁、左流水、右流水、左累积、右累积、开幕式、闭幕式等）；按照可控霓虹灯的编程流程，编写程序，用WAVE软件录入程序、编译程序、在PROTUES软件中，将编译后的*.HEX文件写入到51单片机中，观察运行效果；⑹对学生练习过程中遇到的个性问题，分别加以指导，对共性问题，班级讲授以引起全体注意；⑺教师讲授利用“计数单元及CJNE指令实现向各个功能程序段的跳转”的方法，并绘制流程图；讲授子程序的编写方法；⑻学生分组练习：
按照“计数单元及CJNE指令实现向各个功能程序段的跳转”的方法，编写程序并虚拟仿真，观察效果；⑼教师提出任务拓展：
讲授编程思路；⑽教师和全体学生分享部分课外任务，点评优点与不足；学生分组练习：
用PROTUES软件绘制电路图，按照共享的流程图编程，并调试。
⑾教师讲授硬件仿真器的使用；实训板的电路图；学生分组练习；⑿教师讲授并行口的结构及使用时的注意事项。
计
数
器
10
课件；
实物演示；
多媒体设备
电脑；
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；
工作任务单
实训指导页
教案；
实训手册；
单元测验；仿真器；
实训板；
⑴教师通过实物演示提出计数器的功能；⑵提出计数器的学习目标和要求；分析计数器的要求；师生共同绘制流程图；⑶学生分组练习：
用PROTUES软件绘制计数器的电路图，并编写和调试程序；⑷教师总结，强调开关的检测方法。
提出开关的另外一种检测方法，即中断。
⑸教师讲授中断的概念，51单片机中断系统的结构、工作过程及其初始化；教师讲授利用中断编写计数器程序的思路；⑹学生分组练习：
按照中断方法编写并调试程序。
对学生练习过程中遇到的个性问题，分别加以指导，对共性问题，班级讲授以引起全体注意；⑺教师布置课外任务—报警器，讲授蜂鸣器的工作原理；⑻教师和全体学生分享部分课外任务，点评优点与不足；提出中断的优势。
⑼教师讲解实训板的电路图；学生用硬件仿真器实现计数器的仿真；⑽习题讲解与单元测验。
分
秒
表
10
课件；
实物演示；
多媒体设备
电脑；
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；
工作任务单
实训指导页
教案；
实训手册；
单元测验；仿真器；
实训板；
⑴教师通过实物演示提出分秒表的功能；⑵提出分秒表的学习目标和要求；分析分秒表的要求；给出数码管与单片机的静态连接法；指出不足；引出多个数码管与单片机的动态连接法；⑶教师讲授动态扫描法的编程原理与思路；给出分秒表的编程思路，提出用程序实现1秒定时的方法；⑷学生分组练习：
绘制动态扫描法电路图，编写驱动程序并调试；⑸教师提出用程序实现1秒定时的缺点，提出另一种实现方法—定时器；教师讲授定时的51单片机定时器的结构、工作过程及其初始化；⑹教师讲授利用定时中断编写分秒表程序的思路，用T0实现1S定时；⑺学生分组练习：
按照1s定时中断方法编写并调试程序。
对学生练习过程中遇到的个性问题，分别加以指导，对共性问题，班级讲授以引起全体注意；⑻教师布置课外任务—用2个定时器实现分秒表程序；⑼教师和全体学生分享部分课外任务，点评优点与不足；提出定时器的优势；⑽习题讲解与单元测验。
双
机
通
信
6
课件；电脑；
实物演示；
多媒体设备
PROTUES；
WAVE软件；
局域网；工作任务单；
实训指导页
教案；实训手册；单元测验；仿真器；实训板；
⑴教师通过生活事例提
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