《单片机原理与应用》课程标准中专张旭涛.docx
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《单片机原理与应用》课程标准中专张旭涛
《单片机原理与应用》
课程标准
（90学时）
课程代号：
DQ021
学时数：
90
适用学制：
三年中专
一、概述
（一）课程性质
本课程是高等职业技术学校电气类与机电专业的主干课程，是相关专业学生必修的专业技术课程，是学生专业能力的重要组成部分。
通过本课程的学习，学生要了解单片机系统设计的方法，熟悉汇编语言和C51语言的应用，理解常用单片机系统设计的控制方式、特点，具备单片机系统设计、安装和调试的初步能力。
通过本课程的学习可为《机电传动控制》、《计算机控制技术》等后续课程的学习和应用打下良好的基础。
（二）课程设计理念与思路
本课程设计为项目课程，根据本专业所对应职业岗位的需要，以构建不同控制要求的单片机系统为目标完成“项目”的方式进行知识与技能的重组。
打破传统的单片机课程以知识为序列组织课程的方式，不仅有利于学生学习兴趣的提高，也有利于学生专业能力的形成。
（三）课程设计思路
本课程的项目是构建应用型的单片机系统，每个项目都有可视化的结果，将理论与实践融为一体。
因此，本课程体现了职业教育“以就业为导向，以能力为本位”的培养目标，体现了以职业实践活动为主线的教学过程。
本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，强调“呈现项目结果”，以培养具有研究素质、创新素质和应用素质为目的，能适应现代发展要求的原则，通过教学使同学掌握微型机的基本知识、硬件结构组成、程序设计方法、系统扩展原理及分析方法、了解系统开发应用的方法和技术，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。
本课程在内容组织形式上强调了学生的主体性学习，在每个项目实施前，先提出学习目标，再进行任务分析，学生针对项目的各项任务进行相关知识的学习，并通过多种实践活动实施项目以实现学习目标。
最后根据多元化的评分标准进行自我评价。
二、课程目标
（一）总目标
通过本课程学习，学生初步掌握终身发展必备的单片机系统设计相关的基础知识和基本技能，了解这些知识与技能在生产实践中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势。
学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。
理解科学技术与社会的相互作用，形成科学的价值观；培养学生的团队合作精神，激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力。
（二）具体目标
1．知识与技能
（1）了解单片机的概念与种类，了解各种单片机的最新发展水平和方向。
（2）熟悉常用单片机的基本结构、工作过程及应用特点。
（3）熟练使用keil软件的主要功能；
（4）会应用汇编语言或C语言进行基本模块程序的编写。
（5）会根据使用要求，查阅单片机性能指标与使用技术，能够正确选用设计常用的单片机系统。
（6）能初步识读单片机控制电路图，并能说出系统组成的模块及其作用，具备单片机系统设计安装和调试的初步能力。
（7）会使用proteaus软件进行单片机系统的仿真实验。
2．过程与方法
（1）经历各种研究过程，进一步理解其意义，学习科学探究的基本方法，提高研究科学的能力。
（2）在学习过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。
（3）能对自已的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习的能力。
（4）通过理论实践一体化的学习过程，深入了解实践与理论之间的相互关系。
（5）通过各种实践活动，思考优化实践的过程和方法，并尝试改进，尝试运用技术和研究方法解决一些工程实践问题。
（6）通过实践活动，培养质疑意识，具有分析、解决问题的能力。
3．情感态度与价值观
（1）能领略本专业领域科技发展的过程，激发起对专业探究的好奇心和求知欲，能体验科学进步艰辛与喜悦。
（2）养成认真细致、实事求是、积极探索的科学态度和工作作风，形成理论联系实际、自主学习和探索创新的良好习惯。
（3）激发起参与专业实践活动的热情，有将专业应用于实际生产生活的意识，敢于涉及各种工程问题。
（4）合作意识强，并主动发表见解，善于与人交流，具有团队精神。
（5）主动关心科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感。
三、课程内容与要求
项目一：
设计广告灯
教学目标：
知道单片机的基本概念，能说出单片机引脚，了解复位电路和振荡电路的构成及工作过程，掌握汇编语言基本指令和一些C51语言模块程序的编写方法；熟悉单片机的keil编程软件的界面操作方法，能正确建立的文件名，能进行较简单的软件界面操作，能正确进行实验台的基础性操作。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作并进行实验台的操作，了解复位电路和振荡电路的构成及工作过程，正确建立keil软件的文件名，进行较简单的软件操作，学会对实验台的基本操作。
考核要求：
本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。
其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；单片机的认识、单片机的最小系统的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。
1．建立单片机的最小系统
知识要点：
CPU结构、AT89S51的封装形式与引脚、复位电路、振荡电路；
技能要点
Keil软件环境的建立、数据线连接、实验台电源操作、认识实验台面板。
2．显示一位LED灯
知识要点：
指令格式、存储器、寻址方式、数据传送及指令、延时程序编写（方式1）。
C51语言的基本构架与C51语言特点。
技能要点：
认识LED数码管、应用keil软件进行编程、调试、实验台进行相关连接
下载程序
3．八位LED流水灯
知识要点
八位LED电路、寻址方式、数据传送及指令、延时程序编写（方式2）
C51语言中的内部移位函数的使用
技能要点
编写并调试程序、实验电路连接、下载程序并观察结果
项目二：
表决器
教学目标：
掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，理解按键电路去抖动软件和硬件的设计，熟练使用逻辑运算指令，位运算指令。
掌握表决器的逻辑功能的程序设计思路及电路设计。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，掌握对基本模块程序的编写。
考核要求：
本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。
其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；表决器的认识与分析、表决器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。
知识要点：
按键电路、逻辑运算及指令、位运算及指令、S52的输入，输出接口
C语言子程序调用的方法
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果、按键电路去抖动电路的设计。
项目三：
计算器
教学目标：
掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，理解按键电路去抖动软件和硬件的设计，掌握各种数制的转换，熟练使用单字节无符号数加（减）法指令，算术运算指令。
掌握计算器的各个基本模块程序设计思路及电路设计。
会用七段LED数码管建立窗口显示电路。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，认识LED数码管；正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，掌握对基本算术运算模块程序的编写。
考核要求：
本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。
其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；计算器的认识与分析、计算器控制的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。
知识要点：
4*4按键电路工作原理、七段LED数码管、七段LED数码管控制电路、单字节无符号数加（减）法、各种数制的转换、算术运算
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果、人机接口电路的设计、各种七段LED数码管的认识。
项目四：
加1减1双按键计数显示器
教学目标：
掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，理解按键电路去抖动软件和硬件的设计，熟练掌握各种数制的转换，能够应用I/O扩展芯片8155的系统建立和基本程序编写。
熟练使用各种七段LED数码管建立窗口显示电路。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，认识七段LED数码管；正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，掌握对I/O扩展芯片8155模块程序的编写；对加1减1双按键计数显示器控制的安装和调试。
考核要求：
本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。
其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；加1减1双按键计数显示器的认识与分析、加1减1双按键计数显示器控制的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。
知识要点：
按键的去抖动软件，硬件、认识I/O扩展芯片8155、组建I/O扩展芯片8155系统及基本程序应用。
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果、I/O扩展芯片8155或8255的接口电路。
项目五：
电子时钟
教学目标：
掌握输入输出电路及程序的设计方法，理解按键电路去抖动软/硬件的设计，熟练掌握各种数制的转换，掌握定时器,计数器基本程序编写和应用。
熟练使用各种七段LED数码管建立窗口显示电路。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，认识七段LED数码管；正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，掌握对定时器、计数器等模块程序的编写；对二十四小时电子时钟的安装和调试。
考核要求：
本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。
其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；二十四小时电子时钟的认识与分析、二十四小时电子时钟的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。
知识要点：
认识复合型LED数码管、4*4键盘的基本程序应用、定时器,计数器的参数设置、定时器,计数器基本程序应用。
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果。
项目六：
汽车转弯信号灯模拟设计
教学目标：
熟练编写51系列单片机的分支程序与子程序，掌握ULN2003七路达林顿驱动器阵列的工作原理与使用方法。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，认识ULN2003；正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，分析分支程序的设计思路。
知识要点：
分支程序与子程序的设计方法，掌握ULN2003七路达林顿驱动器阵列的工作原理与使用方法，汽车的灯光原理。
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果、认识汽车灯光控制关系。
项目七：
多路火灾报警器
教学目标：
了解传感器电路的设计方法，熟练掌握各种数制的转换，掌握定时器,计数器，简单中断系统基本程序编写和应用。
熟练使用各种七段LED数码管建立窗口显示电路。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，认识七段LED数码管；正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，掌握对定时器、计数器、中断系统基本模块程序的编写；对多路火灾报警器的安装和调试。
考核要求：
本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。
其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；多路火灾报警器的认识与分析、多路火灾报警器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。
知识要点：
传感器的认识与基本检测电路、报警电路的设、中断的参数设置、简单中断系统的程序设计。
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果、认识各种传感器与了解各种基本检测电路。
项目八：
智能小车
教学目标：
掌握光电传感器控制电路和H桥的控制电路及程序的设计方法，知道各种直流电动机的控制方法及控制电路，熟练掌握定时器,计数器，简单中断系统基本程序编写和应用。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，认识七段LED数码管；正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，掌握对定时器、计数器、简单中断等基本模块程序的编写；对智能小车的安装和调试。
考核要求：
本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。
其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；智能小车的认识与分析、智能小车的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。
知识要点：
直流电动机的控制方法及控制电路、利用定时器,计数器PWM的参数设置、
光电传感器的使用及控制电路。
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果、直流电动机的工作原理与接口电路。
项目九：
直流电机驱动设计
教学目标：
学习用PWM输出模拟量驱动直流电机，熟悉直流电机的工作特性，掌握PWM单片机上常用的模拟量输出方法。
活动安排：
通过对单片机实验台的基本操作，掌握简单输入输出电路及程序的设计方法，认识单片机PWM生成原理；正确使用keil软件，进行较简单的软件操作，熟练掌握对延时电路、循环电路等基本模块程序的编写；对直流电机驱动实验进行系统的安装和调试。
知识要点：
利用延时电路形成占空比，单片机的接口电路。
技能要点：
编写并调试程序、实验电路联接、下载程序并观察结果。
项目十：
proteaus仿真软件使用
教学目标：
学习proteaus软件的界面操作方法，能够使用proteaus软件对前面的项目进行仿真硬件设计。
掌握proteaus软件与keil软件的联机方法。
活动安排：
通过对proteaus软件的基本操作，掌握proteaus软件的的功能，正确使用keil软件设计前面项目的硬件仿真电路。
进行keil软件操作，熟练掌握proteaus软件与keil软件的联机方法，并能进行调试和运行。
知识要点：
proteaus软件的使用方法；
proteaus软件与keil软件的联机方法；
如何设计单片机硬件仿真电路。
技能要点：
编写并调试程序、设计仿真实验电路、下载程序并观察结果。
四、实施建议
（一）教学建议
1．学时分配建议
序号
模块
课程内容
课时
理论
实践
合计
1
项目一
任务1单片机的最小系统建立
2
4
6
2
任务2显示一位LED灯
2
4
6
3
任务3流水灯八位LED灯
2
4
6
4
项目二
表决器
2
4
6
5
项目三
计算器
4
8
12
6
项目四
加1减1双按键计数显示器
2
4
6
7
项目五
电子时钟
4
8
12
8
项目六
汽车转弯信号灯模拟设计
2
4
6
9
项目七
多路火灾报警器
2
4
6
10
项目八
智能小车
2
4
6
11
项目九
直流电机驱动设计
2
4
6
12
项目十
proteaus仿真软件使用
4
6
10
机动
2
2
总计
30
60
90
2.方法建议
（1）本课程中的项目可以采用连续教学或分段教学两种方式实施。
（2）本课程教学宜采用理论实践一体化的教学方法，在完成相关训练项目的过程中学习有关的技术知识。
（3）在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，通过项目训练提高学生学习兴趣，激发学生的成就感，每个项目的实施可采用小组合作学习的方法，强化学生的团队协作精神。
（4）在教学过程中，要尽量应用多媒体、投影等教学资源辅助教学，帮助学生理解相关控制电路的工作过程。
（5）在教学过程中，要重视介绍本专业领域新技术、新工艺、新设备的发展趋势，贴近生产实际。
（6）在教学过程中，应发挥学生学习的自主性，为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生获取、分析和处理信息的能力。
（7）教学过程中教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德，努力培养创新能力。
（二）考核方式和评价方法建议
（1）改革传统的学生评价方法，采用阶段（过程性）评价，目标评价，项目评价，理论与实践一体化评价模式。
过程评价包括以下几个方面：
评价项目（100）
评价内容
自评
互评
师评
优秀
良好
加油
优秀
良好
加油
优秀
良好
加油
学习态度（10）
对项目课题有探究兴趣，认真对待、积极参与。
团队合作（10）
组员分工协作、团结合作、配合默契、解决疑难问题。
学习能力
自我学习能力（10）
能积极主动查阅相关资料；收集信息；获取相关学习内容。
创新能力（10）
善于观察、分析、思考，能提出创新观点和独特见解，能大胆创新。
反思能力（10）
能经常反思学习中的不足，及时总结，不断调整学习方式方法。
学习成效（50）
能按时完成理论学习和技能实训任务且速度快，质量较高。
（2）实施评价主体的多元化，采用教师评价、学生自我评价、社会评价相结合的评价方法。
（3）具体的评价手段可以采用观测、现场操作、提交实验报告、闭卷或开卷测试等。
具体建议如下：
序号
课题
评价方法
评价内容
评价手段
分值比例
1
项目一
任务1单片机的最小系统建立
作业、课堂笔记、课堂表现、测试
闭卷或开卷
10%
40%
2
任务2显示一位LED灯
作业、课堂笔记、课堂表现、测试
观测、现场操作
20%
3
任务3流水灯八位LED灯
实习报告与态度、小组协作、作业
观测、现场操作
30%
4
项目二
表决器
实习报告与态度、小组协作、作业
观测、现场操作
30%
5
项目三
计算器
实习报告与态度、课堂笔记、作业
闭卷、现场操作
10%
6
项目四
加1减1双按键计数显示器
实验报告、课堂笔记、作业、测试
闭卷、现场操作
15%
40%
7
项目五
电子时钟
实验报告、课堂笔记、作业、测试
闭卷、现场操作
20%
8
项目六
汽车转弯信号灯模拟设计
实验报告、课堂笔记、作业、测试
闭卷、现场操作
10%
9
项目七
多路火灾报警器
实验报告、课堂笔记、作业、测试
闭卷、现场操作
20%
10
项目八
智能小车
实验报告、课堂笔记、作业、测试
闭卷、现场操作
20%
11
项目九
直流电机驱动设计
实验报告、课堂笔记、作业、测试
闭卷、现场操作
15%
12
项目十
proteaus仿真软件使用
实验报告、小组协作、作业等
观测、现场操作
100%
20%
合计
100%
（4）评价重点为学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力（及创新能力），对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励。
五、实验实训设备配置建议（按每班50名学生配置）
1．单片机系统综合实验台25台（二人一组）；
2．单片机系统开发板若干套（自制；一人一套）。
六、使用教材与参考书目
1.《单片机原理与应用》/张旭涛北京：
北京理工大学出版社2007年
2.《单片机应用技术实训》/张旭涛北京：
人民邮电出版社2009年
3.《单片机控制项目训练教程》/葛金印北京：
高等教育出版社2010年
4.《THGMC-1型单片机.可编程控制器综合实验装置实训指导书》/浙江：
天煌科技实业有限公司2007年
5.《单片机原理与应用及C51程序设计》/谢维成北京：
清华大学出版社2006年
徐州机电高等职业学校
升级会员 