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《单片机技术应用》课程标准

封面

作者：

PanHongliang

仅供个人学习

《单片机应用技术》课程标准

1、课程概述

1.1课程性质

本课程是机电一体化专业的专业核心课程，通过本课程的学习，使学生能够掌握以MCS-51系列为主的单片机的基本结构、指令系统、存储系统及输入输出接口电路、中断系统、系统扩展等方面知识；了解单片机组成和工作原理，具备一定的汇编语言程序设计能力。

以及观察和分析问题、团队协助、沟通表达等能力和综合素质。

1.2课程定位

本课程是机电一体化专业的专业核心课程，是一门理论与实践紧密结合，实践性很强的学科基础课程，通过把课堂教学、实验教学、单片机综合实验设计和毕业设计、电子竞赛有机地结合一体，提高单片机技术理论与应用实践应用能力。

1.2.1本课程在专业人才培养过程中的地位及作用：

本课程以模块化教学为基点，学习情境按照难易程度依次递进的思路设计的。

通过该系列项目的学习，反复训练，学生不但能够掌握51系列单片机的汇编语言的编写能力，设计小型产品的设计能力，还能够全面培养其职业规范、职业道德和纪律等综合素质，通过学习的过程掌握工作岗位需要的各项技能和相关专业知识。

1.2.2与其他课程的关系

（1）与前导课程的联系：

学生在学习本课程前，具备基本模拟电路、数字电路的分析与设计基础，对计算机应用系统应具有一定的了解，通过本课程的学习，要求熟练掌握典型单片机系统的设计方法，能利用C51单片机组成实际系统，具备硬件和软件编程能力。

（2）与后续课程的联系：

使学生通过本课程的学习，使学生掌握51系列单片机的汇编语言的编写能力和设计小型产品的设计能力，为后续独立分析和设计单片机测控系统的打下基础。

2、课程目标:

通过本学习领域的学习，培养学生以下目标：

2.1知识目标：

（1）熟悉常用的单元电路及其功能。

（2）掌握keilC51软件和proteus软件的相关知识，熟知常用命令的功能。

（3）掌握设计流程。

（4）掌握典型应用程序的编制方法。

2.2技能目标：

（1）培养学生识读单片机相关的硬件电路图以及汇编语言。

（2）能设计单片机简单音调发生器器、交通灯控制系统、存储器扩展等电路。

（3）能设计端口扩展等外围电路。

（4）能设计需求进行单片机选型。

（5）能进行开发板选型。

（6）能利用开发板设计电子产品。

（7）能根据需求设计程序流程图。

（8）能识读单片机相关的程序代码。

（9）能运用keilC51和Proteus集成开发环境，编写、编译、调试源程序并能设计绘制硬件电路图。

（10）能运用仿真器对单片机系统进行仿真设计。

（11）能进行经典算法的编程，并学会优化算法的相关技巧。

2.3情感与态度目标：

（1）培养学生乐与思考、敢于实践、做事认真的工作作风

（2）培养学生好学、严谨、谦虚的学习态度

（3）培养学生健康向上、不畏难、不怕苦的工作态度

（4）培养学生良好的职业道德，职业纪律

（5）培养学生遵循严格的安全、质量、标准等规范的意识

（6）培养学生自我检查、自我学习、自我促进、自我发展的能力

（7）培养学生善于沟通交流和团队协助的能力

（8）培养学生培养学生敢于创新、敢于发现的能力

（9）培养学生项目管理应用的能力

3、课程内容与要求、参考学时、教学方法建议

本课程包含6个学习项目，每个项目包含的主要教学知识点，分配课时，以及学生应具备的能力如下：

编号

能力训练

项目名称

相关支撑知识

实现的能力目标

训练方式手段及步骤

1

信号灯控制系统的设计

1、认识keil和proteus软件

2、P1口亮灯的硬件电路原理；

3、P1口八灯变幻闪烁所需的指令；

4、利用传送指令、调用指令、返回指令、跳转指令等编写实际的单片机程序；

5、软件仿真调试及程序固化。

1、理解P1口亮灯工作原理；

2、认识单片机的调用指令、返回指令、跳转指令、循环指令，会用传送指令、调用指令、返回指令、跳转指令及循环指令编程实现亮灯的变幻闪烁；

3、掌握软件仿真调试及程序

固化的方法。

4、掌握keil和proteus的联

调

4MAT教学设计

多媒体演示

师生互动、提问引导

动手实验、巡回指导、结果说明与分析

2

音调发生器系统的设计

1、认识单片机的开发系统

2、认识子程序及调用

1、掌握硬件电路检测的方法

2、掌握软件的调试方法

3、掌握软件的联调

4MAT教学设计

多媒体演示

师生互动、提问引导

动手实验、巡回指导、结果说明与分析

3

抢答器的设计

1、了解抢答器的实现方法

2、掌握51系列单片机的指令系统

3、理解伪指令的功能与意义

4、掌握寻址方式的特点与寻址范围

1、掌握KeilC51数据传送，算术运算，逻辑运算，控制转移，位操作指令的功能

2、能够正确选择指令

3、判断指令的正确与否，并且能纠错。

4MAT教学设计

项目实施方法比较

多媒体演示

师生互动、提问引导

动手实验、巡回指导、结果说明与分析

4

交通灯控制系统的设计

1、认识交通灯控制系统的特点

2、51系列单片机程序的结构

3、程序流程图的画法

4、程序设计的一般步骤

1、掌握顺序结构，循环结构，分支结构以及子程序的特点和编写方法。

2、学会编写延时程序

3、理解子程序的调用过程

4、理解子程序调用过程中的参数传递，保护现场和恢复现场

4MAT教学设计

项目的认识与讨论

多媒体演示

师生互动、提问引导

动手实验、巡回指导、结果说明与分析

5

秒表的设计

1、单片机定时/计数器的结构

2、定时/计数的原理

3、方式寄存器和控制寄存器的设置

4、认识51系列单片机的中断系统

1、熟悉定时/计数器控制寄存器TCON、工作方式寄存器TMOD的结构、控制作用和设置方法。

2、理解定时/计数器4种工作方式

3、学会定时/计数器初值的计算方法。

4、掌握定时/计数器应用程序的编制方法。

5、能够利用单片机实现N进制计数器的功能

4MAT教学设计

项目认识

项目实施方法比较

多媒体演示

师生互动、提问引导

动手实验、巡回指导、结果说明与分析

6

温度控制计的设计

1、数字温度传感器介绍

2、单片机程序存储器的扩展

3、并行I/0口的扩展

4、认识8155和8255的引脚功能

4、利用Proteus仿真调试

1、识别常用的扩展程序存储器，数据存储器，8155,8255模块

2、掌握程序存储器的扩展方法

3、掌握数据存储器的扩展方法

4掌握并行I/O口的扩展

5、掌握8155和8255的控制字和工作方式

6、掌握8155和8255的编程方法

8、学会利用仿真软件Proteus进行数字温度计的硬件及软件仿真调试

9、会综合分析调试中出现的问题并能进行解决直到系统正常工作

4MAT教学设计

项目功能说明

多媒体演示

师生互动、提问引导

动手实验、巡回指导、结果说明与分析

4、课程实施建议

4.1实训条件

理实一体化实训室，视频录像、投影设备、相关仪器仪表等。

4.2师资条件

具有模拟电子电路、数字电子电路基本知识

具有单片机技术应用、外部接口扩展等专业知识

熟练使用汇编语言进行程序设计

具有以单片机为核心的小型电子产品的设计

具备设计基于项目为导向教学方法的应用能力

具备一定的单片机应用电路开发经验

5、课程标准

5.1合格标准

1）旷课不超过##节

2）平时成绩不低于20分

3）总分大于或等于60分

4）没有不诚信行为

5.2成绩构成

学习项目

项目1：

信号灯控制系统的设计

项目2：

音调发生器设计

项目3：

抢答器的设计

项目4：

交通灯控制系统的设计

项目5：

秒表的设计

项目6：

数字温度计的设计

分数比值

12%

12%

15%

19%

19%

23%

合计

100%

5.3考核内容：

学习态度、知识与技能、综合素质表现

5.4考核方案：

考核内容、标准与方式

项目1：

信号灯控制系统的设计的考核方式与考核标准表

学习项目

考核点及占项目分值比

考核方式

评价标准

成绩比例

优

良

及格

信号灯控制系统的设计

1．根据引导文通过资讯制订总体设计方案（15%）

教师评价+互评

能搜索资料，了解单片机最小系统的设计，LED发光二极管参数，能提供选择器件依据

程序无错误，电路图设计精美，有创新

能搜索资料，了解单片机最小系统的设计，LED发光二极管参数，能提供选择器件依据

电路图设计正确

在教师指导下能搜索资料，了解单片机最小系统的设计，LED发光二极管参数，能提供选择器件依据

12%

2．详细设计方案（20%）

教师评价+互评

最小系统原理图程序书写规范，无错误

最小系统原理图

最小系统原理图基本正确但参数不详，软件流程无明显错误，并根据流程编制了程序

3．操作实施（30%）

教师评价+自评

会正确使用KEILC软件上机调试，会正确使用下载软件，很好完成了引导文要求的项目功能

会正确使用KEILC软件上机调试，会正确使用下载软件，基本完成了引导文要求的项目功能

会正确使用KEILC软件上机调试，会正确使用下载软件

4．项目总结报告（10%）

教师评价

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析，并能提出一些新的建议

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析

格式符合标准、内容较完整

5．项目公共考核点（25%）

见项目公共考核评价标准

项目2：

音调发生器的设计的考核方式与考核标准表

学习项目

考核点及占项目分值比

考核方式

评价标准

成绩比例

优

良

及格

音调发生器的设计

1．根据引导文通过资讯制定总体设计方案（15%）

教师评价+互评

项目方案可实施，细节详细无缺陷，并有一定创新点

项目方案可实施，细节详细无明显缺陷

项目方案基本可实施，但细节不详或有一定缺陷

12%

2．详细设计方案（20%）

教师评价+互评

软件流程标准，并根据流程编制了完整程序，程序算法有新意，占用资源少

软件流程无错误，并根据流程编制了完整程序

软件流程无明显错误，并根据流程编制了完美程序

3．操作实施（30%）

教师评价+自评

能熟练应用KeilC环境进行软件仿真调试，完成项目要求功能，能合理增加调试语句进行调试

能熟练应用KeilC环境进行软件仿真调试，成功完成项目要求功能

能基本应用KeilC环境进行软件仿真调试，基本完成项目要求功能

4．项目总结（10%）

教师评价

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析，并能提出一些新的建议

格式符合标准，内容完整、有一定过程记录和分析

格式符合标准、内容较完整

5．项目公共考核点（25%）

见项目公共考核表

项目3：

抢答器的设计考核方式与考核标准表

学习项目

考核点及占项目分值比

考核方式

评价标准

成绩比例

优

良

及格

抢答器的设计

1．根据引导文通过资讯制定总体设计方案（15%）

教师评价+互评

项目方案可实施，细节详细无缺陷，并有一定创新点

项目方案可实施，细节详细无明显缺陷

项目方案基本可实施，但细节不详或有一定缺陷

15%

2．详细设计方案（20%）

教师评价+互评

原理图合理、规范，能满足项目功能所需硬件要求，软件流程无错误，并根据流程用C语言编制了完整程序，程序结构合理，算法有新意

原理图合理，能满足项目功能所需硬件要求，软件流程无错误，并根据流程用C语言编制了完整程序，程序结构合理

原理图基本合理，能满足项目功能所需硬件要求，软件流程无明显，并根据流程用C语言编制了完整程序

3．操作实施（30%）

教师评价+自评

电路绘制熟练，能熟练应用KeilC对中断、定时器进行软件仿真调试，准确完成定时，精度满足项目要求

电路图正确，能熟练应用KeilC进行软件仿真调试，能准确实现定时，完成项目要求

电路图绘制不太美观，能基本应用KeilC环境进行软件仿真调试，基本完成计时、显示功能

4．项目总结（10%）

教师评价

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析，并能提出一些新的建议

格式符合标准，内容完整、有一定过程记录和分析

格式符合标准、内容较完整

5．项目公共考核点（25%）

见项目公共考核表

项目4：

交通灯控制系统的设计考核方式与考核标准表

学习项目

考核点及占项目分值比

考核方式

评价标准

成绩比例

优

良

及格

交通灯控制系统设计

1．根据引导文通过资讯制订总体设计方案（15%）

教师评价+互评

项目中方案可实施，细节详细无缺陷，并有一定创新点

项目中方案可实施，无明显缺陷，

项目中方案基本可实施，有一定缺陷，

19%

2．详细设计方案（20%）

教师评价+互评

原理图及参数正确，软件流程标准，并根据流程编制了完整程序，程序书写规范，有新意

原理图及参数正确，软件流程标准，并根据流程编制了完整程序

原理图基本正确但参数不详，软件流程无明显错误，并根据流程编制了程序

3．操作实施（30%）

教师评价+自评

电路绘制合理美观，能熟练使用KEIL-C环境进行上机调试成功，

程序算法有新意，占用资源少，能合理增加调试语句进行调试。

电路绘制合理，能正确检测和调试硬件，并能熟练应用KEIL-C环境进行软件仿真调试，成功完成项目要求功能，

电路绘制基本合理，能正确检测和调试硬件，能基本应用KEILC环境进行软件仿真调试，完成项目部分功能。

4．项目总结报告（10%）

教师评价

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析，并能提出一些新的建议

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析

格式符合标准、内容较完整

5．项目公共考核点（25%）

见项目公共考核评价标准

项目5：

秒表的设计考核方式与考核标准表

学习项目

考核点及占项目分值比

考核方式

评价标准

成绩比例

优

良

及格

秒表的设计

1．根据引导文通过资讯制订总体设计方案（15%）

教师评价+互评

项目中方案可实施，细节详细无缺陷，并有一定创新点

项目中方案可实施，无明显缺陷，

项目中方案基本可实施，有一定缺陷，

19%

2．详细设计方案（20%）

教师评价+互评

原理图及参数正确，软件流程标准，并根据流程编制了完整程序，程序书写规范，有新意

原理图及参数正确，软件流程标准，并根据流程编制了完整程序

原理图基本正确但参数不详，软件流程无明显错误，并根据流程编制了程序

3．操作实施（30%）

教师评价+自评

电路绘制合理美观，并能熟练使用KEIL-C环境进行上机调试成功，

程序算法有新意，占用资源少，能合理增加调试语句进行调试。

电路绘制合理，并能正确检测和调试硬件，并能熟练应用KEIL-C环境进行软件仿真调试，成功完成项目要求功能，

电路绘制基本合理，并能正确检测和调试硬件，能基本应用KEILC环境进行软件仿真调试，完成项目部分功能。

4．项目总结报告（10%）

教师评价

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析，并能提出一些新的建议

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析

格式符合标准、内容较完整

5．项目公共考核点（25%）

见项目公共考核评价标准

项目6：

温度控制器的设计考核方式与考核标准表

学习项目

考核点及占项目分值比

考核方式

评价标准

成绩比例

优

良

及格

温度控制器的设计

1．根据引导文通过资讯制订总体设计方案（15%）

教师评价+互评

项目中方案可实施，细节详细无缺陷，并有一定创新点

项目中方案可实施，无明显缺陷，

项目中方案基本可实施，有一定缺陷，

19%

2．详细设计方案（20%）

教师评价+互评

原理图及参数正确，软件流程标准，并根据流程编制了完整程序，程序书写规范，有新意

原理图及参数正确，软件流程标准，并根据流程编制了完整程序

原理图基本正确但参数不详，软件流程无明显错误，并根据流程编制了程序

3．操作实施（30%）

教师评价+自评

电路绘制熟悉合理，并能熟练使用KEIL-C环境进行上机调试成功，

程序算法有新意，占用资源少，能合理增加调试语句进行调试。

电路绘制熟悉，电路焊接操作规范，、并能正确检测和调试硬件，并能熟练应用KEIL-C环境进行软件仿真调试，成功完成项目要求功能，

电路绘制基本合理，电路焊接操作规范，并能正确检测和调试硬件，能基本应用KEILC环境进行软件仿真调试，完成项目部分功能。

4．项目总结报告（10%）

教师评价

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析，并能提出一些新的建议

格式符合标准、内容完整、有详细过程记录和分析

格式符合标准、内容较完整

5．项目公共考核点（25%）

见项目公共考核评价标准

项目考核评价标准

公共考核点

建议考核方式

评价标准

优

良

及格

工作与职业操守（30%）

教师评价

学生自评、互评

安全、文明工作，具有良好的职业操守

安全、文明工作，职业操守较好

没有出现违纪违规现象

学习态度（30%）

教师评价

学习积极性高，主动性好，虚心好学

学习积极性较高

没有厌学现象

团队合作（20%）

学生互评

具有良好的团队合作精神，热心帮助小组其他成员

具有较好的团队合作精神，能帮助小组其他成员

能配合小组完成项目任务

交流与表达（10%）

教师评价

学生互评

能用专业语言正确流利的展示项目成果

能用专业语言正确较流利的阐述项目成果

能用专业语言基本正确阐述项目，无重大失误

组织协调能力（10%）

教师评价

学生互评

能根据工作任务对资源进行合理分配，同时正确控制、激励和协调小组活动过程

能根据工作任务对资源进行较合理分配，同时较正确控制、激励和协调小组活动过程

能根据工作任务对资源进分配，能协调小组工作，小组活动没有散乱无章

6、教学设计

6.1课程教学设计原则要求

6.2课程教学设计参考方案

项目1

信号灯控制系统的设计

学时：

6

项目目标

了解单片机内部结构、组成及工作原理，掌握单片机I/O口及应用、单片机最小系统硬件设计，单片机常用开发工具和软件使用

项目任务

利用AT89C51芯片P1口外接LED发光二极管制作单片机最小系统，利用KEILC软件编写控制程序，控制LED闪烁

教师知识与能力准备

熟悉单片机工作原理与应用技术、熟悉单片机软硬件系统设计、熟悉单片机软硬件系统调试方法、单片机系统故障分析与排除方法、常用仪器仪表使用方法及KEILC软件和下载软件使用方法

学生知识与能力准备

具备简单电路分析能力、电子电路分析与应用基础知识

教学材料

教材实验指导书

使用工具

电脑，软件

步骤

教学过程

教学方法建议

学时

1.认知、资讯

教师下发单片机最小系统制作任务书

学生通过各种方式了解单片机最小系统组成及单片机内部结构及工作原理

了解控制芯片与LED发光二极管选择器件依据

教师解答学生提出问题

讲授法

讨论法

演示法

自学法

4MAT

4

2.计划与实施

学生学习项目开发流程及相关文档书写方法

小组讨论制订总体设计和制作方案，包括整体设计方案、列出主要元件清单、实现方法等，通过教师检查和各组评议确定方案是否可行及提出改进办法，通过改正直到方案可行

学生完成最小系统板的制作、调试；编写控制LED发光二极管闪烁程序、对程序进行仿真调试；下载程序到硬件，实施软件、硬件连调，完成项目要求功能

讨论法

交互检查法

教师讲评法

1

3.检查与评估

学生检查最小系统板设计制作是否符合要求，并对设计制作过程进行评估，通过分组演示和介绍，由教师和其他组打分

交互检查法

讨论法

小组演示法

1

项目2

音调发生器的设计

学时：

6

项目目标

掌握硬件电路检测的方法，掌握软件的调试方法，掌握软件的联调

项目任务

利用89C51芯片完成发生器升调，降调规律不停地循环变化的电路设计，独立完成电路的制作与检查，完成源程序的输入、调试与运行

教师知识与能力准备

能设计音调发生器的设计方案，绘制电路图，熟悉单片机工作原理与应用技术，熟悉单片机软硬件系统设计，熟悉单片机软硬件系统调试方法，熟悉单片机系统故障分析与排除方法

教学材料

教材，实验指导书

使用工具

电脑、软件

步骤

教学过程

教学方法建议

学时

1．认知、资讯

教师下发单片机音调发生器设计与制作的任务书，指导学生学习相关知识

讲授法

讨论法

演示法

自学法

4MAT

4

2．计划与实施

小组讨论制作总体设计和制作方案，包括整体设计方案、实现方法等，通过教师检查和各组评议确定方案是否可行

学生按照要求绘制电路图

源程序由教师先给

小组讨论法

交互检查法

教师讲评法

1

3．检查与评估

学生通过实验现象了解源程序的意义

掌握单片机系统故障分析

交互检查法

讨论法

小组演示法

1

项目3

抢答器的设计

学时：

8

项目目标

掌握KeilC51指令系统，了解伪指令的功能，能够正确书写指令，并且能判断指令的正确与否以及更正

项目任务

利用89C51芯片实现8个人同时抢答，谁先按下抢答按钮，谁旁边的灯亮，在大显示屏上显示抢答人的编号

教师知识与能力准备

能分析任务书，熟悉单片机的指令系统，具备单片机软硬件系统调试、故障分析与排除能力

学生知识与能力准备

，能进行简单电路的分析与计算，具备电子电路分析与应用的基础知识，具备单片机基本的编程能力，具备指令纠错的能力

教学材料

任务书，指导作业文件，教材，实验指导书

使用工具

电脑、软件

步骤

教学过程

教学方法建议

学时

1．认知、资讯

教师下发简易项目设计任务书、指导学生学习相关知识

学生C51语言与指令，培养学生编写程序的能力

教师解答学生提出问题

讲授法

讨论法

演示法

自学法

4MAT

6

2．计划与实施

小组讨论制作总体设计和制作方案，包括整体设计方案、实现方法等，通过教师检查和各组评议确定方案是否可行，直到方案可行为止

小组讨论，确定详细设计制作方案、列出开发制作工具、仪器仪表准备清单等

讨论法

交互检查法

教师讲评法

1

3．检查与评估

学生检查项目功能实现是否符合要求，并对项目进行评估，通过分组演示和介绍，由老师和其他同学打分

交互检查法

讨论法

小组演示法

1

项目4

交通灯控制系统的设计

学时：

10

项目目标

掌握顺序结构，循环结构，分支结构以及子程序的特点和编写方法，

学会编写延时程序，理解子程序的调用过程，理解子程序调用过程中的参数传递，保护现场和恢复现场

项目任务

要求每个街口有左拐，右拐，直行以及行人四种指示灯，每个灯有红绿两种颜色，自行车与汽车共用左拐，右拐和直行灯。

交通灯控制规则如下：

1）有每个接口有左拐，右拐，直行以及行人四种指示灯。

每个灯有红绿两种颜色。

自行车与汽车共用左拐，右拐和直行灯。

2）共有四种通行方式，选择其中一种实现控制

教师知识与能力准备

熟悉顺序结构，循环结构，分支结构以及子程序的特点和编写方法，

学