16《基于MCS51自动化单元应用》电力课程标准.docx

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16《基于MCS51自动化单元应用》电力课程标准

电力系统自动化技术专业

《基于MCS51自动化单元应用》

课程教学标准

沧州职业技术学院电气工程系

二〇一二年五月

目录

1.课程定位……………………………………………………………………………1

2.工作任务和课程目标…………………………………………………………………1

2．1工作任务及职业能力………………………………………………………………1

2．2课程目标…………………………………………………………………………3

3.教学组织……………………………………………………………………………3

3．1课程项目和任务的特点…………………………………………………………3

3．2课程教学特色……………………………………………………………………3

4.教学内容与能力要求………………………………………………………………3

5.教学方法与手段……………………………………………………………………8

6.考核与评价…………………………………………………………………………8

7.建议与说明…………………………………………………………………………8

8．课程开发者…………………………………………………………………………9

《基于MCS51自动化单元应用》课程教学标准

1.课程定位

《基于MCS51自动化单元应用》课程是电力系统自动化技术专业的一门专业核心课程。

其任务是针对自动化生产设备维修维护这一典型工作任务开发设计，使学生掌握计算机控制系统对外部信息的获取、转换、显示和处理知识，培养学生实现计算机系统对工业生产系统的控制的应用能力，使学生掌握计算机控制的工作原理，能进行检测和控制系统的设计与安装调试，为今后工作中对自动化设备的故障诊断和维修与维护打下基础；使学生具有查询自动控制技术资料及继续深入自学的能力和团结协作、敬业爱岗以及严谨求实的工作作风。

在教学过程中，引入了《国家电子行业标准》摘录的现行国家标准和行业技术规范。

本课程在具备电工电子技术知识与技能的基础上开设，为自动化设备控制系列课程奠定基础。

2.工作任务和课程目标

2.1工作任务及职业能力

表1工作任务及职业能力分析表

工作

领域

工作任务

职业能力

学习项目

基于MCS51自动化单元应用

MCS-51的认知

清楚MCS-51单片机的硬件结构、熟悉keil软件基本使用

MCS-51的认知

MCS-51基本指令及编程

清楚MCS-51的指令使用和程序机构、设计方法并能进行基本的程序设计与调试

MCS-51基本程序设计

MCS-51中断和定时程序设计

清楚MCS-51中断和定时器的使用方法，并利用中断和定时器进行程序设计与调试

MCS-51单片机中断和定时程序设计

MCS-51串口通讯与系统扩展

清楚MCS-51串口通讯与系统扩展方法，能够进行串口通讯与系统扩展设计与调试

MCS-51串口通讯与系统扩展

表2项目内容及学时分配表

学习项目编号

学习项目名称

学习型工作任务

学时

备注

项目1

MCS-51的认知

1-1MCS51的最小系统制作

10

1-2MCS51的最小系统测试

6

项目2

MCS-51基本程序设计

2-1流水灯控制

6

2-2按键控制彩灯显示

6

2-3LED数码管显示

6

阶段考核

2-4交通灯控制

10

项目3

MCS-5单片机中断和定时程序设计

3-1外部中断实现系统故障显示

8

3-2简易方波发生器

8

阶段考核

项目4

MCS-51串口通讯与系统扩展

4-1MCS51串口通讯

4

4-2MCS51系统扩展

6

综合考核

总计

72

机动2学时

2.2课程目标

根据课程的工作任务及职业能力的要求，本课程的教学目标为：

通过本课程学习，使学生具备单片机的专业知识和自动控制系统设计与安装调试、系统维修维护的技能，并具有技术资料查询与自学能力，具有团结协作、敬业爱岗、科学严谨的工作作风。

具体目标见表3。

表3《基于MCS51自动化单元应用》课程教学目标

名称

教学目标

知识目标

（1）掌握mcs51单片机及各种传感器的结构原理

（2）熟悉mcs51单片机软件系统

（3）了解mcs51单片机系统的特点和组成

（4）熟悉自动化设备系统

技能目标

（1）会识读和绘制常见mcs51单片机及检测系统电路图

（2）能独立安装常见自动化控制设备，能正确诊断和处理一般自动化控制系统故障

（3）能独立进行简单控制程序的编制与调试

（4）能设计或改造简单的自动控制系统

态度目标

（1）认真听、练、交流、预习，按时完成课后任务，出勤率高

（2）同学间团结协作，不怕脏、不怕累

（3）作业工整，操作迅速、规范，善于观察

3.教学组织

3.1课程项目和任务的特点

本课程4个项目构成，共含10个学习型工作任务。

各项目根据系统实际应用中的工作项目由简单到复杂、由元件到系统构成再到控制系统。

课程范型属于训练中心型。

课程教学中采用项目引导法、兴趣小组教学法、引导文教学法、任务驱动法，以达到良好的教学效果。

3.2课程教学特色

本课程构成体系特点为“项目引导、任务驱动”；教学模式特点为“任务驱动，学做结合”；教学手段特点为“现场实践增效，分组实训强技”。

4.教学内容与能力要求

《基于MCS51自动化单元应用》课程各项目教学内容与能力要求见表4—表7。

表4MCS-51的认知项目教学内容与能力要求

项目名称

MCS-51的认知

参考学时

16

学习型工作任务

1-1MCS51的最小系统制作

10

1-2MCS51的最小系统测试

6

项目总目标描述

让学生清楚MCS-51单片机发展及应用，熟悉MCS-51内部结构，存储器结构，引脚及时钟和复位电路，熟悉keil软件的使用

教学

内容

（1）MCS-51单片机硬件组成；

（2）keil软件的使用（3）单片机实验板

教学目标

知识

（1）了解-51单片机硬件组成；

（2）掌握51单片机内部结构，存储器结构，引脚及时钟和复位电路法（3）熟悉keil软件的使用

技能

（1）能绘制51单片机结构图，存储器结构图和引脚图；（3）能使用keil软件进行程序编译与调试（4）能完成MCS-51实验板制作与调试

态度

（1）能按时出勤；

（2）认真听课，积极发言；（3）能认真做好课前准备；（4）能与同组成员友好合作；（5）认真完成实训任务；（6）作业整洁，字迹工整，有独特见解。

教学任务与

实施

教学任务：

（1）知识介绍；

（2）任务布置；（3）学生分析研讨；（4）教师同步进行辅导和检查；（5）实训室实验；（6）教师总结；（7）学生课外作业。

教学实施:

通过多媒体演示MCS-51单片机硬件组成；用单片机实验板实物开发的学习项目进行项目实训；用keil软件教学做一体化进行项目实训。

项目成果

（1）学生课堂研讨MCS-51单片机原理；完成结构图，存储器结构图和引脚图。

（2）学生课堂完成单片机实验板的制作。

（3）实训报告-MCS-51的认知-硬件；MCS-51实验板制作；MCS-51的认知-软件、仿真

技术规范

GB/T13423—1992工业控制用软件评定准则；JB/T5234—1991工业控制计算机系统验收大纲；JB/T8384—1996工业PC基本平台技术条件；JB/T8804—1998工业PC控制系统通用技术条件；JB/T9269—1999工业控制计算机系统安装环境条件

学生角色

单片机系统维护员

教师能力

具备熟练的单片机系统软硬件设计、制作，维修维护技能和实训设备使用能力和教学能力

教师数量

专任4人，兼职1人

备注

表5MCS-51基本程序设计项目教学内容与能力要求

项目名称

MCS-51基本程序设计

参考学时

30

学习型工作任务

2-1流水灯控制

6

2-2按键控制彩灯显示

6

2-3LED数码管显示

6

2-4交通灯控制

10

项目总目标描述

让学生清楚MCS-51单片机的指令系统和编程方法，熟悉寻址方式，熟悉MCS-51单片机的程序结构

教学

内容

（1）MCS-51单片机编程方法、程序结构；

（2）MCS-51单片机的指令系统（3）51单片机寻址方式

教学目标

知识

（1）MCS-51单片机编程方法、程序结构；

（2）掌握MCS-51单片机指令系统和寻址方式（3）程序keil软件的调试

技能

（1）能正确使用MCS-51单片机指令系统；

（2）能完成简单程序设计与调试（3）能完成简单控制软硬件电路设计、制作与调试

态度

（1）能按时出勤；

（2）认真听课，积极发言；（3）能认真做好课前准备；（4）能与同组成员友好合作；（5）认真完成实训任务；（6）作业整洁，字迹工整，有独特见解。

教学任务与

实施

教学任务：

（1）知识介绍；

（2）任务布置；（3）学生分析研讨；（4）教师同步进行辅导和检查；（5）实训室实验；（6）教师总结；（7）学生课外作业。

教学实施:

用单片机实验板实物开发的学习项目进行项目实训；用keil软件进行项目实训。

项目成果

（1）学生课堂研讨工作任务；完成软件程序、硬件设计

（2）学生课堂完成软件硬件的调试。

（3）实训报告-查表程序；有符号及无符号数算术运算程序；流水灯控制；定时控制；输入查询判断控制；交通灯控制

技术规范

GB/T13423—1992工业控制用软件评定准则；JB/T5234—1991工业控制计算机系统验收大纲；JB/T8384—1996工业PC基本平台技术条件；JB/T8804—1998工业PC控制系统通用技术条件；JB/T9269—1999工业控制计算机系统安装环境条件

学生角色

单片机系统维护员

教师能力

具备熟练的单片机系统软硬件设计、制作，维修维护技能和实训设备使用能力和教学能力

教师数量

专任4人，兼职1人

备注

表6MCS-5单片机中断和定时程序设计项目教学内容与能力要求

项目名称

MCS-51单片机中断和定时程序设计

参考学时

16

学习型工作任务

3-1外部中断实现系统故障显示

8

3-2简易方波发生器

8

项目总目标描述

让学生清楚MCS-51单片机的中断和定时的基本概念，熟悉中断和定时设置和使用，熟悉中断和定时程序结构

教学

内容

（1）MCS-51单片机中断系统和应用；

（2）MCS-51单片机的定时器/计数器及应用

教学目标

知识

（1）MCS-51中断系统和应用；

（2）定时器/计数器及应用

技能

（1）能正确使用中断和定时；

（2）能完成中断和定时程序设计与调试（3）能完成中断和定时软硬件电路设计、制作与调试

态度

（1）能按时出勤；

（2）认真听课，积极发言；（3）能认真做好课前准备；（4）能与同组成员友好合作；（5）认真完成实训任务；（6）作业整洁，字迹工整，有独特见解。

教学任务与

实施

教学任务：

（1）知识介绍；

（2）任务布置；（3）学生分析研讨；（4）教师同步进行辅导和检查；（5）实训室实验；（6）教师总结；（7）学生课外作业。

教学实施:

用单片机实验板实物开发的学习项目进行项目实训；用keil软件进行项目实训。

项目成果

（1）学生课堂研讨中断和定时的原理及使用；完成软件程序、硬件设计

（2）学生课堂完成软件硬件的调试。

（3）实训报告-中断；定时；方波发生器

技术规范

GB/T13423—1992工业控制用软件评定准则；JB/T5234—1991工业控制计算机系统验收大纲；JB/T8384—1996工业PC基本平台技术条件；JB/T8804—1998工业PC控制系统通用技术条件；JB/T9269—1999工业控制计算机系统安装环境条件。

学生角色

单片机系统维护员

教师能力

具备熟练的单片机系统软硬件设计、制作，维修维护技能和实训设备使用能力和教学能力。

教师数量

专任4人，兼职1人

备注

表7MCS-51串口通讯与系统扩展项目教学内容与能力要求

项目名称

MCS-51串口通讯与系统扩展

参考学时

10

学习型工作任务

4-1MCS51串口通讯

4

4-2MCS51系统扩展

6

项目总目标描述

让学生清楚MCS-51单片机利用串口进行通讯的概念、方式与方法，熟悉MCS-51单片机扩展的方式与方法

教学

内容

（1）MCS-51单片机利用串口进行通讯；

（2）悉MCS-51单片机存储器扩展和接口扩展

教学目标

知识

（1）MCS-51串口进行通讯

（2）MCS-51单片机系统扩展

技能

（1）能正确使用串口进行通讯；

（2）能完成存储器扩展和接口扩展3）能完成串口进行通讯和软硬件电路设计、制作与调试

态度

（1）能按时出勤；

（2）认真听课，积极发言；（3）能认真做好课前准备；（4）能与同组成员友好合作；（5）认真完成实训任务；（6）作业整洁，字迹工整，有独特见解。

教学任务与

实施

教学任务：

（1）知识介绍；

（2）任务布置；（3）学生分析研讨；（4）教师同步进行辅导和检查；（5）实训室实验；（6）教师总结；（7）学生课外作业。

教学实施:

用单片机实验板实物开发的学习项目进行项目实训；用keil软件进行项目实训。

项目成果

（1）学生课堂研讨串口进行通讯和系统扩展原理及使用；完成软件程序、硬件设计

（2）学生课堂完成软件硬件的调试。

（3）实训报告-串口通讯；单片机系统扩展

技术规范

GB/T13423—1992工业控制用软件评定准则；JB/T5234—1991工业控制计算机系统验收大纲；JB/T8384—1996工业PC基本平台技术条件；JB/T8804—1998工业PC控制系统通用技术条件；JB/T9269—1999工业控制计算机系统安装环境条件。

学生角色

单片机系统维护员

教师能力

具备熟练的单片机系统软硬件设计、制作，维修维护技能和实训设备使用能力和教学能力。

教师数量

专任4人，兼职1人

备注

5.教学方法与手段

（1）遵循职业技术教育教学基本规律，积极探索“做中学”与“学中做”，通过实物现场讲授传授项目相关显性知识，通过任务实践获取项目隐形知识和技能。

（2）采用项目教学，边讲边练边讨论，分组兴趣教学，以任务引领提高学生兴趣，激发学生成就动机。

（3）运用示范教学法注重师生教学互动，突出学生教学地位，重视心智技能训练，培养学生态度情感。

（4）注重任务驱动，实施现场教学，合理选择实践项目。

（5）重视专业标准与规范的应用方法指导，贴近生产生活。

（6）鼓励学生创新实践，综合性项目适当安排，以培养创新意识和职业能力。

6.考核与评价

以过程考核为主，包括知识、技能和态度的考核。

除过程考核外，必须参加期末考核。

过程考核占70%，期末考核占30%。

过程考核和期末考核各组成部分以及权重分配见表。

课程考核评价标准

过程

考核

考核分项

权重

依据与要求

知识

提问与讨论

10%

每生每学期至少1次成绩

作业

10%

抽查2次作业成绩

测验

测验1

5%

随堂测验，不超1学时

测验2

5%

随堂测验，不超1学时

技能

操作过程、作品质量

15%

有操作考核记录、作品评分记录和照片（实物）等

实践报告、设计说明书、综合作业质量

15%

批阅、实验（实训、）报告、设计说明、综合作业等

态度

出勤纪律

5%

教室日志、平时记录等

学习态度

5%

认真、努力、提高程度的平时记录

期末

考核

期末考试

30%

统一试卷

合计

100%

7.建议与说明

7.1教材与参考资料

1.学生教材：

《单片机原理与接口技术》，吴晓苏主编，人民邮电出版社，2011年。

2.实践指导书：

《THKSCM-2实验指导书》浙江天煌科技实业有限公司。

3.《电气专业标准规范汇编》，中国土木工程网

《国家电子行业标准》

4.参考网站：

中国工控网

5.参考书目：

《微机原理及接口技术》，胡汉才主编，清华大学出版社。

《单片机应用技术》，张晔王玉民，高等教育出版社。

7.2教学资源利用

实践设施：

传感器实验室1个，单片机实验室1个。

师资队伍：

专职4人，副教授（工程师）2人，讲师2人；兼职工程师1人。

7.3教学重点及难点突破

（1）教学重点

1.mcs51单片机内部组成及硬件结构；

2.mcs51单片机指令系统及编程；

3.mcs51单片机中断及定时器控制；

4.基于mcs51湿度温度控制系统制作；

5.基于mcs51光控、光敏计数、霍尔元件控制系统制作

重点教学措施：

动画演示，多媒体讲解，实践体验，作业强化。

（2）难点及突破

1.mcs51单片机内部组成及硬件结构；

2.mcs51单片机中断及定时器控制；

3.软件程序的设计编写；

4.系统的扩展与串口通讯；

难点突破措施：

现场教学，动画演示，多媒体讲解，结论定性，避免过多的公式推导。

8.课程开发者

本课程由沧州职业技术学院电气系电力电气教研室《基于MCS51自动化单元应用》课程组开发。

执笔：

窦伟山。

修订人：

窦伟山。