2021版(第5至第8学期)
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《单片机原理及应用》教学大纲
作者:智能制造学院发布日期:2023-04-07 16:17:53浏览次数:228
《单片机原理及应用》教学大纲
一、课程基本信息
课程类别 |
辅修专业课程 |
课程性质 |
理论 |
课程属性 |
必修 |
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课程名称 |
单片机原理及应用 |
课程英文名称 |
The Principle & Application on the Single-Chip Computer |
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课程编码 |
|
适用专业 |
机械电子工程辅修专业 |
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考核方式 |
考查 |
先修课程 |
程序设计基础 |
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总学时 |
32 |
学分 |
2 |
理论学时 |
24 |
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实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时 |
实验学时:8 |
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开课单位 |
智能制造学院 |
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二、课程简介
《单片机原理及应用》是机械电子工程专业的一门专业拓展选修课。该课程是一门面向应用的、具有很强实践性与综合性的课程。本课程通过介绍MCS-51系列单片机的硬件基本结构、片内各功能部件(中断系统、定时/计数器、串行口)的工作原理及典型接口技术的程序设计,使学生能够以MCS-51单片机系统为基础,熟练使用Keil、Proteus等相关软件,掌握设计、调试单片机应用系统的一般方法,具有初步的软、硬件设计和仿真调试的基本技能,能综合运用单片机知识进行单片机应用系统设计和开发,为今后参与本专业的工程实践打下必要的基础。
三、课程教学目标
课程教学目标 |
支撑人才培养规格指标点 |
支撑人才培养规格 |
|
知 识 目 标 |
目标1: 了解单片机的基本概念;掌握 MCS-51内核单片机的基本结构,片内各功能部件(中断系统、定时器、串行口)的工作原理;掌握单片机C51语言程序设计技术和单片机应用系统开发的设计思路。 |
3-4:掌握机电控制类基础知识,能够对机械系统的控制,进行分析。 |
3.工程知识 |
能 力 目 标 |
目标2: 能熟练使用Keil、Proteus软件;具备单片机应用系统软硬件设计和仿真调试的基本技能;能综合运用单片机知识解决实际工程问题,进行单片机应用系统设计和开发。 |
6-2:能够采用科学方法对复杂工程问题进行分析,根据问题特征选择研究路线,设计并实施实验方案。 |
6.应用研究能力 |
素 质 目 标 |
目标3: 锻炼学生的实际动手能力,启迪学生的创新意识与思维,并注意渗透思想教育,构建热爱科学,实事求是的学风和追求卓越的工匠精神;进一步培养学生的辨证思维,加强学生的职业道德观念,促使学生素质的全面提高,成为具有家国情怀、使命担当的接班人。 |
1-4:具有正确的劳动意识和敬业精神。 2-3:具有较好的创新创业能力。 |
1.思想道德品质 2.综合素质能力 |
四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略
(一)理论教学
教学模块 |
学时 |
主要教学内容与策略 |
学习任务安排 |
支撑课程目标 |
单片机基础概述 |
2 |
重点:单片机的概念及特点;数据在计算机中的表示方法;Proteus仿真平台基本功能的使用。 难点:计算机中常用数制及数制间的转换。 思政元素:通过单片机及单片机技术的发展概 述,激发学生科技报国的家国情怀和使命担 当。 教学方法与策略:线下教学。课堂主要运用讲授法,辅以启发式提问,拓宽学生学习思路。其中,Proteus仿真软件的讲解,采用实操演示法。 |
课前:预习常见数制及之间的转换。 课堂:认真思考,积极参与动手实操练习,并做好笔记。 课后:完成一份单片机的发展概述。 |
目标1 目标2 |
MCS-51单片机结构及原理 |
2 |
重点: MCS-51的4个通用I/O口的结构与功能;MCS-51单片机存储器的结构;单片机的复位、时钟和时序。 难点:MCS-51的4个通用I/O口的结构与功能;MCS-51单片机存储器的结构。 教学方法与策略:线上线下混合式教学。课堂主要运用讲授法,辅以启发提问,引导学生对单片机几组通用I/O口的结构与功能的对比分析,实现举一反三和归纳总结。 |
课前:预习单片机内部结构。 课堂:认真听讲,积极参与老师互动,并做好笔记。 课后:完成学习通作业。 |
目标1 |
单片机的C51语言基础 |
2 |
重点:C51语言的程序结构和常见数据结构;Keil软件的C51仿真开发环境的使用。 难点:C51语言的常见数据结构及Keil软件的使用。 思政元素:通过“单片机C51语言标准的数据结 构”的讲解,引导学生养成 “科学严谨”的做事态度。 教学方法与策略:线下教学。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学,利用单片机开发软件Keil、Proteus仿真软件等辅助案例教学。 |
课前:预习C51语言的基本程序结构和数据结构。 课堂:认真思考,积极参与动手实操练习,做好笔记。 课后:录制使 用keil和Proteus仿真 联调的视频。 |
目标1 目标2
|
单片机的IO口控制 |
6 |
重点:单片机IO口对发光二极管控制、数码管 显示、按键检测的编程实现。 难点:数码管的动态显示;矩阵式键盘的识别。 思政元素:通过学生实际动手设计与制作“花 样心形灯”,引申拓展,渗透“感恩的心”。 教学方法与策略:线上线下混合式教学。课前,学生完成对应线上视频的学习。课堂上,通过问题发现法和师生互动启发法,帮助学生突破和巩固重难点的学习。 |
课前:预习发光二极管和数码管的工作原理。 课堂:认真听讲,积极参与老师互动,并动手实操。 课后:编程实现单片机IO口对常见设备的控制。 |
目标1 目标2 目标3
|
单片机的中断控制 |
4 |
重点:中断概念、中断源的分类;中断优先级和嵌套;中断控制及处理过程;中断响应的编程方法及步骤。 难点:中断控制的应用。 思政元素:通过单片机优先级的知识,类比引 导学生,合理地设置好,大学生活中的“优先 级”。 教学方法与策略:线下教学。课堂主要运用案 例讲授法,激发学生的学习兴趣;同时,辅以 启发式提问,拓宽学生学习思路。 |
课前:完成超星学习通上指定的线上视频的学习。 课堂:认真思考,积极参与老师互动,并动手实操。 课后:编程实现外部中断的应用。 |
目标1 目标3
|
单片机的定时/计数器控制 |
4 |
重点:定时器/计数器的内部结构及工作原理; 各种工作方式及其差异;定时器/计数器的控 制、编程方法及步骤。 难点:定时器/计数器控制的应用。 教学方法与策略:线上线下混合式教学。课前,学生完成对应线上视频的学习。课堂上,通过问题发现法和师生互动启发法,帮助学生突破和巩固重难点的学习。 |
课前:预习计数器的工作原理。 课堂:认真听讲,积极参与老师互动,并做好笔记。 课后:编程实现电子秒表的 设计。 |
目标1 目标2
|
单片机的串行口控制 |
2 |
重点:串行通信的基本概念;常见工作方式的原理及控制的编程实现。 难点:串行通信典型工作方式的基本原理、控 制方法及程序实现。 思政元素:通过“单片机串行通信的概述”,引 申到“我国的5G领先技术”,激发学生强烈的民 族自豪感和科技报国的使命担当。 教学方法与策略:线上线下混合式教学。课前,学生完成对应线上视频的学习。课堂上,通过问题发现法和师生互动启发法,帮助学生突破和巩固重难点的学习。 |
课前:完成超星学习通上指定的线上视频的学习。 课堂:认真听讲,积极参与老师互动,并做好笔记。 课后:完成学习通上的作业。 |
目标1 目标3 |
单片机常见接口技术及模块控制 |
2 |
重点:单片机常见接口技术及模块的典型应 用。 难点:常见接口模块控制的编程实现;典型单片机应用系统的设计开发。 教学方法与策略:线下教学。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学,利用单片机开发软件Keil、Proteus等辅助案例教学,形成虚拟可视化的视觉冲击。 |
课前:完成超星学习通上指定的线上视频的学习。 课堂:认真思考,并做好笔记。 课后:完成学习通上的作业。 |
目标1 目标2 |
(二)实践教学
实践 类型 |
项目名称 |
学时 |
主要教学内容 |
项目 类型 |
项目要求 |
支撑课程目标 |
实验 |
I/O口控制 |
2 |
重点:学会利用Keil编写程序、加载 可执行文件及仿真调试运行程序;掌 握实验箱烧写器的使用与硬件电路模 块的搭建;掌握51单片机IO口基本输 入输出功能的应用。 难点:51单片机IO口基本输入输出功 能的综合应用 |
验证 |
实验2人 一组,完 成实验报 告。实验 报告须有 详细的实 验记录。 |
目标1 目标2 |
实验 |
中断控制
|
2 |
重点:掌握51单片机外部中断及中断嵌套的应用。 难点:中断嵌套的应用。 |
验证+ 设计 |
实验2人 一组,完 成实验报 告。实验 报告须有 详细的实 验记录。 |
目标1 目标2 |
实验 |
定时器控制 |
2 |
重点:掌握51单片机定时/计数器功 能的应用。 难点:定时/计数器不同工作方式的 应用。 思政元素:要求学生编程设计必须有 细致、严谨的科学态度。 |
验证+ 设计 |
实验2人 一组,完 成实验报 告。实验 报告须有 详细的实 验记录。 |
目标1 目标2 目标3 |
实验 |
电机控制 |
2 |
重点:掌握直流电机、步进电机的工作原理和驱动控制;编程实现单片机控制电机的启动、停止、正反转等 难点:单片机对电机动作控制的编程 实现。 |
验证+ 设计 |
实验2人 一组,完 成实验报 告。实验 报告须有 详细的实 验记录。 |
目标1 目标2 目标3 |
|
备注: 项目类型填写验证、综合、设计、训练等。 |
五、学生学习成效评估方式及标准
考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中,学生的最终成绩是由平时成绩、实验成绩、期末成绩等3个部分组成。
1.平时成绩(占总成绩的30%):采用百分制。平时成绩分课前预习(占30%)、考勤(占10%)、课堂表现(占30%)、课后作业(占30%)四个部分。评分标准如下表:
等级 |
评 分 标 准 |
1.课前预习;2.考勤;3.课堂表现;4. 课后作业 |
|
优秀 (90~100分) |
1.根据前测话题,完成所有指定视频的学习;并填写统计问卷 2.考勤无迟到、缺勤。 3.认真听课、非常积极的参与课堂互动或提出有质量的问题交流。 4. 90%以上的习题解答正确。 |
良好 (80~89分) |
1.根据前测话题,完成大部分指定视频的学习;并填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的10%。 3.认真听课、较积极的参与课堂互动或课后交流。 4. 80%以上的习题解答正确。 |
中等 (70~79分) |
1.根据前测话题,完成一半指定视频的学习;并填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的20%。 3.较认真听课、参与课堂互动或课后交流的主动性一般。 4. 70%以上的习题解答正确。 |
及格 (60~69分) |
1.根据前测话题,完成一半指定视频的学习;没有填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的30%。 3.听课认真程度一般,参与课堂互动主动性不够。 4. 60%以上的习题解答正确。 |
不及格 (60以下) |
1.根据前测话题,完成不够一半的指定视频学习;没有填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的40%。 3.听课不够认真,参与课堂互动主动性不够很被动。 4.超过40%的习题解答错误。 |
2. 实验成绩(占总成绩的20%):采用百分制。实验成绩分课前预习(占20%)、考勤(占10%)、实验完成度(占40%)和实验报告(占30%)四个部分。评分标准如下表:
等级 |
评 分 标 准 |
1.课前预习;2.考勤;3.实验完成度;4.实验报告 |
|
优秀 (90~100分) |
1.完成全部课前预习;并填写统计问卷 2.考勤无迟到、缺勤。 3.完成必做和选做的全部实验内容 4.实验报告书写工整,实验代码合理、实验现象正确,有实验小结。 |
良好 (80~89分) |
1.完成大部分课前预习任务量的80%以上;并填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的10%。 3.完成必做的全部实验内容和选做的部分实验内容 4.实验报告书写工整,实验代码合理、实验现象正确,有部分实验小结。 |
中等 (70~79分) |
1.完成课前预习任务量的60%以上;并填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的20%。 3.完成必做的全部实验内容和选做的极小部分实验内容 4.实验报告书写较工整,实验代码合理、实验现象正确,无实验小结。 |
及格 (60~69分) |
1.完成课前预习任务量的60%以上;没有填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的30%。 3.只完成必做的全部实验内容 4.实验报告书写潦草,实验代码较合理、实验现象基本正确,无实验小结。 |
不及格 (60以下) |
1.完成课前预习任务量的60%以下;没有填写统计问卷 2.迟到、缺勤占考勤记录的40%。 3.只完成必做的部分实验内容 4.实验报告书写凌乱,实验代码小部分合理、实验现象小部分正确,无实验小结。 |
3.期末考试(占总成绩的50%):采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表:
考核模块 |
考核内容 |
主要题型 |
支撑目标 |
分值 |
单片机基础概述 |
单片机的特点;数据在计算机中的表示方法及数制间的转换 |
填空题/选择题/判断题
|
目标1 目标2 |
6 |
MCS-51单片机结构及原理 |
MCS-51单片机的内部结构;4个通用I/O口的结构与功能;存储器的结构;单片机的复位、时钟和时序 |
填空题/选择题/判断题/ 简答题 |
目标1 |
16 |
单片机的C51语言基础 |
C51语言的程序结构和常见数据结构;Keil软件的C51仿真开发环境的使用 |
填空题/选择题/判断题 |
目标1 目标2 |
6 |
单片机的IO口控制 |
单片机IO口对发光二极管、数码管、按键 等常见输入输出元件的控制 |
填空题/选择题/判断题/ 程序综合题 |
目标1 目标2 |
24 |
单片机的中断控制 |
中断概念、中断源的分类;中断优先级和嵌套;中断控制及处理过程;中断响应的编程方法及步骤 |
填空题/选择题判断题/简答题/ 程序综合题 |
目标1 目标2 |
22 |
单片机的定时/计数器控制 |
定时器/计数器的内部结构及工作原理;各 种工作方式及其差异;定时器/计数器的控 制、编程方法及步骤 |
填空题/选择题/判断题/ 简答题/ 程序综合题 |
目标1 目标2 |
20 |
单片机的串行口控制 |
串行通信的基本概念;常见工作方式的原理及控制的编程实现 |
填空题/选择题/判断题/ 简答题/ 程序综合题 |
目标1 目标2 |
6 |
六、教学安排及要求
序号 |
教学安排事项 |
要 求 |
1 |
授课教师 |
职称:讲师 学历(位):硕士研究生及以上 其他:具有硕士研究生及以上学历的高级工程师或讲师 |
2 |
课程时间 |
周次:14周 节次:4 |
3 |
授课地点 |
R 教室 R 实验室 □ 室外场地 □ 其他: |
4 |
学生辅导 |
线上方式及时间安排:经与学生沟通另行安排 线下地点及时间安排:经与学生沟通另行安排 |
七、选用教材
[1] 林立,张俊亮. 单片机原理及应用(C51语言版)[M]. 北京:电子工业出版社,2021
年5月.
[2] 杨居义. 单片机原理及应用项目教程(基于C语言)[M]. 北京:清华大学出版社,
2020年6月.
八、参考资料
[1] 张毅刚. 单片机原理及接口技术(C51编程)[M]. 北京:人民邮电出版社,2020年
2月.
[2] 潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2020年11
月.
[3] 胡建波. 单片机原理及应用[M]. 武汉:武汉大学出版社,2021年1月.
网络资料
http://www.xueyinonline.com/detail/211235292
执笔人:曹丽娟
参与人:周杨景、龙允聪
系(教研室)主任:曹丽娟
学院(部)审核人:连元宏
辅导员:电话23382502 地址:8B313 行政/教学秘书:电话23382505 地址:8B303
联系地址:东莞市寮步镇文昌路1号东莞城市学院智能制造学院8B三楼
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