2021版（第5至第8学期）-东莞城市学院智能制造学院

教学大纲

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 17:02:14浏览次数:243

《单片机原理及应用》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	专业拓展选修课程		课程性质	理论	课程属性	选修
课程名称	单片机原理及应用			课程英文名称	The Principle and Application on the Single-Chip Computer
课程编码	F10ZX22C			适用专业	机械设计制造及其自动化
考核方式	考查			先修课程	程序设计基础
总学时	32	学分		2	理论学时		24
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：8
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《单片机原理及应用》是机械设计制造及其自动化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

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

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

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

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

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

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。

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

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。

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

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。	电机控制
	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	☑ 教室 ☑ 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

[1] 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