单片机实训课程教学大纲

课程名称：	单片机实训	课程模块编码：	6013A802
周    数：	1	学    分：	1
开课单位：	电信学院
先修课程：	单片微机原理及应用
适用专业：	电气工程及其自动化

 

一、课程性质、目的和任务

《单片机实训》课程是电气工程及其自动化专业学生必修集中实践课程之一，目的是使学生在掌握单片机基本知识的基础上加强动手实践及综合应用能力的培养，同时也是对教学内容做一定的扩充。本实训是锻炼、培养学生运用所学知识分析问题、解决问题及编写应用程序的能力。通过做综合性设计题目，达到提高分析、解决问题能力的目的。本课程主要支撑毕业要求2.2、2.3、3.1、4.2、4.3、5.2、5.3、9.2、10.1、10.2、11.3、12.2达成。

通过本课程的学习，达到以下教学目标：

1、问题分析

会观察实验现象，调试、检测、维护单片机系统

2、设计/开发解决方案

能够根据项目设计要求，进行单元电路的设计能力；能对设计的任务进行软件程序功能划分；能用单片机产品开发工具进行软件编程、调试及软硬件联调的能力。

3、研究

能够针对任务或任务中的未知问题自主选择实验或调试手段和内容，并根据实验现象或调试结果修改完善任务解决方案。

4、使用现代工具

能够运用PROTEUS、KEIL等仿真工具进行单片机系统的仿真与设计；能够根据任务检索文献、查询资料、合理选择技术方案。

5、个人和团队

具有良好的思想品德、敬业与团队精神及协调人际关系的能力；在设计调试过程中能够进行有效的分工协作。

6、沟通

能够就设计调试问题进行有效沟通，能够独立撰写实习报告和通过PPT讲解自己的设计。

7、项目管理

能够在项目实施过程中体现出初步的统筹安排、协调和管理的能力。

8、终身学习

能够就设计过程中出现的问题自主检索文献、查阅相关资料，获得解决方案；养成对新知识、新技术的学习能力。

表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑

 

二、教学内容及教学基本要求

项目一 广告灯控制

1、教学要求：掌握单片机基本知识，能熟练使用软件编程，掌握LED与数码管等电路知识。

2、教学内容：

任务1：点亮一个LED灯

知识要点：51系列单片机基础知识、基本电子知识、Keil软件简单使用。

任务2：闪烁灯

知识要点：LED基本知识，单片机基本结构，单片机外围电路图，简单延时程序、子程序调用、带参数子程序设计、基本循环语句、PROTEUS画电路图、Keil软件基本调试步骤。

任务3：广告灯左移右移

知识要点：蜂鸣器和继电器驱动，集电极开路的概念及应用，单片机最小应用系统，位移程序、带参数子程序设计。

任务4：数码管显示

知识要点：共阳、共阴数码管显示基本知识，上拉电阻的概念，单片机的晶振、复位电路，74HC573锁存器芯片基本知识，中断及其简单应用。

3、技能要点

学会使用软件和单片机设备点亮一个发光管；

编写程序实现LED闪烁功能，能独立进行软件调试；

能使用PROTEUS画出电路图；

能熟练编写简单程序、驱动广告灯左移右移同时蜂鸣器鸣响；

学会编写两种以上程序点亮一个发光管。

项目二 定时器应用

1、教学要求：掌握定时器/计数器基本知识，能熟练使用软件编程。

2、教学内容：

任务1：60秒定时器

知识要点：定时器/计数器的工作方式和控制寄存器，定时器方式1、方式2的设置。

任务2：利用定时器产生乐曲

知识要点：定时器/计数器产生不同频率方法，定时器/计数器的程序编写，子程序的编写与调用。

3、技能要点

使用PROTEUS画出60秒定时器电路图；

熟练编写程序，实现60秒定时功能；

学会使用定时器/计数器编写程序，利用蜂鸣器产生音乐。

项目三 键盘检测

1、教学要求

掌握键盘检测基本知识；

掌握子程序的调用。

2、教学内容

任务1：单个按键识别

知识要点：按键基本知识，采用扫描方式进行按键检测，子程序调用。

任务2：4X4矩阵键盘识别

知识要点：键盘检测的电路结构和原理、键盘作用，带返回值函数写法及应用。

3、技能要点

使用PROTEUS画出单个按键识别电路图和4X4矩阵键盘识别电路图；

学会编写程序实现单个按键和4X4矩阵键盘识别。

项目四 液晶屏显示

1、教学要求

了解液晶屏显示基本知识；

掌握1602与2864液晶屏显示原理。

2、教学内容

任务1：1602液晶显示

知识要点：1602液晶屏的硬件知识，液晶屏显示的基本知识，显示程序的编写。

任务2：12864带字库程序测试

知识要点：12864液晶屏的硬件知识，字库显示原理，12864液晶屏显示程序的编写。

3、技能要点

学会编写液晶显示程序，实现1602、12864液晶屏显示字符。

三、教学进程安排

表2  教学进程安排及对应的教学目标

四、教学手段、方法建议

教学遵循学以致用原则，因此采用“项目教学法”，结合生产生活实际，使每一教学内容有具体的事物、形象的描述、明确的任务，强调教学内容与岗位实际的紧密联系，通过师生共同参与，采用小组合作策略，共同努力，达成教学目标。对实训指导教师的要求或建议如下：

1、实训指导教师应按照项目的学习目标编制项目任务书。项目任务书应明确教师讲授的内容；明确学生预习的要求；提出该项目整体安排，以及各模块训练的时间、内容等；如以小组形式进行学习，对分组安排及小组讨论的要求，也应作出明确规定。

2、实训指导教师应以学生为主体设计教学结构，营造民主、和谐的教学氛围，激发学生参与教学活动，提高学生学习积极性增强学生学习信心与成就感。

3、实训指导教师应指导学生完整地完成项目，并将有关知识、技能与职业道德和情感态度有机结合。

4、实训指导教师应依据工作任务中的典型产品为载体安排和组织教学活动。教师既讲理论更能指导实践，组织现场教学，师生多互动。教师示范操作动作要规范，理论讲解方法要得当，要善于巡回指导学生操作，及时指正。

五、课程考核方式及要求

本课程考核内容为支撑毕业要求对应的课程目标，主要考查毕业要2.2、2.3、3.1、4.2、4.3、5.2、5.3、9.2、10.1、10.2、11.3、12.2所对应的课程目标的达成情况。

（一）实践考核内容

1、PROTEUS和KEIL仿真软件的使用    

2、广告灯控制设计

3、定时器应用设计

4、键盘检测设计

5、液晶屏显示设计

（二）考核方式

1．考核方式：考试（）；考查（√）

2．成绩评定：采用（N+2）的考核模式

计分制：百分制（）；五级分制（）；两级分制（√）

采用（N+2）考核模式：报告考核（10%）；过程考核（40）％；结课考核（50）％
其中过程考核构成：

第一次：广告灯控制设计；成绩比例：10%

第二次：定时器应用设计；成绩比例：10%

第三次：键盘检测设计；成绩比例：10%

第四次：液晶屏显示设计；成绩比例：10%

过程考核是学生在各项目的分组设计过程中，实训教师根据各组的设计过程表现给出平均分，具体的评价可以采用观察、现场操作、实训报告等方式进行。学生个人成绩由每个小组商议决定。

结课考核为设计作品和最终的答辩成绩，实训教师根据各组的设计作品和答辩表现给出小组平均分，学生个人成绩由每个小组商议决定。

六、课程教学目标达成情况评价分析

1. 定量评价

 

需要根据公式逐步计算出每项课程教学目标的达成度。

2. 定性分析

需要针对课程教学目标以及毕业要求分析以下内容：

（1）上次评价中存在的问题，这次改进的情况；

（2）该课程目前存在的问题，以及后续教学过程需要改进的措施。

七、指导教材及参考资料

指导教材：

1．《单片机C语言程序设计实训100例——基于8051+Proteus仿真（第2版）》，彭伟　编著，电子工业出版社，2012年版

参考资料：

1．《C51单片机应用与C语言程序设计（第3版）——基于机器人工程对象的项目实践》，秦志强 编著 ，电子工业出版社，2016年版

2．《单片机C语言项目开发快速入门》，樊爱龙、姚颖主编，皇冠体育·(中国)官方网站校内印刷

八、课程教学目标与毕业要求关系表

表3 课程教学目标与毕业要求的关系

毕业要求	指标点	单片机实训
1．工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础、专业基础和专业知识用于解决电气工程及相关领域的复杂工程问题。	1.1 能够运用数学、自然科学和工程基本知识对电气工程领域相关工程问题进行识别、准确表达、分析或求解。
	1.2掌握专业基础知识，并能将其用于电气工程领域相关工程问题的推演和分析，得出有意义的结果。
	1.3 掌握电气工程领域的专业知识，能够对电气工程领域复杂工程问题的数学模型或解决方案进行比较、综合、优选，并提出改进思路。
2．问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献查阅、研究分析电气工程领域的复杂工程问题，获得有效结论。	2.1能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理对电气工程领域复杂工程问题进行数学建模、求解或机理分析。
	2.2能够运用工程科学的基本原理，对电气工程领域的工程实际问题进行识别和准确表达，以满足电气运行维护、工程设计的需要。	M
	2.3能够运用电气工程专业知识对复杂工程问题进行分解、分析和钻研，并结合文献研究得出有效结论。	M
3．设计/开发解决方案：针对电气工程相关领域的复杂工程问题，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。	3.1能够综合运用所掌握的专业知识、技术手段和开发工具，设计满足特定需求的产品或系统。	H
	3.2掌握电气工程设计领域的专业知识、设计方法和工程设计工具，为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案。
	3.3在电气工程相关领域复杂工程问题设计过程中，体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对电气工程领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。	4.1能够针对电气工程领域的工程实际问题进行初步的推理、建模与仿真分析。
	4.2能够运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。	M
	4.3能够对实验结果进行合理分析、解释，通过信息综合得出合理有效的结论，完善解决方案，并反馈到工程设计和实践中。	M
5．使用现代工具：能够针对电气工程及相关领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。	5.1具有计算机熟练应用和电气图纸绘制的技能。
	5.2熟悉C语言、MATLAB、STEP7、PROTEUS、KEIL等软件仿真和在线硬件仿真工具的运用，能对工程问题进行模拟和预测，并理解其局限性。	H
	5.3能够根据工程实际问题检索文献、查询资料、合理选择技术。	H
6．工程与社会：能够基于电气工程领域的背景知识进行合理分析，评价复杂工程问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。	6.1了解电气工程技术的发展现状与趋势，具有工程实习和社会实践的经历。
	6.2 认识工程问题与社会伦理道德联系，树立正确的工程伦理道德观，具备高度的责任感从事工程活动。
	6.3能够评价电气工程领域工程实际问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并能正确理解由于这些影响所应当承担的责任。
7．环境和可持续发展：针对电气工程及相关领域的复杂工程问题，能够分析和评价工程实践对环境、社会可持续发展的影响。	7.1理解电气产品及工程项目运行对环境和社会可持续发展可能产生的影响。
	7.2能够从经济效益、社会效益、利用效率、污染以及安全隐患多个方面贯彻环境保护和社会可持续发展的理念。
	7.3理解电气工程及相关领域的工程实践活动对环境和社会的双重性，判断其可能对人类和环境造成损害的隐患。
8．职业规范：具有人文社会科学素养，社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。	8.1 具有人文知识、思辨能力和科学精神。
	8.2了解国情，理解社会主义核心价值观，维护国家利益，具有推动民族复兴和社会进步的责任感。
	8.3能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。
9．个人和团队：具有团队精神，能够在多学科背景下的团队承担个体、团队成员以及负责人的角色。	9.1对企业运作的模式有认知能力。
	9.2 能够主动与其他学科的成员合作，胜任团队成员的角色与责任。	M
	9.3 具有技术团队的构建、运行、协调和负责的能力。
10.沟通：能够就电气工程及其相关领域的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。	10.1 具备就电气工程及其相关领域的工程实际问题进行人际交往和口头表达的能力。	M
	10.2 具有撰写设计文稿、技术总结报告及项目申请报告的能力。	H
	10.3 具备一定的外文文献阅读、理解能力和外语交流和沟通能力。
11.项目管理：理解并掌握工程管理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。	11.1 了解电气工程领域工程管理与经济决策基本知识，理解并掌握相应的工程管理与经济决策方法。
	11.2 能够在多学科环境中应用工程管理与经济决策方法进行工程设计与实践。
	11.3 具有初步的项目实施过程中的运行和管理能力。	L
12．终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。	12.1有积极向上的价值观，具备自主学习和终身学习的意识。
	12.2掌握自主文献检索、资料查询及运用现代信息技术跟踪并获取相关信息的基本方法。	L
	12.3能够针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法自主学习、自我完善、可持续发展。

 

九、大纲说明

需要特殊表述的大纲中未尽事宜，如课程改革、整合情况等。

 

执   笔   人：樊爱龙

参加研讨人员：姚颖、孙娜、张翠

审   核   人：关大陆

审   批   人：赵双元