《单片机原理与应用》课程标准

《单片机原理与应用》课程标准

一、课程说明

课程名称：单片机原理与应用 课程管理系部：机电工程系 参考学时：64

适用专业：微电子技术专业

学生应具备的基础：具有一定计算机基础，对电路原理有一定了解，具有一定的实践动手操作及电路制图软件应用技能。

二、课程性质与作用 （一）课程性质

《单片机原理与应用》以操作，使用为主。课程通过介绍单片机的基础知识、内部结构和工作原理、指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、定时/计数器等理论知识，并通过单片机程序设计实验，使学生全方面了解单片机的控制方法与原理，掌握单片机技术及其在工业控制和日常生活中的应用，培训学生实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事电子电器新产品设计开发，电子产品的检测和维护等工作奠定坚实的基础，为学生将来在SMT专业领域进一步发展打下良好基础。

（二）课程作用

本课程是一门理论性和实践性都很强的综合性课程，课程学习以工作过程为导向，典型工作任务为基点，学习情境包括单片机内部结构、存储器的配置等硬件知识，软、硬件仿真软件的安装与应用，单片机指令系统及汇编语言程序设计的方法，单片机小系统设计与制作等。通过本课程的学习，使学生熟悉单片机系统设计、制作、编程等方面的知识，具备电子电路产品设计开发、检测和维护的能力，并对电子产品制作流程、生产组织有一定的认识，同时培养团队协作、沟通表达、职业道德与规范等综合素质，为从事工程技术工作奠定基础。

三、课程设计的理念与思路 （一）课程设计理念

《单片机原理与应用》课程的设计突破了学科体系模式，打破了原来各学科体系的框架，将学科的内容按“项目”进行整合。本课程的“项目”包含了单片机应用技术的四个项目，每个项目均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践过程有机结合，力求体现“做中学”，“学中做”的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。此外，还对学生职业能力和职业素养进行强化，注重所学知识和社会需求的一致性，理论教学为实训实践服务，做到实用、够用。

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（二）课程设计思路

1、本课程组教师在大量征求相关行业专家意见的基础上，以企业需求和学生就业为导向，确定该课程的内容。课程以专业能力、方法能力、社会能力的培养为重点，充分体现教学内容的职业性。

2、本课程注重培养学生分析问题、解决问题的能力，强化学生动手实践能力，遵循学生认知规律，紧密结合应用电子专业的发展需要，为将来从事应用电子产品的设计、检测奠定坚实的基础。为实现课程目标的学习领域，将本课程的教学活动分析设计成若干项目或工作情景，以项目为单位组织教学、并以典型设备为载体，通过具体案例，按单片机项目实施的顺序逐步展开，让学生在掌握技能的同时，引出相关专业理论知识，使学生在技术训练过程中加深对专业知识、技能的理解和应用、培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。

四、课程目标

《单片机原理与应用》是微电子技术专业学生必修的专业课。通过学习本课程，学生掌握单片机内部结构、存储器的配置等硬件知识，掌握单片机软、硬件仿真软件的安装与应用，掌握单片机指令系统及汇编语言程序设计的方法，掌握单片机小系统设计与制作。

根据培养目标及课程特点，我们从专业能力、方法能力和社会能力三个纬度来设计课程的教学目标。这三个纬度目标是一个整体，在教学中，要以“专业能力”为重点教学目标，同时关注培养学生的“方法能力”，以及伴随教学过程中产生的“社会能力”。 《单片机原理与应用》课程目标 专业能力 ⑴能熟悉和了解不同厂商、不同型号单片机器件并掌握其性能特点； ⑵能读懂单片机应用系统电路原理，掌握各 I/O的区别及与外围电路连接的方法，熟练掌握单片机拥有的系统资源及资源利用，掌握汇编语言的指令格式、寻址方式，学会汇编语言的程序编写，学会简单的应用系统设计； ⑶会使用 PROTEUS 仿真软件绘制电路原理图； ⑷能识别各种外围元器件并进行元器件焊接、KEIL 仿真调试； ⑸能根据应用系统原理图编写控制程序； ⑹能在单片机系统调试和维修过程中，判断故障点和提供解决问题的途径； ⑺会使用常用仪器仪表如万用表、示波器、频率计对单片机应用系统进行判断分析、调试，直至调试成功； ⑻掌握程序流程图的画法、子程序和中断程序的编写方法、伪指令的使用，熟练掌握三大程序结构。 社会能力 ⑴建立团结协作的精神，能与人沟通和合作完成工作任务； ⑵养成勇于创新、敬业乐业的工作作风； ⑶形成清晰的逻辑思维意识，正确辨别事物的真假； ⑷了解电子行业技术应用的发展前景，拓宽产品开发的思路； ⑸掌握产品生产工艺要求，培养工作的质量意识、安全意识； ⑹具有较强的社会责任感，为祖国发展强大贡献力量的责任意识； ⑺积累丰富的工作经验。 方法能力 ⑴能根据项目任务或工作，制订项目完成工作计划； ⑵学会自我学习、收集和检索信息、查阅技术资料； ⑶在单片机应用程序调试过程中会选择各种仪器仪表； ⑷学会单片机应用程序 Keil的仿真调试方法、Proteus的仿真测试； ⑸学会学习和工作的方法，勤于思考、做事认真的良好作风； ⑹培养学生一丝不苟、刻苦钻研的职业道德； ⑺学会在产品制作过程中进行技术指导、质量管理和成本核算方法。 2

五、课程内容和要求

课程教学内容、要求、方法及参考课时见表1。

表1 课程教学内容、教学要求、教学方法和参考学时 序号 项目名称 任务分解 学习内容 能力目标 教学方法 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 课时 ⑴二进制、八进制、⑴掌握二进制、八进制、十进十进制、十六进制及制、十六进制及其相互转换方法； 单片机的其相互转换； ⑵二进制源码、反⑵掌握二进制源码、反码、补数学基础 码、补码的转换。 码的转换方法。 ⑴单片机内部的主要部件； ⑵单片机的CPU时单片机的序和引脚功能； 内部结构 ⑶单片机的端口。 ⑴掌握单片机内部的主要部件； ⑵掌握单片机的引脚功能，理解单片机各引脚的第二功能； ⑶掌握单片机的端口结构与功能； ⑷了解单片机的CPU时序。 ⑴掌握单片机内部存储器的结构及其功能； ⑵掌握单片机内部特殊功能寄存器及其功能； ⑶理解单片机各I/O口“读-改-写”的操作。 ⑴掌握汇编语言指令格式及常用的寻址方式； ⑵掌握数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移、位操作指令的格式和功能； ⑶掌握汇编语言指令中助记符及常用符号，理解标号、助记符、操作数及注释的写法及意义。 ⑴掌握汇编语言源程序设计的步骤与方法； ⑵掌握常用伪指令的功能及其使用方法； ⑶掌握简单程序设计与分支程序设计的方法； ⑷掌握循环程序设计与查表程序设计的方法； ⑸掌握子程序设计的方法。 4 单片一 机硬件知识 2 单片机的存储器组织 ⑴单片机内部存储器的结构及其功能； ⑵单片机的特殊功能寄存器。 4 单片机指令系二 统及汇编语言程序设计 ⑴指令格式和寻址方式； ⑵数据传送指令； ⑶算术运算指令； 单片机的⑷逻辑运算指令； 指令系统 ⑸控制转移指令和移位指令； ⑹位操作指令。 ⑴汇编语言源程序设计； ⑵常用伪指令的功能与操作说明； 汇编语言⑶简单程序设计与程序设计 分支程序设计； ⑷循环程序设计与查表程序设计； ⑸子程序设计。 16 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 12 3

⑴Keil软件的安装； ⑵Keil软件工程建立与汇编； ⑶Keil软件仿真方法。 ⑴掌握Keil软件的安装方法； ⑴实践教学采用⑵掌握Keil软件工程建立与模拟真实工作任务汇编方法； 的项目式教学法； ⑶掌握Keil软件仿真方法。 ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 Keil软件软硬件仿三 真软件的使用 的安装与应用 2 ⑴Proteus软件的安⑴掌握Proteus软件的安装方装； 法； Proteus⑵Proteus软件基本⑵掌握Proteus软件基本操作软件的安操作与绘图方法； 与绘图方法； 装与应用 ⑶Proteus软件仿真⑶掌握Proteus软件仿真方方法。 法。 ⑴单片机小系统的设计方法； ⑵电子电路系统的设计与仿真流程； ⑶单片机I/O口的输入输出操作。 ⑴了解复位、振荡等电路的构成及工作过程； ⑵了解单片机I/O口的基本原理及工作过程； ⑶掌握基本指令和一些模块程序的编写； ⑷能熟练操作单片机软、硬件仿真软件。 ⑴了解复位、振荡等电路的构成及工作过程； ⑵了解单片机I/O口的基本原理及工作过程； ⑶掌握基本指令和一些模块程序的编写； ⑷能熟练操作单片机软、硬件仿真软件。 ⑴进一步了解单片机的基本原理及工作过程； ⑵掌握基本指令和一些模块程序的编写； ⑶能熟练操作单片机软、硬件仿真软件。 ⑷掌握单片机硬件系统制作的方法。 4 独立按键识别 4 单片机系四 统设计与仿真 数码管显示技术 ⑴单片机小系统的设计方法； ⑵电子电路系统的设计与仿真流程； ⑶单片机I/O口的输入输出操作。 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 4 单片机系统设计与仿真 ⑴单片机小系统的设计方法； ⑵电子电路系统的制作流程； ⑶单片机I/O口的输入输出操作。 ⑷单片机系统制作方法。 ⑴实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教学法； ⑵理论知识采用课堂教授结合实例讲解。 16 六、教学条件

（一）教学条件（见表2）

表2 完成本课程所需要的教学条件 设备名称 投影仪 计算机 SMT基础实验室 基本配置/功能 基本配置 基本配置 单片机系统制作所需 4

实践项目 平时授课 学生实践操作 学生实践操作

（二）场地要求（见表3）

表3 完成本课程所需要的场地条件

场地名称 多媒体教室 实验室 基本配置 计算机、投影仪、麦克风 钻孔机、电烙铁、元件、万用表等 实践项目 用于整门课程讲授 用于实践操作 （三）任课教师条件

任课教师应积极推行改革、工作任劳任怨。具备高校教师资格证，具有丰富的单片机编程与开发经验，熟悉Keil、Proteus软件及电子电路绘图软件的使用，具备基于行动导向教学法的设计应用能力。具备 “机械电子工程师”资格的“双师型”教师为最佳。亦可邀请企业、行业上的一线工作人员、技术主管作为兼职教师。

七、实施建议 （一）教学方法

针对课程特点，结合单片机原理与应用对学生的实际需求，积极探索新颖、先进的教学方法，改进教学手段，优化教学资源，提高教学质量和教学效率。本课程主要使用以下教学方法：

（1）四步教学法

将教学内容分四步进行。第一步：教师做好本次课的教学准备工作，学生提前预习，教师上课检查预习，布置本次课学习任务。第二步：对于布置给学生的任务，教师先做示范并讲解。第三步：学生分小组合作讨论交流完成学习任务，教师适时点拨。第四步：学生当堂训练，巩固所学知识。四步教学法突出了学生的主体性，让学生掌握学习的方法和技能，使其愿意学习。

（2）项目教学法

本课程以实际电路组装为切入点整合课程内容，以真实的电路裸板及生产线设备为教学载体，将软件应用、设备编程、程序导入与运行等课程主要内容贯穿在项目实施过程中。本课程共设置了4个项目，每个项目下又分解成了若干个任务，每个任务都提出了明确的要求。最后要求学生独立完成，提交整体项目成果，最终提升学生的应用技能。

（3）一体化教学

一体化教学就是将理论和实践捆绑在一起，教学方式机动灵活，淡化理论和实验环节的界限，将要讲授的内容通过教学设备、现场展示演示出来，理论通过实验取得理解，实践在理论的指导下得到领悟。课程上学生身临其境，教师讲解直观、详细，教学效果好。

（二）教学实施建议

针对本课程特点，应把企业对员工电子产品设计及维修方面的需求转变为学校对学生的要求，要求教师要主动学习先进技术并结合案例进行讲解，积极探索新颖、先进的教学方法，改进教学手段，优化教学资源，提高教学质量和教学效率。针对本课程主要实施：

（1）本课程理论知识采用课堂教学结合实例讲解；实践教学采用模拟真实工作任务的项目式教

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学法；教师应根据工作任务安排和组织教学活动

（2）为保证教学安全和实践效果，教师应在课前强调安全操作规程，实践操作过程中随时跟进学生进度；教师应指导学生完整地完成项目，并将有关知识、方法技能、职业道德和社会技能有机融合。

（3）教师在理论知识讲授或实践操作演示教学中，应使用多媒体教学设备，配备丰富的课件、视频教学辅助设备和足够的教学设备。

（4）评价方式以教师评价为主，学生自评为辅。教师要观察学生的学习过程，根据学生自我评价及其动手操作表现，给出总体评价和改善意见。

八、考核评价 （一）考核内容

本课程主要从以下三方面对学生进行考核，具体考核内容是：

1. 职业素养的考核：主要考核学生的学习态度、精神面貌、团队协作等内容，可从学生的课堂与日常行为、职业习惯中获得结果。

2. 项目完成情况与能力的考核：主要考核学生在完成各项任务中所起作用、项目完成的质量等内容，可以从项目的实施过程和结果、活动表现、结果及总结等考核中获得结果。

3. 职业能力情况考核：主要考核学生对各项任务的综合概括与实际运用的能力，包括书面及口头表达能力，通过前期的理论学习和实践项目的完成情况，总结撰写与汇报等方面考核获得结果。

（二）考核方式

采用过程性考核的方式对学生的学习进行评价。在教学组织过程中，对学生的学习态度，团队合作，各项目的实施和结果，前期学习的理论有效地结合实践完成具体的任务项目总结与汇报等内容评定学生成绩；评定方式有学生自评、教师评价、学生自评与教师评价相结合三种。

具体成绩构成为：

课程成绩（百分制）= 职业素养（10分）+ 单片机系统设计与仿真（40分）

+ 理论考核（40分）+ 总结汇报（10分）

课程具体考核内容与考核指标见表4。

表4 课程考核内容与考核指标

考核考核项点 目 职业学习态度 分值 生师评 评 5 √ 评价方式 要求 不迟到、不早退，不旷课；课堂及小组讨论发言积极，态度认真；注重个人礼仪 100～90 90～75 75～60 60以下 6

素养 从未缺课、迟到、早退，课堂纪律好；善于发现问题并积极发言 偶有迟到现象，有缺课、迟到、经常缺课、迟课堂纪律较好，早退现象，基本到或早退；思发言较积极 遵守课堂纪律，维不开展，不较少课堂发言 发言 积极参与到各项学习活动中，团队中分工明确；完成项目过程中具有协作精神，积极解决问题 100～90 团队合作 配合协作好，按质按量完成学习、工作任务 90～75 75～60 60以下 5 √ √ 配合协作较好，配合协作较差，不合作，未开较好完成学习未能按规定完展学习、工作和工作任务 成学习和工作任务 任务，或完成质量较低 小计 10 课前预习，按时完成作业，熟悉并掌握上课内容，理论与实际动手操作能有效地结合，真正使理论指导实践 理论知识 理论知识 100～90 课前预习，按时完成作业，熟悉并掌握上课内容，理论与实际动手操作能有效地结合 90～75 没有做好课前预习，不按时完成作业，不能很好的理解上课内容 75～60 不预习，有缺作业现象，不熟悉上课内容 60以下 不预习，缺作业较多，不熟悉上课内容 40 √ 小计 40 软件操作熟练，程序正确，结构完整，可实现所需功能，仿真运行正确 100～90 基本程序设计 数码管显示技独立按键识别 软件操作熟练，能独立设计制作硬件电路图；能独立编写程序，程序正确，结构完整，语言简练，可实现所需功能 90～75 软件操作较熟练，能根据要求设计制作硬件电路图；能独立编写程序，程序结构完整，基本实现所需功能 75～60 软件操作基本符合要求，Proteus软件绘图有误，操作较生疏；能编写程序，程序有错误，只能实现所需的部分功能 60以下 软件操作生疏，错误较多；不会编写程10 序，程序有错误，不能实现所需功能 √ 软件操作熟练，程序正确，结构完整，可实现所需功能，仿真运行正确 100～90 90～75 75～60 60以下 10 √ 7

术 软件操作熟练，能独立设计制作硬件电路图；能独立编写程序，程序正确，结构完整，语言简练，可实现所需功能 软件操作较熟练，能根据要求设计制作硬件电路图；能独立编写程序，程序结构完整，基本实现所需功能 软件操作基本符合要求，Proteus软件绘图有误，操作较生疏；能编写程序，程序有错误，只能实现所需的部分功能 软件操作生疏，错误较多；不会编写程序，程序有错误，不能实现所需功能 小计 20 操作熟练， Keil软件工程创建及仿真正确，Proteus软件绘图正确 100～90 单片机系统设计与程序仿设计与实真 现 软件基本操作 Keil软件的工程创建及仿真符合要求，Proteus软件绘图正确，操作熟练，能独立设计制作硬件电路图 100～90 能独立编写程序，程序正确，结构完整，语言简练，可实现所需功能 90～75 Keil软件的工程创建及仿真符合要求，Proteus软件绘图正确，操作较熟练，能根据要求设计制作硬件电路图 90～75 能独立编写程序，程序结构完整，基本实现所需功能 75～60 Keil软件的工程创建及仿真基本符合要求，Proteus软件绘图有误，操作较生疏 60以下 Keil软件的工程创建及仿真错误，Proteus软件绘图有误，操作生疏 5 √ 程序正确，结构完整，语言简练，可实现所需功能 75～60 能编写程序，程序有错误，只能实现所需的部分功能 60以下 不会编写程序，程序有错误，不能实现所需功能 15 √ 小计 20 实验报告撰写符合格式要求，内容完整，并达到规定字数 100～90 总结汇报 实验总结汇报 实验总结报告符合格式要求，包含指定内容，内容详实，数据准确，结构合理，逻辑性强，达到规定字数 90～75 实验总结报告基本符合格式要求，包含指定内容，结构较合理，逻辑性较强，达到规定字数 75～60 实验总结报告基本符合格式要求，包含指定内容，结构存在一定问题，逻辑性一般，达到规定字数 60以下 实验总结报告不符合格式要求，基本包含指定内容，内容不详实，逻辑性差，未达到规定字数 10 √ 小计 10 合计 100 课程实践考核表如下：

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试题占分比：40%

考核时间：90分 姓名： 学号： 考评总分： 实践操作及技术要求 考核项目 操作要求 操作结果 考核评价 评分标准 此项目占10分 ⑴属性设置每错一处扣2分 ⑵工程创建错误，无法生成程序文件扣10分 此项目占10分 ⑴元件使用每错一个扣2分 ⑵操作生疏，未完成硬件设计扣10分 此项目占5分 ⑴软件操作不熟练扣2分 ⑵不会仿真扣5分 此项目占30分 ⑴程序未分配初始存储空间扣5分，其他结构欠缺每处扣3分 ⑵存储器使用错误每个扣2分 ⑶程序逻辑不清晰扣5分，逻辑错误扣20分 此项目占20分 ⑴汇编指令书写错误每个扣1分 ⑵子程序、中断程序调用错误扣3分 此项目占25分 ⑴汇编有误不修改扣10分 ⑵仅实现部分功能扣10分 ⑶未实现功能扣25分 生评10% 师评90% 得分 Keil软件工程创建 一、软件Proteus硬基本件电路绘操作 制 Keil软件工程创建正确，Proteus硬件电路图绘制正确，软、硬件仿真操作熟练 软、硬件仿真操作 程序结构 二、程序编辑及实汇编语言现 的使用 程序结构完整，逻辑清晰，存储器使用正确，汇编语言使用正确，能实现既定功能 程序功能实现 考核日期： 考评员：

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九、其他说明

（一）本课程考核方案可根据实际情况适当调整。

（二）教学内容及课时作为主要参考，任课教师在完成课程标准要求的知识基础上可以根据授课进度适当增加辅助知识丰富教学内容。

制定时间：2014年8月30日

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