《单片机原理及应用》教学大纲
作者:澳门太阳集团2022全新版发布日期:2022-03-14 10:29:19浏览次数:442
《单片机原理及应用》教学大纲
一、课程基本信息
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课程类别 |
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 |
F10ZB01F |
适用专业 |
电子信息工程 |
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考核方式 |
考试 |
先修课程 |
程序设计基础 |
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总学时 |
56 |
学分 |
3.5 |
理论学时 |
40 |
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实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时 |
实验学时：16 |
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开课单位 |
澳门太阳集团2022全新版 |
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二、课程简介
《单片机原理及应用》是电子信息工程专业的一门专业必修课。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解决实际工程问题，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
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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 |
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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。 |
3-1：掌握数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于表述电子信息领域的相关工程问题。 3-2：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识，用于电子信息领域的相关工程问题的建模、推演和求解。 |
3.工程知识
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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。
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4-1：具备应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对电子信息的相关工程问题进行识别和表达的能力，能运用相关科学原理思考问题，识别和判断工程问题的关键环节、步骤和参数，并进行有效的分析，以获得可靠的结论。 5-2：具备参与电子信息领域相关应用系统的软硬件设计、开发与调试的能力，能够针对特定需求，设计满足指标和要求的系统、软硬件单元（部件）。 7-2：能够运用文献检索等工具获取电子信息相关理论与技术的最新进展，具备合理使用恰当的信息技术工具和软件资源进行电子信息相关工程问题的分析及解决的能力。 |
4.问题分析 5.设计与开发 7.掌握现代工具 |
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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，实事求是的学风和创新精神；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。 |
8-2：理解工程技术的社会价值以及工程师的社会责任，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德、法律、伦理等制约因素。 |
8.职业规范
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四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略
（一）理论教学
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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 |
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单片机基础概述 |
4 |
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仿真软件的使用采用实操演示法。 |
课堂：认真思考，做好笔记 课后：完成一份单片机的发展概述。 |
目标1 目标2
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MCS-51单片机结构及原理 |
4 |
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。
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课前：预 习 课堂：认真听讲，积极与老师互动。 课后：完成一个单片机最小系统的制作。 |
目标1
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单片机的C51语言基础 |
6 |
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。 |
课堂：认真思考，做好笔记 课后：录制一个使用keil和Proteus仿真联调的视频 |
目标1 目标2
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单片机的IO口控制 |
8 |
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。
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课前：预 习 课堂：认真听讲，积极与老师互动。 课后：实现单片机IO口对常见设备的控制 |
目标1 目标2 目标3
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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。 |
课堂：认真思考，做好笔记 课后：编程实现中断嵌套的应用 |
目标1 目标2 目标3
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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 课堂：认真听讲，积极与老师互动。 课后：编程实现电子时钟的设计 |
目标1 目标2
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单片机的串行口控制 |
4 |
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：预 习 课堂：认真听讲，积极与老师互动。 课后：编程实现遥控心形灯的双机通信 |
目标1 目标2 目标3
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单片机常见接口技术及模块控制
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4 |
重点：模数转换技术及其常用芯片的应用；LCD液 晶显示模块的典型应用。 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。 |
课堂：认真思考，做好笔记 课后：完成典型时序图的分析 |
目标1 目标2 目标3
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单片机应用系统设计与开发
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2 |
重点：单片机系统的设计开发过程；单片机系统开发应用举例。 难点：单片机应用系统的设计。 教学方法与策略：线下教学。课堂主要运用讲授法， 辅以启发式提问和讨论，拓宽学生学习思路。 |
课堂：做好笔记 课后：谈谈自己的单片机应用设想 |
目标2
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（二）实践教学
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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 |
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实验 |
Proteus和Keil的使用 |
2 |
重点：熟悉Proteus ISIS模块界面， 了解菜单栏、工具栏、对话框等基本 功能；学会选择元件、画导线、修改 属性等基本操作；学会可执行文件的 加载及单片机系统程序仿真运行方 法；掌握实验箱烧写器的使用与硬件 电路的搭建。 难点：实验箱烧写器的使用与硬件 电路的搭建。 思政元素：要求学生具有认真、严谨、 细致的科学态度及团队合作精神。 |
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2 目标3 |
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实验 |
I/O口控制（一） |
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（按键和灯的应用）。 |
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
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实验 |
I/O口控制（二）
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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（按键和数码管的应 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 |
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
|
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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 |
串行口控制 |
2 |
重点：掌握串行口的通信方式设置及波 特率配置方法；掌握双机通信软件的 编程控制和硬件实现方法。 难点：双机通信软件的编程控制和硬件 实现方法。 思政元素：要求学生具有认真、严谨、 细致的科学态度及团队合作精神。 |
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 |
AD转换控制 |
2 |
重点：掌握模数转换的原理和使用方 法；掌握单片机对转换芯片的编程实 现。 难点：掌握单片机对转换芯片的编程实 现方法。 思政元素：事物间相互转化及转化条件 等辩证唯物主义观点。 |
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 |
LCD显示控制 |
2 |
重点：掌握LCD液晶显示模块的管脚定 义及显示字符的过程；掌握1602型LCD 的初始化过程及编程和仿真方法。 难点：掌握LCD的初始化过程及编程控 制方法。 |
设计 + 综合 |
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
|
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备注： 项目类型填写验证、综合、设计、训练等。 |
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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。平时成绩分考勤（占20%）、课堂表现（40%）、作业（占40%）三个部分。评分标准如下表：
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等级 |
评 分 标 准 |
|
1.考勤；2.课堂表现；3. 作业 |
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优秀 （90～100分） |
1.考勤无迟到、缺勤。 2.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。 3. 90％以上的习题解答正确。 |
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良好 （80～89分） |
1.迟到、缺勤占考勤记录的10%。 2.认真听课、较积极的参与课堂互动或课后交流。 3. 80％以上的习题解答正确。 |
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中等 （70～79分） |
1.迟到、缺勤占考勤记录的20%。 2.较认真听课、参与课堂互动或课后交流的主动性一般。 3. 70％以上的习题解答正确。 |
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及格 （60～69分） |
1.迟到、缺勤占考勤记录的30%。 2.听课认真程度一般，参与课堂互动主动性不够。 3. 60％以上的习题解答正确。 |
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不及格 （60以下） |
1.迟到、缺勤占考勤记录的40%。 2.听课不够认真，参与课堂互动主动性不够很被动。 3.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。实验成绩分实验完成度（占60%）和实验报告（占40%）两个部分。评分标准如下表：
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等级 |
评 分 标 准 |
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1.实验完成度；2.实验报告 |
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优秀 （90～100分） |
1.完成必做和选做的全部实验内容 2.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。 |
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良好 （80～89分） |
1.完成必做的全部实验内容和选做的部分实验内容 2.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。 |
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中等 （70～79分） |
1.完成必做的全部实验内容和选做的极小部分实验内容 2.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。 |
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及格 （60～69分） |
1.只完成必做的全部实验内容 2.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。 |
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不及格 （60以下） |
1.只完成必做的部分实验内容 2.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：
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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；Proteus仿真平台基本功能的使用 |
填空题/选择题/判断题
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目标1 目标2 |
6 |
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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
|
10 |
|
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 |
20 |
|
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 |
20 |
|
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 |
10 |
|
单片机常见接口技术及模块控制 |
A/D、D/A转换技术及其常用芯片的应用；LCD液晶显示器的典型应用及编程实现 |
填空题/选择题/判断题/ 程序综合题 |
目标1 目标2 |
6 |
|
单片机应用系统设计与开发 |
单片机系统的设计开发过程、步骤及实现方法 |
选择题/判断题 |
目标1 |
2 |
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 |
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3 |
授课地点 |
R 教室 R 实验室 □ 室外场地 □ 其他： |
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4 |
学生辅导 |
线上方式及时间安排：建立企业微信群，随时与学生沟通 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，2018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，2018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，2018年1月.
网络资料
[1] http://www.xueyinonline.com/detail/211235292
大纲执笔人： 曹丽娟
讨论参与人:周杨景、龙允聪
系（教研室）主任：曹丽娟
学院（部）审核人：连元宏
附件下载：《单片机原理及应用》教学大纲2021
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