一、教学目的
本课程教学目的使学生能够熟练运用仿真开发环境,能调试软、硬件,掌握单片机应用系统设计与制作的基本方法和步骤,具有一定程度的分析程序的能力、分析硬件电路的能力、应用程序设计的能力、综合分析与调试的能力、项目综合分析与制作能力。
二、教学任务
本课程以数字钟设计作为综合学习情境,通过知识学习和实训任务,使学生具有分析和设计单片机应用程序的基本技能,训练学生从事单片机应用产品研发与生产的职业岗位工作能力。以数字钟设计为综合学习情境,课程以完成数字钟设计的制作能力训练为背景分解出的19个学习任务,分4个层次对学生进行单片机、基础技术、接口实用技术和综合设计技术的应用能力训练。
前导课程:《电路基础》、《电子技术》、《电子产品生产工艺实训》等。
后续课程:《嵌入式系统应用》、《创新制作》、《毕业设计》等。
三、教学内容
情境 | 任务 | 教学内容 | 教学目标 | 学时 |
认识单片机 | 单片机开发环境使用 | 1.认识单片机及其开发环境 2.了解单片机开发的基本流程 3.学会使用开发软件 4.单片机概念和特点 | 掌握单片机开发环境的使用,了解单片机的开发流程,掌握单片机和单片机应用系统的概念,了解常用单片机系列型号。 | 2 |
一个发光二极管的闪烁控制设计 | 1.制作单片机最小系统 2.编写并调试程序让单片机运行起来 3.下载程序到单片机 4. 认识C语言程序和程序结构 5. 单片机最小系统 | 熟悉最小系统的组成,掌握单片机软件、硬件设计基本办法,掌握51单片机引脚和功能;掌握时钟电路、复位电路的用法,掌握机器周期的概念 | 2 | |
单片机并行I/O端口应用 | 八个发光二极管的闪烁控制设计 | 1. 单片机存储器结构 2. SFR的特点和应用 3. 单片机并行I/O口的输入输出功能和应用 4. C语言的基本语句简介 | 了解单片机存储器结构,掌握SFR的应用方法,掌握并行I/O口的结构和应用,了解C语言基本语句 | 2 |
模拟汽车转向灯控制设计 | 1.开关的硬件电路连接和检测 2.位操作和定义 3.if语句的使用 | 掌握单片机与开关的连接方式,掌握开关检测的控制程序编写,理解选择语句if的格式和使用方法 | 2 | |
模拟霓虹灯控制设计 | 1.模拟霓虹灯控制电路设计 2.采用多种方式实现霓虹灯显示 3.循环语句介绍 4.Keil C51库函数使用 | 掌握单片机并行口与发光二极管的接口电路,掌握C语言中的循环语句格式和使用方法,理解应用程序的设计步骤和流程图设计,了解Keil C51库函数的使用;了解C语言中的基本运算和运算符 | 4 | |
按键控制花样霓虹灯设计 | 1.按键的硬件电路连接和检测 2.按键的去抖方法 2.if和switch语句的用法 3.自定义函数 | 掌握单片机与按键的接口设计方法,掌握按键的去抖和检测方法,掌握多选择语句的程序设计方法,掌握自定义函数和调用 | 4 | |
简易密码锁设计 | 1.数码管与发光二极管 2.数组的定义和使用 3.多选择结构程序设计 | 掌握单片机与1个数码管的电路设计,掌握数组的定义方法和使用 | 2 | |
节点测试1 | 对前面所学内容进行小测试,满分100分,占总成绩的10% | 掌握前面所学内容 | 2 | |
单片机接口技术 | 数码管显示广告牌设计 | 1.认识数码管器件 2.单片机控制数码管静态电路和控制程序设计 3.单片机控制数码管动态电路和控制程序设计 | 掌握单片机和数码管的硬件电路的接口设计和接口程序设计 | 4 |
点阵显示广告牌设计 | 1.认识8×8点阵器件 2.制作点阵显示电子广告牌 3.实现点阵的多种显示控制 | 掌握单片机与点阵器件的硬件电路接口设计和控制程序设计 | 4 | |
液晶显示广告牌设计 | 1.液晶器件的基本原理 2.液晶和单片机的接口技术 3.液晶的初始化步骤和使用方法 | 掌握液晶显示器件LCM1602的原理、接口技术和编程 | 4 | |
密码锁设计 | 1.认识各类按键 2.矩阵式键盘硬件接口电路设计 3.矩阵式键盘接口程序设计 | 熟练掌握矩阵式键盘硬件接口电路设计和接口程序设计 | 4 | |
秒表设计 | 1.定时器结构 2.定时器工作方式 3.定时器编程 | 掌握定时器的结构、工作方式和编程方法 | 4 | |
模拟交通灯控制系统设计 | 1.中断概念 2.单片机中断系统结构和相关寄存器 3.中断系统应用 | 掌握中断系统的概念、结构和编程方法 | 4 | |
节点测试2 | 对前面所学内容进行小测试,满分100分,占总成绩的10% | 掌握前面所学内容 | 2 | |
简易数字电压表设计 | 1.A/D转换器件的基本原理 2.ADC0809的原理和应用 3.ADC0809和单片机的接口 | 掌握A/D转换的编程方法和应用领域 | 2 | |
波形发生器设计 | 1.D/A转换器件的基本原理 2.DAC0832的原理和应用 3.DAC0832和单片机的接口 | 掌握D/A转换的编程方法和应用领域 | 2 | |
远程控制 | 1.单片机的串行通信接口电路 2.单片机UART的结构 2.串行通信程序编写 | 掌握单片机串行通信的基本结构和控制程序的设计方法 | 4 | |
综合设计 | 数字钟 | 1.定时器、显示、键盘、中断综合运用能力 2.制作数字钟电路 3.编写数字钟控制程序 4.教师项目指导,通过项目制作了解单片机应用系统的开发流程提高软、硬件的设计调试能力 5.单片机应用系统开发设计流程 6.论文技术文档编写规范 7.演示答辩 | 掌握步定时器、显示、中断等技术的综合运用方法,为今后完成带有时间、显示、键盘控制功能的综合项目制作奠定基础,熟练掌握开发复杂单片机系统的一般方法。了解单片机应用系统开发设计流程 | 10 |
学时合计 |
1.可容纳40人、配有多媒体设备的微机硬件实验室,每人一套仿真器及5V直流稳压电源,每人一台586以上微机,每人一套单片机组合实验电路板。
.实训课时,每教学班配备2位实训辅导教师,以便对学生的操作进行个别指导。实训课的全部教学应安排在实训室,每位教师都能从实践操作和基础理论知识两方面对学生进行辅导。
五、教法说明
根据不同的教学环节,采用了不同的、灵活多样的教学方法。
(1)趣味案例激励法
在“做什么”教学环节,采用趣味案例激励法来激发学生对项目制作的兴趣,以达到让学生主动参与项目制作的目的;
(2)项目分析引导法
在“跟我想”教学环节,采用项目分析引导法引导学生发散思维,训练学生的思维方法,这对激发学生的创造性是很有益的;
(3)资料检索对比法
在“跟我做1”硬件电路设计环节,教师预先布置课外作业,让学生通过网络等途径检索相关技术、器件的应用资料,然后教师与学生共同进行分析与对比,可逐步提高学生的信息检索能力和对新技术、新器件应用的吸收与转化能力;
(4)课外任务检查法
在绘图、制板环节中,将任务安排在课外的第二课堂去完成,教师在实训课堂进行检查,既能提高教学效率,又能锻炼学生自主学习能力;
(5)互助协作问答法
在编程及调试过程中,学生可以请其他学生进行互助,待协作完成项目制作后,教师再通过问答形式对被助学生的能力掌握情况进行核实,必要时再进行补充辅导以培养学生协作求实的基本素养;
(6)调试分析讨论法
针对调试环节中出现的故障问题,教师及时组织学生一起进行分析和讨论,营造以学生为主体的讨论氛围;
(7)项目制作评价法
在完成项目制作环节中,指导教师对学生完成的项目制作进行评价,以此强化学生的质量意识;
(8)项目制作递进法
将实训教学情境分为不同的层次阶段,进阶训练,有利于因材施教;
(9)预备知识提问法
在项目制作过程中根据学习需要,以小知识、小提示、小问答等灵活多变的方式对学生进行提问,让学生将理论与实践联系起来,强调学有所用;
(10)技能竞赛奖励法
每年组织一次知识和技能竞赛,激励学生自主学习的热情。
六、考核方式及评分方法
考核成绩比例
情境
序号 | 情境 | 任务 序号 | 任务 | 授课类型 | 分数 | |
1 | 认识单片机 | 1 | 单片机开发环境使用 | 实践/实训课 | 2 | 4 |
2 | 一个发光二极管的闪烁控制 | 实践/实训课 | 2 | |||
2 | 单片机并行I/O端口应用 | 1 | 八个发光二极管的闪烁控制 | 实践/实训课 | 2 | 24 |
2 | 模拟汽车转向灯控制 | 实践/实训课 | 2 | |||
3 | 模拟霓虹灯控制 | 实践/实训课 | 4 | |||
4 | 按键控制花样霓虹灯设计 | 实践/实训课 | 4 | |||
5 | 简易密码锁设计 | 实践/实训课 | 2 | |||
6 | 节点测试1 | 自主学习 | 10 | |||
3 | 单片机接口技术 | 1 | 数码管显示广告牌设计 | 实践/实训课 | 4 | 42 |
2 | 点阵显示广告牌设计 | 实践/实训课 | 4 | |||
3 | 液晶显示广告牌设计 | 实践/实训课 | 4 | |||
4 | 密码锁设计 | 实践/实训课 | 4 | |||
5 | 秒表设计 | 实践/实训课 | 4 | |||
6 | 模拟交通灯控制系统 | 实践/实训课 | 4 | |||
7 | 节点测试2 | 自主学习 | 10 | |||
8 | 简易数字电压表设计 | 实践/实训课 | 2 | |||
9 | 波形发生器设计 | 实践/实训课 | 2 | |||
10 | 远程控制——单片机双机通信 | 实践/实训课 | 4 | |||
4 | 综合设计 | 1 | 数字钟设计 | 课程设计 | 20 | 20 |
5 | 平时表现(考勤、协作、回答问题等) | 10 | 10 | |||
合计 | 100 | 100 |
过程性考核 | ||
" 任务完成情况过程性评价 | 完成等级 | 评分标准 |
A级:实现进阶功能2 | A | |
B级:实现进阶功能1 | B | |
C级:实现基本功能 | C |
教材: 《单片机应用技术(C语言版)》,王静霞,电子工业大学出版社,2009年5月。
参考书: 《单片机应用技术》,刘守义,西安电子科技大学出版社,2007年8月第二版。
《单片机应用实训教程》,张永枫,清华大学出版社,2009年5月
《单片机基础教程》,杨宏丽,人民邮电出版社,2009.3月
《单片机实用技术教程》,杨宏丽,人民邮电出版社,2009年10月