课程名称：单片机原理及应用
课程代码：02038
适用专业：应用电子技术、通信技术
学 时：72
学 分：4.5
制 订 人：
审 核：
《单片机原理及应用》学习领域（课程）标准
一、学习领域（课程）综述
（一）学习领域定位
“单片机原理及应用”学习领域由岗位群的“电子产品技术支持岗位”行动领域转化而来，是构成应用电子技术专业框架教学计划的专业学习领域之一，其定位见表一：
表一 学习领域定位
| 学习领域性质 | 专业必修学习领域 |
| 学习领域功能 | 使学生具备从事电子产品技术支持工作所需的基础知识和技能 |
| 前导学习领域 | 电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计、计算机基础 |
| 平行学习领域 | PLC可编程控制 |
| 后续学习领域 | 无 |
本学习领域注重培养分析问题、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。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。
本课程在内容组织形式上强调了学生的主体性学习，在每个项目实施前，先提出学习目标，再进行任务分析，学生针对项目的各项任务进行相关知识的学习，并通过多种实践活动实施项目以实现学习目标。最后根据多元化的评分标准进行自我评价。
（三）学习领域（课程）目标
1. 方法能力目标：
●能根据项目任务或工作，制订项目完成工作计划；
●学会自我学习、收集和检索信息、查阅技术资料；
●在单片机应用程序调试过程中会选择各种仪器仪表；
●学会单片机应用程序 KEIL 的仿真调试方法；
●学会学习和工作的方法，勤于思考、做事认真的良好作风；
●培养学生一丝不苟、刻苦钻研的职业道德；
●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. 社会能力目标：
●建立团结协作的精神，能与人沟通和合作完成工作任务；
●养成勇于创新、敬业乐业的工作作风；
●形成清晰的逻辑思维意识，正确辨别事物的真假；
●了解电子行业技术应用的发展前景，拓宽产品开发的思路；
●掌握产品生产工艺要求，培养工作的质量意识、安全意识；
●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；
●积累丰富的工作经验。
3. 专业（职业）能力目标：
●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；
●能读懂单片机应用系统电路原理，包括复位电路、时钟电路、最小单片机应用系统电路，掌握各 I/O的区别及与外围电路连接的方法，区分辩别单片机的地址线、数据线及控制线，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；
●能识别各种外围元器件并进行元器件焊接、KEIL 仿真调试；
●能根据应用系统原理图编写控制程序；
●能在单片机系统调试和维修过程中，通过工程计算和理论分析， 判断故障点和提供解决问题的途径；
●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；
●掌握程序流程图的画法、子程序的编写方法、中断程序的编写方法、子程序和中断调用、伪指令的熟练使用、熟练掌握顺序程序结构、循环程序结构、分支程序结构，掌握仿真器的使用及结合软硬件调试程序。
二、学习领域（课程）描述
学习领域描述包括学习领域名称、学期、参考学时、学习任务和学习领域目标等，见表二：
表二 学习领域的描述
| 学习领域：单片机原理及应用 |
| 教学时间安排：第四学期 课时：72 |
| 学习任务： 掌握单片机的硬件结构、熟悉汇编语言的应用、理解常用单片机系统设计的控制方式、特点，掌握单片机系统设计的方法 |
| 学习目标： 1. 了解单片机的概念与种类，了解各种单片机的最新发展水平和方向； 2. 熟悉常用单片机的基本结构、工作过程及应用特点； 3. 会应用汇编语言进行基本模块程序的编写； 4. 熟练使用keil软件的主要功能； 5. 会根据使用要求，查阅单片机性能指标与使用技术，能够正确选用设计常用的单片机系统； 6. 会应用单片机系统内部的I/O口、定时、计数、中断、数模转换、模数转换的各个功能； 7. 能初步识读单片机控制电路图，并能说出系统组成的模块及其作用，具备单片机系统设计安装和调试的初步能力。 |
| 学习组织形式与方法 “学习准备”阶段采用正面课堂教学，部分采用学习；多数计划实施阶段采用小组学习，明确小组负责人并定期更换。在学习过程中设置与企业一致的工作步骤及要求。 |
| 学业评价 1）在理论知识考评方面，采取参考学生日常出勤率、课堂参与度、作业完成情况等指标进行积分的给定，重点考核学生参与程度； 2）在实训技能考评方面，校内实训技能考评采取实训指导教师评定成绩，重点考核学生实训技能的熟练程度和团结协作的能力； 3）在综合素质方面，主要考评学生的管理能力、沟通能力和创新能力。 |
（一）学习情境设计
表三 学习情境设计
| 序号 | 名称 | 学时 |
| 一 | MCS-51单片机的结构和原理 | 12 |
| 二 | MCS-51单片机的指令系统 | 18 |
| 三 | 定时/计数器 | 6 |
| 四 | MCS-51系统的串行接口 | 6 |
| 五 | MCS-51单片机的系统扩展 | 6 |
| 六 | MCS-51单片机的中断系统 | 8 |
| 七 | 单片机应用系统的设计方法 | 16 |
包括学习情境名称、学时、学习任务、与其他情境的关系、学习目标、学习内容、教学条件、教学方法组织形式、教学流程、学业评价。
表四 学习情境一的描述
学习
| 情境名称 | MCS-51单片机的结构和原理 | 学习 领域 | 单片机原理及应用 | 教学 时间 | 第四学期 12学时 |
| 学习任务 | 1. MCS-51单片机的结构原理 2. MCS-51单片机的时序 3. MCS-51单片机的时钟和复位电路 4. MCS-51单片机的低功耗工作方式 | ||||
| 与其他情境的关系 | 本学习情境为本学习领域的第1个学习情境，主要目的是掌握单片机的结构和工作原理，并作为其他学习情境的基础 | ||||
| 学习目标 | 知识目标： 1.掌握MCS-51单片机的结构原理。 2.了解MCS-51单片机的时序。 3.了解MCS-51单片机的时钟和复位电路。 4.了解MCS-51单片机的低功耗工作方式。 技能目标： 1.能正确识别单片机各部分的功能； 2.能使单片机复位； 3.能熟练控制单片机进出低功耗方式。 综合能力目标： 1.与人沟通与人交往能力，具有较高职业素养，具有团队合作精神； 2.分析分析、解决问题的能力。 | ||||
| 学习内容 | 1. MCS-51单片机的结构原理 2.MCS-51单片机的时序 3.MCS-51单片机的时钟和复位电路 4.MCS-51单片机的低功耗工作方式 | ||||
| 教学条件 | Keil软件、投影设备、实验箱；仿真软件、通用计算机30台、课件、黑板、多媒体等。 | ||||
| 教学方法组织形式 | 教学方法： 项目教学法、任务教学法。 组织形式： 公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工。 | ||||
| 教学流程 | 步骤一：MCS-51单片机的结构原理（4课时） 知识要点 CPU、程序存储器、数据存储器、并行I/O口 步骤二：MCS-51单片机的时序（4课时） 知识要点 时钟周期、机器周期、指令周期、访问外部RAM和ROM的时序 步骤三：MCS-51单片机的时钟和复位电路（2课时） 知识要点 时钟电路、内部复位电路、外部复位电路、复位状态 步骤四：MCS-51单片机的低功耗工作方式（2课时） 知识要点 等待方式、掉电方式 | ||||
| 学业评价 | 本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占50%、学习过程占50%；单片机的认识、单片机的最小系统的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。 | ||||
学习
| 情境名称 | MCS-51单片机的指令系统 | 学习 领域 | 单片机原理及应用 | 教学 时间 | 第四学期 18学时 |
| 学习任务 | 1. MCS-51单片机的指令格式 2. MCS-51单片机的寻址方式 3. MCS-51单片机的指令系统 | ||||
| 与其他情境的关系 | 本学习情境为本学习领域的第2个学习情境，主要目的是掌握MCS-51单片机的指令系统，并作为其他学习情境的基础 | ||||
| 学习目标 | 知识目标： 1.掌握MCS-51单片机的指令格式； 2.理解MCS-51单片机的寻址方式； 3.熟练使用数据传送类指令、算术运算类指令； 4.熟练使用逻辑操作类指令、控制转移类指令以及位操作类指令。 技能目标： 1.掌握简单输入输出电路及程序的设计方法； 2.正确使用keil软件，进行较简单的软件操作； 3.掌握对基本模块程序的编写。 综合能力目标： 1.与人沟通与人交往能力，具有较高职业素养，具有团队合作精神； 2.分析分析、解决问题的能力。 | ||||
| 学习内容 | 1.MCS-51单片机的指令格式； 2.MCS-51单片机的寻址方式； 3.数据传送类指令、算术运算类指令； 4.逻辑操作类指令、控制转移类指令以及位操作类指令。 | ||||
| 教学条件 | Keil软件、投影设备、实验箱；仿真软件、通用计算机30台、课件、黑板、多媒体等。 | ||||
| 教学方法组织形式 | 教学方法： 项目教学法、任务教学法。 组织形式： 公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工。 | ||||
| 教学流程 | 步骤一：MCS-51单片机的指令格式（1课时） 知识要点 标号、操作码助记符、源操作数、目的操作数、注释 步骤二：MCS-51单片机的寻址方式（2课时） 知识要点 寄存器寻址、直接寻址、立即寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址 步骤三：数据传送类指令、算术运算类指令（4课时） 知识要点 片内RAM数据传送、外部数据传送、数据交换指令、堆栈操作、加减乘除指令、十进制调整指令 步骤四：逻辑操作类指令、控制转移类指令以及位操作类指令（11课时） 知识要点 逻辑运算指令、无条件转移和条件转移指令、调用和返回指令、布尔操作类指令 | ||||
| 学业评价 | 本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；表决器的认识与分析、表决器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。 | ||||
学习
| 情境名称 | 定时/计数器 | 学习 领域 | 单片机原理及应用 | 教学 时间 | 第四学期 6学时 |
| 学习任务 | 1.定时/计数器的结构 2.定时/计数器的原理 3.定时/计数器的工作方式 4.定时/计数器的应用 | ||||
| 与其他情境的关系 | 本学习情境为本学习领域的第3个学习情境，主要目的是进一步掌握定时/计数器的应用方法，并作为其他学习情境的基础 | ||||
| 学习目标 | 知识目标： 1.掌握定时/计数器的结构； 2.理解定时/计数器的原理； 3.掌握定时/计数器的工作方式； 4.熟悉定时/计数器的应用。 技能目标： 1.熟练使用定时/计数器的定时功能； 2.熟练使用定时/计数器的计数功能。 综合能力目标： 1.与人沟通与人交往能力，具有较高职业素养，具有团队合作精神； 2.分析分析、解决问题的能力。 | ||||
| 学习内容 | 1.定时/计数器的结构； 2.定时/计数器的原理； 3.定时/计数器的工作方式； 4.定时/计数器的应用。 | ||||
| 教学条件 | Keil软件、投影设备、实验箱；仿真软件、通用计算机30台、课件、黑板、多媒体等。 | ||||
| 教学方法组织形式 | 教学方法： 项目教学法、任务教学法。 组织形式： 公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工。 | ||||
| 教学流程 | 步骤一：定时/计数器的结构（1课时） 知识要点 TH0、TH1、TL0、TL1专用寄存器 步骤二：定时/计数器的原理（1课时） 知识要点 TMOD、TCON专用寄存器 步骤三：定时/计数器的工作方式（2课时） 知识要点 方式0、方式1、方式2、方式3 步骤四：定时/计数器的应用（2课时） 知识要点 输出方波、计数、测量外部输入脉冲的宽度 | ||||
| 学业评价 | 本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；表决器的认识与分析、表决器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。 | ||||
学习
| 情境名称 | MCS-51系统的串行接口 | 学习 领域 | 单片机原理及应用 | 教学 时间 | 第四学期 6学时 |
| 学习任务 | 1.MCS-51单片机串行口的结构 2.MCS-51单片机串行口的工作方式 3.MCS-51单片机串行口的应用 | ||||
| 与其他情境的关系 | 本学习情境为本学习领域的第4个学习情境，主要目的是掌握MCS-51单片机串行口的工作原理，并作为其他学习情境的基础 | ||||
| 学习目标 | 知识目标： 1.掌握MCS-51单片机串行口的结构； 2.理解MCS-51单片机串行口的工作方式； 3.熟练掌握MCS-51单片机串行口的应用。 技能目标： 1.熟练使用串行口进行数据的传送； 2.熟练使用串行口扩展并行I/O口； 3.熟练使用串行口进行异步和多机通讯。 综合能力目标： 1.与人沟通与人交往能力，具有较高职业素养，具有团队合作精神； 2.分析分析、解决问题的能力。 | ||||
| 学习内容 | 1.MCS-51单片机串行口的结构； 2.MCS-51单片机串行口的工作方式； 3.MCS-51单片机串行口的应用。 | ||||
| 教学条件 | Keil软件、投影设备、实验箱；仿真软件、通用计算机30台、课件、黑板、多媒体等。 | ||||
| 教学方法组织形式 | 教学方法： 项目教学法、任务教学法。 组织形式： 公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工。 | ||||
| 教学流程 | 步骤一：串行通讯（1课时） 知识要点 串行通信、并行通信、异步传送、同步传送、波特率、数据传送的方向 步骤二：MCS-51单片机的串行接口（1课时） 知识要点 SBUF、SCON、PCON、方式0、方式1、方式2、方式3 步骤三：MCS-51单片机串行口的应用（4课时） 知识要点 扩展并行I/O口、异步通讯、多机通讯 | ||||
| 学业评价 | 本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；表决器的认识与分析、表决器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。 | ||||
学习
| 情境名称 | MCS-51单片机的系统扩展 | 学习 领域 | 单片机原理及应用 | 教学 时间 | 第四学期 6学时 |
| 学习任务 | 1.MCS-51单片机的引脚与最小应用系统 2.程序存储器的扩展方法 3.数据存储器的扩展方法 4.并行I/O口的扩展方法 | ||||
| 与其他情境的关系 | 本学习情境为本学习领域的第5个学习情境，主要目的是掌握单片机的系统扩展方法，并作为其他学习情境的基础 | ||||
| 学习目标 | 知识目标： 1.了解MCS-51单片机的引脚与最小应用系统； 2.掌握程序存储器和数据存储器的扩展方法； 3.熟练掌握简单并行I/O口的扩展方法； 4.掌握可编程并行I/O口的扩展方法。 技能目标： 1.熟练使用单片机的各个引脚； 2.能熟练进行程序存储器和数据存储器的扩展； 3.能熟练进行并行I/O口的扩展。 综合能力目标： 1.与人沟通与人交往能力，具有较高职业素养，具有团队合作精神； 2.分析分析、解决问题的能力。 | ||||
| 学习内容 | 1. MCS-51单片机的引脚与最小应用系统； 2.程序存储器和数据存储器的扩展方法； 3.简单并行I/O口的扩展； 4.可编程并行I/O口的扩展。 | ||||
| 教学条件 | Keil软件、投影设备、实验箱；仿真软件、通用计算机30台、课件、黑板、多媒体等。 | ||||
| 教学方法组织形式 | 教学方法： 项目教学法、任务教学法。 组织形式： 公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工。 | ||||
| 教学流程 | 步骤一：MCS-51单片机的引脚与最小应用系统（1课时） 知识要点 8051的引脚与功能、最小应用系统 步骤二：外部存储器的扩展（2课时） 知识要点 程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、数据总线、地址总线、控制总线 步骤三：并行I/O口的扩展（3课时） 知识要点 简单I/O口的扩展、可编程I/O口的扩展 | ||||
| 学业评价 | 本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；表决器的认识与分析、表决器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。 | ||||
学习
| 情境名称 | MCS-51单片机的中断系统 | 学习 领域 | 单片机原理及应用 | 教学 时间 | 第四学期 8学时 |
| 学习任务 | 1. 中断系统及其管理 2. 扩充外部中断源 3. 中断系统的应用 | ||||
| 与其他情境的关系 | 本学习情境为本学习领域的第6个学习情境，主要目的是掌握中断系统的控制方法，并作为其他学习情境的基础 | ||||
| 学习目标 | 知识目标： 1.掌握中断源及中断入口； 2.了解中断响应的处理过程； 3.掌握扩充外部中断源的方法； 4.掌握中断系统的应用。 技能目标： 1.熟练使用定时/计数器扩充外部中断源； 2.熟练实现中断控制。 综合能力目标： 1.与人沟通与人交往能力，具有较高职业素养，具有团队合作精神； 2.分析分析、解决问题的能力。 | ||||
| 学习内容 | 1.中断系统及其管理； 2.扩充外部中断源； 3.中断系统的应用。 | ||||
| 教学条件 | Keil软件、投影设备、实验箱；仿真软件、通用计算机30台、课件、黑板、多媒体等。 | ||||
| 教学方法组织形式 | 教学方法： 项目教学法、任务教学法。 组织形式： 公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工。 | ||||
| 教学流程 | 步骤一：中断系统及其管理（2课时） 知识要点 中断源、中断入口地址、外部中断请求标志、中断允许控制、中断源优先级的设定、中断响应处理过程 步骤二：扩充外部中断源（2课时） 知识要点 利用定时器扩充外部中断源、采用中断和查询相结合扩充外部中断源 步骤三：中断系统的应用（4课时） 知识要点 利用中断实现输入与输出控制、利用中断实现故障判定 | ||||
| 学业评价 | 本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；表决器的认识与分析、表决器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。 | ||||
学习
| 情境名称 | 单片机应用系统的设计方法 | 学习 领域 | 单片机原理及应用 | 教学 时间 | 第四学期 16学时 |
| 学习任务 | 1.显示器、键盘与单片机的连接； 2.A/D转换器与单片机的连接； 3.D/A转换器与单片机的连接； 4.MCS-51单片机应用系统设计。 | ||||
| 与其他情境的关系 | 本学习情境为本学习领域的第7个学习情境，主要目的是掌握单片机与常用外部设备的连接方式，并作为其他学习情境的基础 | ||||
| 学习目标 | 知识目标： 1.掌握显示器与单片机的连接方法； 2.理解键盘与单片机的连接方法； 3.熟练掌握A/D转换器与单片机的连接方法； 4.掌握D/A转换器与单片机的连接方法。 技能目标： 1.熟练完成按键电路去抖动软/硬件的设计； 2.熟练连接A/D转换器与单片机； 3.熟练完成单片机应用系统设计。 综合能力目标： 1.与人沟通与人交往能力，具有较高职业素养，具有团队合作精神； 2. 分析分析、解决问题的能力 | ||||
| 学习内容 | 1.显示器、键盘与单片机的连接； 2.A/D转换器与单片机的连接； 3.D/A转换器与单片机的连接； 4.MCS-51单片机应用系统设计。 | ||||
| 教学条件 | Keil软件、投影设备、实验箱；仿真软件、通用计算机30台、课件、黑板、多媒体等。 | ||||
| 教学方法组织形式 | 教学方法： 项目教学法、任务教学法。 组织形式： 公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工。 | ||||
| 教学流程 | 步骤一：显示器、键盘与单片机的连接（6课时） 知识要点 LED数码管与单片机的连接、按键与单片机的连接、键盘与单片机的连接 步骤二：A/D转换器与单片机的连接（2课时） 知识要点 A/D转换器与单片机的接口、A/D转换器的结构 步骤三：D/A转换器与单片机的连接（2课时） 知识要点 D/A转换器的基本原理、D/A转换器与单片机的接口 步骤四：MCS-51单片机应用系统设计（6课时） 知识要点 系统构成与控制原理、硬件电路、软件设计 | ||||
| 学业评价 | 本部分内容采用采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；表决器的认识与分析、表决器的安装和调试30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。 | ||||
（一）参考教材
《单片机原理及应用》主编：余辉 郑毛祥，华中科技大学出版社，2013.8.
《单片微型计算机原理及其应用》主编：赵秀珍，中国水利水电出版社，2001.8.
《MCS-51单片机原理与应用》主编：俞国亮，清华大学出版社，2008.8.
（二）校本教材编写建议
必须依据本课程标准编写教材。充分体现任务引领、实践导向课程设计思想。
教材要体现先进性、通用性、实用性。反映新技术、新工艺，典型产品或服务的选择要科学，体现地区产业特点。
（三）其他资源开发与利用
1. 利用现代信息技术开发录像、光盘等多媒体课件，通过搭建、动态、活跃、自主的学习领域训练平台，使学生的主动性、积极性和创造性得以充分调动。
2. 注意仿真软件的开发利用，让学生置身于网络学习平台中，积极自主地完成该学习领域的学习，为提高学生的施工员岗位的基本职业能力提供有效途径。
3. 搭建产学合作平台，充分利用本行业的企业资源，满足学生观摩、实训和半年以上顶岗实习的需要，并在合作中适时关注学生职业能力的发展和教学内容的调整。
4. 积极利用电子书籍、电子期刊、数字图书馆、校园网、各大网站等网络资源，使教学内容从单一化向多元化转变，通过职业指导教师的指导或辅导，使学生知识和能力的拓展成为可能。
五、其它说明
1.本课程标准由电子通信教研室开发。
2.完成时间：2014年5月
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