《嵌入式單片機技術(shù)及應用》課程標準

《嵌入式單片機技術(shù)及應用》課程標準課程名稱：嵌入式單片機技術(shù)及應用課程編碼：60415007總學時數(shù)：96學時理論學時40學時實踐學時56學時適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)一、課程概述1.課程定位本課程是物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎課程，主要針對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品營銷策劃工程師、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持工程師、物聯(lián)網(wǎng)集成工程師等崗位開設，培養(yǎng)學生掌握單片機的基本結(jié)構(gòu)、編程方法，掌握嵌入式操作平臺的使用，了解嵌入式單片機技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用，也為進一步學習物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打下基礎。本課程前導課程是《C語言程序設計》，后續(xù)課程為《RFID與傳感器技術(shù)》、《無線通信與Zigbee協(xié)議》等。2.課程設計思路以提高學生的實際能力為目標，以構(gòu)建嵌入式單片機系統(tǒng)的實際工作過程為載體，整合理論知識與實踐知識。以學生為主體、教師為主導，以能力為本位，以解決實際工程問題為學習目標。技能、知識、職業(yè)素養(yǎng)全面提高。理論學時的34學時，實踐學時為30學時，理論與實踐教學比例約為1：1，學生能夠通過實驗操作的感性認識從而加深對理論知識的理解，并能對學生的過程學習做考核評價。二、課程目標1.總體目標基于項目任務開發(fā)過程為載體，引入行動導向的項目教學，使學生通過“邊做邊學，學做結(jié)合”，掌握單片機嵌入式系統(tǒng)原理應用的基本技術(shù)、專業(yè)技能和相關(guān)理論與工作過程，培養(yǎng)勇于創(chuàng)新、善于溝通、團結(jié)合作的職業(yè)品質(zhì)；掌握單片機與嵌入式系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試、排故等完整工作實踐方法。培養(yǎng)針對典型產(chǎn)品的調(diào)試維護等職業(yè)能力，培養(yǎng)項目實施過程中的安全、環(huán)保、成本、產(chǎn)品質(zhì)量、團隊合作等意識和能力。2.具體目標（1）職業(yè)技能目標①具有熟練運用智能控制原則與方法對具體案例對象進行分析診斷的能力②具有單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的能力③具有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡測試能力④具有一定的專業(yè)英語閱讀、翻譯和日常會話能力；（2）知識目標①掌握單片機的原理和結(jié)構(gòu)②掌握單片機的內(nèi)部資源③掌握單片機接口技術(shù)④掌握嵌入式操作系統(tǒng)的使用（3）素質(zhì)目標①具有正確的世界觀、人生觀、價值觀；②具有良好的思想政治素質(zhì)、職業(yè)道德和遵紀守法精神；③具有健康的體魄和良好的心理素質(zhì)；④具有較強的責任感、事業(yè)心和團隊精神；⑤具有一定的邏輯思維能力、分析判斷能力和語言表達能力；⑥具有較強的自學能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力。⑦具有較強的知識、技術(shù)的自我更新能力，在工作崗位上具有可持續(xù)發(fā)展的再學習能力三、課程內(nèi)容與要求本課程以具體項目為載體，采取案例教學的教學模式，以學生為主體，以技能訓練的實施為導向組織教學及考核。表1課程總體設計序號任務/項目/單元任務/項目/單元描述參考學時1項目一：單片機最小系統(tǒng)的設計掌握單片機的最小系統(tǒng)、熟悉單片機的結(jié)構(gòu)及存儲器、了解單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)方法10學時2項目二：搶答器的設計掌握單片機的編程語言、掌握C51的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)存儲類型、掌握中斷的概念和單片機的中斷系統(tǒng)、熟悉LED的靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式14學時3項目三：電子鐘的設計了解定時器/計數(shù)器的控制寄存器，熟悉T0、T1的工作方式、掌握定時器/計數(shù)器的應用16學時4項目四：密碼鍵盤的設計了解串行通信的基本知識、了解單片機的串行口結(jié)構(gòu)、掌握串行口的應用20學時5項目五：數(shù)字式電壓表的設計了解A/D轉(zhuǎn)換器的基本概念，了解A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及功能、掌握A/D轉(zhuǎn)換器與單片機的接口技術(shù)20學時6項目六：信號發(fā)生器的設計具有信號發(fā)生器的安裝和電路性能指標的測試能力，本項目制作的信號發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、三角波，方波等低頻信號，是一種簡單、經(jīng)濟、適應的信號發(fā)生器，通過項目掌握集成運算放大器的典型應用電路、反饋的判斷、負反饋對放大器性能的影響以及正弦波振蕩電路的組成和工作原理等20學時表2學習單元設計任務名稱學習目標學習模塊（內(nèi)容）教學設計（方法和場所）學時知識內(nèi)容和要求技能內(nèi)容和要求項目一：單片機最小系統(tǒng)的設計1．了解單片機的基本組成、分類、發(fā)展2．單片機的引腳功能、外圍器件的連接3．單片機的時序、存儲器配置4．單片機最小系統(tǒng)的檢測1．能根據(jù)單片機的引腳功能設計出最小系統(tǒng)的硬件電路圖2．會使用常用的儀表，能夠識別和檢測元器件3．能焊接和拆卸元器件4．能夠掌握KEIL軟件的基本使用5．能夠檢修最小系統(tǒng)的硬件故障6．能夠掌握編程器的使用1．認識最簡單的單片機系統(tǒng)2．認識MCS—51單片機的結(jié)構(gòu)3．認識單片機的存儲器4．單片機最小系統(tǒng)的設計講授法、啟發(fā)法、交互式教學法、案例教學法（實訓室）10學時項目二：搶答器的設計1．掌握邏輯運算指令2．掌握控制轉(zhuǎn)移指令3．掌握常用偽指令4．掌握單片機的編程語言5．掌握C51的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)存儲類型6．掌握中斷的概念和單片機的中斷系統(tǒng)1．能夠使用單片機C語言編寫控制程序2．能夠熟練使用Keil軟件來仿真調(diào)試單片機程序3．能夠熟練使用Proteus仿真軟件來仿真單片機系統(tǒng)4．能夠根據(jù)P0～P3的功能特點，完成簡單的單片機應用系統(tǒng)的設計與調(diào)試1．初識單片機C語言2．P0—P3口的應用3．學習單片機仿真實驗儀的使用4．使用PROTEUS5．認識MCS—51單片機的中斷系統(tǒng)6．LED顯示器的設計7．電子計數(shù)器的設計8．設計行列式鍵盤9．設計搶答器講授法、啟發(fā)法、交互式教學法、案例教學法、實訓法（實訓室）14學時項目三：電子鐘的設計1．了解單片機定時器/計數(shù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2．掌握單片機定時器的各種工作方式及特點、應用場合3．掌握定時器中斷服務程序的編寫1．能夠使用單片機的定時/計數(shù)器實現(xiàn)定時]計數(shù)等應用2．能夠完成電子鐘硬件電路與控制程序的設計、制作與調(diào)試1．認識單片機的定時器/計數(shù)器2．定時器/計數(shù)器的應用3．電子鐘的設計講授法、啟發(fā)法、交互式教學法、案例教學法（實訓室）16學時項目四：密碼鍵盤的設計1．掌握串行通信中波特率、數(shù)據(jù)幀格式等概念2．掌握TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換方法3．掌握單片機串行通信程序的設計方法4．掌握密碼鍵盤的工作原理與設計方法1．能夠?qū)崿F(xiàn)TTL電平與RS232之間的電平轉(zhuǎn)換2．能夠利用單片機串行口的功能特點設計串行通信程序3．能夠根據(jù)應用要求設計、調(diào)試密碼鍵盤的硬件電路及控制程序1．認識串行通信2．認識51單片的串行口3．串行口的應用4．設計密碼鍵盤講授法、啟發(fā)法、交互式教學法、案例教學法（實訓室）20學時項目五：數(shù)字式電壓表的設計1．掌握A/D轉(zhuǎn)換器相關(guān)的基本知識2．掌握A/D轉(zhuǎn)換器與單片機的接口技術(shù)1．能夠正確使用A/D轉(zhuǎn)換器2．能夠設計單片機與A/D轉(zhuǎn)換器的接口并編程控制A/D轉(zhuǎn)換器3．會用KeilC51軟件對源程序進行編譯調(diào)試及與Protues軟件聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)電路仿真1．A/D轉(zhuǎn)化模塊2．單片機控制模塊3．顯示模塊講授法、啟發(fā)法、交互式教學法、案例教學法（實訓室）20學時項目六：信號發(fā)生器的設計1．掌握集成運算放大器的典型應用電路、反饋的判斷、負反饋對放大器性能的影響以及正弦波振蕩電路的組成和工作原理2．掌握集成運算放大器的主要參數(shù)和工作特點、負反饋的分類和自激振蕩的條件3．掌握深度負反饋的估算方法1．具有信號發(fā)生器的安裝和電路性能指標的測試能力2．具有熟練電路元件器的檢測方法的能力，進一步熟練手工焊接技術(shù)和電子儀器使用的能力3．會集成運算放大器的性能檢測方法1．設備與器材準備2．信號發(fā)生器電路仿真3．制作信號發(fā)生器講授法、啟發(fā)法、交互式教學法、案例教學法（實訓室）20學時四、實施建議（一）考核評價建議本課程的考核改變單一的終結(jié)性考核方法，采用過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合的方法，結(jié)果考核部分考核學生對案例教學中各知識點綜合應用的掌握情況。表3《物聯(lián)網(wǎng)應用概述》考核方式考核項目考核方法比例過程考核態(tài)度紀律根據(jù)作業(yè)完成情況、課堂回答問題、課堂實踐示范情況評定得分。10%單元實踐根據(jù)學生的完成時間、功能的完善程序、實踐報告的書寫規(guī)范程度、是否有創(chuàng)新評定得分。根據(jù)完成的時間、項目任務完成質(zhì)量、是否有創(chuàng)新，由小組長評價和教師抽評相結(jié)合的方式評定成績。30%結(jié)果考核期末卷紙考試由教師根據(jù)考試標準評定得分。60%（二）教材編寫及選用建議（1）教材編寫①教材是教學中非常重要的環(huán)節(jié)，合適的教材能保證教學內(nèi)容順利地設施。教材的編寫和選用，一定要是高職高專專業(yè)規(guī)劃教材。②教材要以崗位能力分析為基礎，以嵌入式單片機技術(shù)及應用要求和本課程標準為依據(jù)進行編寫，教材應充分體現(xiàn)任務引領、實踐導向課程的設計思想。③教材應圖文并茂，提高學生學習興趣，加深學生對物聯(lián)網(wǎng)的認識和理解。教材表達必須精煉、準確、科學。④教材內(nèi)容應體現(xiàn)先進性、通用性、實用性，要將企業(yè)需求及時地納入教材，使教材更貼近專業(yè)的發(fā)展和實際的需要。⑤教材中活動設計的內(nèi)容要具體，并具有可操作性。（2）選用建議①黃維翼主編單片機應用與項目實踐（國家示范性高職院校建設項目成果。計算機專業(yè)系列）清華大學出版社②畢萬新主編?！秵纹瑱C原理與接口技術(shù)》大連理工大學出版社；③張軍主編嵌入式單片機技術(shù)與應用（全國高職高專教育規(guī)劃教材）高等教育出版社（三）實驗實訓設備配置建議本課程為理論實踐一體化教學，需要一個專用物聯(lián)網(wǎng)實訓室以滿足教學實訓要求，課程教學基本在多媒體合班進行，實踐教學在實訓室進行，對電腦配置要求較高，具體要求如下：1.硬件環(huán)境（1）計算機處理器：IntelCore2或IntelCorei系列或同檔配置以上，內(nèi)存：≥2GB，獨立顯卡：顯存≥512MB。（2）有專門針對實驗項目的實驗箱或者實驗臺。2.軟件環(huán)境Windows732位（中文版）或windowsxpMicrosoftOffice2007（中文版）或office2003具體