單片機(jī)原理及應(yīng)用 第3版 2、課程教學(xué)大綱-新能源科學(xué)與工程專業(yè)

《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程代碼06021152課程名稱單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程性質(zhì)是新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握用微型計算機(jī)進(jìn)行智能控制的入門課程。學(xué)分/學(xué)時4.5學(xué)分/72學(xué)時，其中：實驗16學(xué)時開課學(xué)期第六學(xué)期開課單位電氣工程學(xué)院適用專業(yè)新能源科學(xué)與工程專業(yè)先修課程電路分析、電子技術(shù)后續(xù)課程風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測與控制、風(fēng)能和太陽能發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)教材及參考書張?zhí)m紅，鄒華.單片機(jī)原理及應(yīng)用(第3版).機(jī)械工業(yè)出版社，2024.郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略（第2版）.電子工業(yè)出版社，2018.01彭偉單片機(jī)C語言程序設(shè)計實訓(xùn)100例——基于STC8051+Proteus仿真與實戰(zhàn).電子工業(yè)出版社2022課程簡介本課程講解微型計算機(jī)的基礎(chǔ)知識、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、80C51系列單片機(jī)的硬件與軟件基礎(chǔ)知識、單片機(jī)內(nèi)部并行口、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行口的原理及應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計能力，使學(xué)生具有推動我國智能控制技術(shù)發(fā)展的社會責(zé)任感。考核方式1.考核方法筆試、閉卷2.成績評定平時30%，實驗20%，期末考試50%。實驗教學(xué)（包含實驗的課程填寫）實驗教學(xué)（16學(xué)時）與課程同步進(jìn)行，實驗內(nèi)容與課程相銜接。畢業(yè)生應(yīng)具有的知識、能力、素質(zhì)（畢業(yè)要求）畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求11.3能夠把工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識運(yùn)用于新能源領(lǐng)域風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電方向復(fù)雜工程項目的設(shè)計和實施。課程目標(biāo)1畢業(yè)要求33.1了解新能源科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新的途徑和方法；能夠針對復(fù)雜風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電工程問題提出系統(tǒng)設(shè)計及工程解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元子部件或工藝流程。課程目標(biāo)2畢業(yè)要求44.1能夠基于風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電能量轉(zhuǎn)換原理，采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)；包括根據(jù)實驗?zāi)康拇_定實驗方案，并能夠選擇合適的手段獲取準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)；并利用主流的分析工具對實驗過程的正確性加以控制。課程目標(biāo)3課程培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)（教學(xué)目標(biāo)）1、掌握微型計算機(jī)的基礎(chǔ)知識，掌握80C51系列單片機(jī)的硬件與軟件基礎(chǔ)知識，掌握單片機(jī)內(nèi)部功能部件原理與應(yīng)用方法、掌握單片機(jī)外部接口技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。[支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.3H]2、熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的開發(fā)環(huán)境，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法，具備單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生重新意識，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。[支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.1H]3.掌握用仿真軟件、實際電路元件進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和工匠精神。[支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點4.1H]教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容包含單片機(jī)基礎(chǔ)知識、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、80C51系列單片機(jī)的硬件基礎(chǔ)、80C51單片機(jī)的軟件基礎(chǔ)、80C51單片機(jī)內(nèi)部功能部件及應(yīng)用、80C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)，按照單片機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)、內(nèi)部功能部件、外圍擴(kuò)展部件、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系組織教學(xué)。理論教學(xué)課時56學(xué)時，實驗16學(xué)時，教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配如下：1、單片機(jī)基礎(chǔ)知識（6學(xué)時/課內(nèi)）一、教學(xué)目的與要求掌握單片機(jī)的概念、單片機(jī)與微型計算機(jī)的關(guān)系、微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)、微型計算機(jī)系統(tǒng)組成、微型計算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)知識，了解常用的單片機(jī)系列及微型計算機(jī)軟件分類。二、教學(xué)重點：微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)、微型計算機(jī)系統(tǒng)組成、微型計算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)知識。三、教學(xué)難點：計算機(jī)中的碼制(帶符號數(shù)的補(bǔ)碼、BCD碼、ASC碼)四、課程思政：開展價值塑造。挖掘3～5個歷史與當(dāng)代中國在先進(jìn)控制技術(shù)方面的成就案例，通過案例講解，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，同時使學(xué)生認(rèn)識到我國與發(fā)達(dá)國家在控制技術(shù)方面的差距，激發(fā)學(xué)生的使命與擔(dān)當(dāng)意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。五、教學(xué)內(nèi)容：單片機(jī)概述；微型計算機(jī)的組成；微處理器；存儲器；輸入/輸出接口電路；微型計算機(jī)軟件；計算機(jī)中的數(shù)。2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境（4學(xué)時/課內(nèi)）一、教學(xué)目的與要求熟練掌握單片機(jī)開發(fā)中需要的keil軟件、Proteus軟件、ISP軟件的使用方法。二、教學(xué)重點：keil軟件、Proteus軟件、ISP軟件的使用。三、教學(xué)難點：用keil軟件、Proteus軟件對程序和仿真模型的調(diào)試。四、課程思政：將知識傳授和能力培養(yǎng)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)需要的工具軟件，初步熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計2～3個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)仿真實例，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探索與鉆研精神。五、教學(xué)內(nèi)容：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具；KeilC51高級語言集成開發(fā)環(huán)境-μVision3IDE；Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)仿真軟件。3、80C51系列單片機(jī)的硬件基礎(chǔ)（6學(xué)時/課內(nèi)）一、教學(xué)目的與要求掌握80C51系列單片機(jī)引腳功能，掌握80C51單片機(jī)的存儲器組織結(jié)構(gòu)，掌握單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的概念，熟悉80C51系列單片機(jī)的編程結(jié)構(gòu)，熟悉80C51單片機(jī)的工作方式，了解8051系列單片機(jī)硬件資源、半導(dǎo)體存儲器類型與結(jié)構(gòu)與單片機(jī)的時序。二、教學(xué)重點：單片機(jī)引腳功能、單片機(jī)的存儲器組織結(jié)構(gòu)、單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的概念。三、教學(xué)難點：80C51系列單片機(jī)的編程結(jié)構(gòu)、單片機(jī)的時序。四、課程思政：培養(yǎng)學(xué)生攻克智能控制領(lǐng)域難關(guān)的科學(xué)素養(yǎng)和思維品質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生探究單片機(jī)內(nèi)部的神奇世界，探究在單片機(jī)芯片內(nèi)部是如何科學(xué)地集成了眾多的功能部件，它們是如何合理分工，實現(xiàn)精妙的控制功能的。五、教學(xué)內(nèi)容：51系列單片機(jī)的主要功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳的功能；51系列單片機(jī)的存儲器組織結(jié)構(gòu)及地址編排方法；51系列單片機(jī)的工作方式；51系列單片機(jī)的時序；51系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)4、80C51單片機(jī)的軟件基礎(chǔ)（10學(xué)時/課內(nèi)）一、教學(xué)目的與要求了解80C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)，掌握C51的程序結(jié)構(gòu)、標(biāo)識符和關(guān)鍵字、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲種類和存儲器類型、運(yùn)算符與表達(dá)式、常用語句、常用函數(shù)。二、教學(xué)重點：C51的程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、常用語句、常用函數(shù)。三、教學(xué)難點：C51的存儲種類和存儲器類型、控制語句四、課程思政：培養(yǎng)學(xué)生工匠精神。對同一任務(wù)要求學(xué)生采用不同控制程序，進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化設(shè)計，使其呈現(xiàn)越來越好的控制效果，讓學(xué)生體會到智能控制系統(tǒng)中軟件程序與硬件相結(jié)合的重要性，在實際應(yīng)用設(shè)計中工匠精神的重要性。五、教學(xué)內(nèi)容：80C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)；C51語言程序設(shè)計基礎(chǔ)；C51語言語句；C51函數(shù)；C51的程序結(jié)構(gòu)。5、80C51單片機(jī)內(nèi)部功能部件及應(yīng)用（16學(xué)時/課內(nèi)）一、教學(xué)目的與要求掌握80C51并行口的原理及應(yīng)用、中斷系統(tǒng)的原理及應(yīng)用、定時器/計數(shù)器的原理及應(yīng)用、串行口的原理及應(yīng)用。二、教學(xué)重點：80C51并行口的原理及應(yīng)用、中斷系統(tǒng)的原理及應(yīng)用、定時器/計數(shù)器的原理及應(yīng)用。三、教學(xué)難點：定時器/計數(shù)器的原理及應(yīng)用、串行口的原理及應(yīng)用四、課程思政：指導(dǎo)學(xué)生抓住事物的重點，規(guī)劃好人生，學(xué)會做人做事。單片機(jī)作為電腦的一個分支，在信息處理方面和人類思維有許多異曲同工之處，鼓勵學(xué)生善于利用電腦處理信息的先進(jìn)方法來處理日常事務(wù)，比如中斷優(yōu)先級排隊的方法，計算機(jī)總是處理優(yōu)先級最高的事情，日常我們也要同時面對很多事情，如學(xué)習(xí)、運(yùn)動、娛樂等，我們應(yīng)該先完成最重要的事情，如在大學(xué)里，學(xué)習(xí)最重要，學(xué)習(xí)之余，再去從事其他活動，以此類比，在課程教學(xué)中教會學(xué)生做人做事的道理，對學(xué)生進(jìn)行潤物細(xì)無聲的德育教育。五、教學(xué)內(nèi)容：單片機(jī)內(nèi)部并行口結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用，數(shù)碼管靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，中斷概念，80C51單片機(jī)中斷系統(tǒng)，中斷服務(wù)程序的設(shè)計，中斷系統(tǒng)的應(yīng)用，80C51單片機(jī)的定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用，串行通信基礎(chǔ)知識，80C51單片機(jī)的串行口的結(jié)構(gòu)、原理與應(yīng)用。6、80C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)（14學(xué)時/課內(nèi)）一、教學(xué)目的與要求掌握存儲器的擴(kuò)展方法，掌握并行I/O接口的擴(kuò)展方法、掌握鍵盤接口技術(shù)、熟悉LCD液晶顯示器與單片機(jī)的接口、熟悉D/A轉(zhuǎn)換原理，掌握D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用、熟悉A/D轉(zhuǎn)換原理，掌握A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。二、教學(xué)重點：存儲器的擴(kuò)展方法、并行I/O接口的擴(kuò)展方法、鍵盤接口技術(shù)。三、教學(xué)難點：存儲器擴(kuò)展地址計算、并行I/O接口擴(kuò)展地址計算、D/A轉(zhuǎn)換原理、A/D轉(zhuǎn)換原理。四、課程思政：培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神與實踐動手能力。單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心芯片，作用巨大，但是光有這一塊芯片，它是無法發(fā)揮作用的，必須在輸入/輸出接口芯片、外擴(kuò)存儲器芯片、A/D、D/A轉(zhuǎn)換芯片的配合下，才能實現(xiàn)強(qiáng)大的控制功能，以此使同學(xué)們理解團(tuán)隊合作的重要性。在單片機(jī)擴(kuò)展訓(xùn)練中進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，為進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計打好基礎(chǔ)。五、教學(xué)內(nèi)容：存儲器的擴(kuò)展、并行I/O接口的擴(kuò)展、鍵盤接口技術(shù)、LCD液晶顯示器與單片機(jī)的接口、D/A轉(zhuǎn)換原理及應(yīng)用、A/D轉(zhuǎn)換原理及應(yīng)用7、期末考試（2學(xué)時/課外）8、實驗（16學(xué)時/實驗課程）一、教學(xué)目的與要求掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成、掌握常用開發(fā)工具的使用方法，掌握用并行口控制數(shù)碼管等外設(shè)的方法，掌握中斷系統(tǒng)程序設(shè)計方法、掌握定時器/計數(shù)器程序設(shè)計方法、掌握用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的方法、掌握單片機(jī)鍵盤設(shè)計方法、掌握外擴(kuò)并行接口硬件與軟件設(shè)計方法，掌握單片機(jī)外擴(kuò)A/D轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計與程序設(shè)計方法。二、教學(xué)重點：單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)、內(nèi)部并行口、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器的使用方法、鍵盤、外擴(kuò)并口和A/D芯片的硬件和軟件設(shè)計方法。三、教學(xué)難點：外擴(kuò)并口電路設(shè)計、外擴(kuò)A/D芯片電路設(shè)計，外擴(kuò)芯片的地址計算、實驗故障的診斷與排除。四、課程思政：激發(fā)學(xué)生的探索與求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生知行合一的精神。為學(xué)生量身定制多個生動有趣的實驗項目，引導(dǎo)學(xué)生解決實驗過程出現(xiàn)的各種問題，將理論和實踐進(jìn)行對比分析，培養(yǎng)學(xué)生知行合一的精神。五、教學(xué)內(nèi)容：單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的熟悉數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示實驗中斷優(yōu)先級控制及中斷保護(hù)實驗低頻脈沖計數(shù)器實驗步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動實驗矩陣式鍵盤輸入實驗8255可編程并行I/O擴(kuò)展接口實驗A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計實驗教學(xué)方法以課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、課外作業(yè)、課程實驗、綜合討論、課程設(shè)計等共同實施。本課程以80C51單片