《車用微控制器及接口技術(shù)》教學(xué)大綱

《車用微控制器及接口技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：04133021課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：48學(xué)時（理論40學(xué)時，實驗8學(xué)時）先修課程：電工與電子技術(shù)、C程序設(shè)計后續(xù)課程：汽車電器與電控技術(shù)、智能汽車環(huán)境感知技術(shù)、汽車CAN總線技術(shù)適用專業(yè)：車輛工程開課單位：車輛與交通工程學(xué)院一、課程說明《車用微控制器及接口技術(shù)》是車輛工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課。本課程主要講授常用的微控制器——C51單片機的硬件資源及工作原理，使學(xué)生掌握基于單片機的車用控制器的基本開發(fā)和應(yīng)用，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，同時還設(shè)置了一定的實驗環(huán)節(jié)，強調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決實際中問題的能力，力求通過實驗環(huán)節(jié)，軟、硬結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生初步的車用微控制系統(tǒng)開發(fā)能力，努力培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強能力”的全面人才。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握單片機的基本知識以及應(yīng)用領(lǐng)域，能夠通過單片機控制常見顯示器件，能夠通過常見的輸入器件向單片機輸入基本信息；掌握開關(guān)、鍵盤等接口設(shè)計與軟件編程技巧；掌握中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串口通信和數(shù)模轉(zhuǎn)換的工作原理。課程目標(biāo)2：能夠運用單片機硬件知識、C51語言編程基本知識、相關(guān)軟件知識進(jìn)行單片機接口設(shè)計、中斷系統(tǒng)設(shè)計、定時器/計數(shù)器設(shè)計等；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及對職業(yè)的認(rèn)同感和自豪感；使學(xué)生能夠在一定目標(biāo)下，負(fù)責(zé)、踏實、穩(wěn)定、注重質(zhì)量地完成工作任務(wù)。課程目標(biāo)3：能從單片機技術(shù)發(fā)展及我國芯片技術(shù)發(fā)展中，了解到我國在芯片領(lǐng)域的短板和國家對汽車行業(yè)的扶持政策與發(fā)展規(guī)劃；了解并行擴展技術(shù)和車用控制器的接口特點；掌握串行通信工作原理，具備串行通信的設(shè)計和應(yīng)用能力；培養(yǎng)學(xué)生愛國情操，能夠運用掌握的知識服務(wù)于國家建設(shè)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《車用微控制器及接口技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對車輛工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。

表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.2能夠根據(jù)要求，設(shè)計開發(fā)實現(xiàn)特定功能的復(fù)雜汽車電控系統(tǒng)和單元（部件）。課程目標(biāo)1：掌握單片機的基本知識以及應(yīng)用領(lǐng)域，能夠通過單片機控制常見顯示器件，能夠通過常見的輸入器件向單片機輸入基本信息；掌握開關(guān)、鍵盤等接口設(shè)計與軟件編程技巧；掌握中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串口通信和數(shù)模轉(zhuǎn)換的工作原理。課程目標(biāo)2：能夠運用單片機硬件結(jié)構(gòu)知識、C51語言編程基本知識、相關(guān)軟件知識進(jìn)行單片機接口設(shè)計、中斷系統(tǒng)設(shè)計、定時器/計數(shù)器設(shè)計等；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及對職業(yè)的認(rèn)同感和自豪感；使學(xué)生能夠在一定目標(biāo)下，負(fù)責(zé)、踏實、穩(wěn)定、注重質(zhì)量地完成工作任務(wù)。H5.使用現(xiàn)代工具5.1掌握車輛工程領(lǐng)域常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法。課程目標(biāo)2：能夠運用單片機硬件結(jié)構(gòu)知識、C51語言編程基本知識、相關(guān)軟件知識進(jìn)行單片機接口設(shè)計、中斷系統(tǒng)設(shè)計、定時器/計數(shù)器設(shè)計等；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及對職業(yè)的認(rèn)同感和自豪感；使學(xué)生能夠在一定目標(biāo)下，負(fù)責(zé)、踏實、穩(wěn)定、注重質(zhì)量地完成工作任務(wù)。H12.終身學(xué)習(xí)12.1具有勤奮求學(xué)、精于探索的素養(yǎng)，對問題的辯證思維和批判性思維意識，以及不斷求知和終身學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。課程目標(biāo)2：能夠運用單片機硬件結(jié)構(gòu)知識、C51語言編程基本知識、相關(guān)軟件知識進(jìn)行單片機接口設(shè)計、中斷系統(tǒng)設(shè)計、定時器/計數(shù)器設(shè)計等；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及對職業(yè)的認(rèn)同感和自豪感；使學(xué)生能夠在一定目標(biāo)下，負(fù)責(zé)、踏實、穩(wěn)定、注重質(zhì)量地完成工作任務(wù)。課程目標(biāo)3：能從單片機技術(shù)發(fā)展及我國芯片技術(shù)發(fā)展中，了解到我國在芯片領(lǐng)域的短板和國家對汽車行業(yè)的扶持政策與發(fā)展規(guī)劃；了解并行擴展技術(shù)和車用控制器的接口特點；掌握串行通信工作原理，具備串行通信的設(shè)計和應(yīng)用能力；培養(yǎng)學(xué)生愛國情操，能夠運用掌握的知識服務(wù)于國家建設(shè)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.單片機基礎(chǔ)知識與硬件結(jié)構(gòu)1.1單片機概述1.2單片機片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)教學(xué)要求：使學(xué)生了解單片機的基本知識以及在汽車上的應(yīng)用；認(rèn)識到微處理器技術(shù)在我國建設(shè)科技強國道路上的作用；掌握單片機的引腳功能、存儲器結(jié)構(gòu)、并行I/O端口的工作原理、時鐘電路與時序復(fù)位電路；了解看門狗定時器和低功耗節(jié)電模式。重點：單片機的引腳功能、存儲器結(jié)構(gòu)、存儲器的讀寫操作、并行I/O端口的工作原理、單片機最小系統(tǒng)的硬件組成。難點：單片機的存儲器結(jié)構(gòu)、并行I/O端口的工作原理。61、2、32.C51程序設(shè)計2.1C51編程語言簡介2.2C51語言程序設(shè)計基礎(chǔ)2.3C51語言的函數(shù)教學(xué)要求：使學(xué)生掌握C51語言中常用的數(shù)據(jù)類型及位變量、字節(jié)賦值的方法、基本運算；掌握C51語言的順序、循環(huán)、分支、判斷等結(jié)構(gòu)；掌握數(shù)組的基本應(yīng)用方法；了解指針的類型；了解C51語言的函數(shù)。重點：C51語言的順序、循環(huán)、分支、判斷等結(jié)構(gòu)；數(shù)組的基本應(yīng)用方法。難點：數(shù)據(jù)類型及位變量、字節(jié)賦值的方法、指針的類型。61、23.單片機接口設(shè)計3.1單片機控制發(fā)光二極管顯示3.2單片機控制LED數(shù)碼管顯示3.3獨立式鍵盤的接口設(shè)計3.4矩陣式鍵盤的接口設(shè)計教學(xué)要求：使學(xué)生掌握單片機控制發(fā)光二極管的顯示原理；掌握開關(guān)狀態(tài)檢測原理；掌握單片機控制LED數(shù)碼管顯示的原理；掌握多位數(shù)碼管的靜態(tài)與動態(tài)顯示設(shè)計方法；熟練掌握矩陣鍵盤的設(shè)計方法；了解車用控制器接口設(shè)計。重點：多位LED數(shù)碼管的設(shè)計；獨立鍵盤的設(shè)計；矩陣鍵盤的設(shè)計。難點：多位數(shù)碼管的動態(tài)顯示設(shè)計，矩陣鍵盤的設(shè)計。841、24.中斷系統(tǒng)4.1中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2中斷請求與優(yōu)先級4.3中斷請求的響應(yīng)條件4.4外部中斷的使用方法教學(xué)要求：使學(xué)生掌握中斷的相關(guān)概念；理解并掌握中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理；熟練掌握中斷處理過程及中斷應(yīng)用程序的編制和設(shè)計方法；掌握擴充外部中斷的方法。重點：單片機中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理；中斷功能寄存器的使用方法。難點：中斷系統(tǒng)的工作原理；中斷處理過程及中斷應(yīng)用程序設(shè)計。621、25.定時器/計數(shù)器5.1定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作方式5.2MCS-51系列單片機定時器/計數(shù)器的控制與工作方式5.3定時器/計數(shù)器的應(yīng)用編程教學(xué)要求：使學(xué)生了解定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)；掌握定時器/計數(shù)器的4種工作方式；能夠通過編程使用定時器/計數(shù)器設(shè)計簡單的應(yīng)用電路及程序；具備定時/計數(shù)思維，養(yǎng)成誠信守時習(xí)慣。重點：定時器/計數(shù)器的控制、工作方式及應(yīng)用編程。難點：定時器/計數(shù)器的4種工作方式及其邏輯結(jié)構(gòu)框圖；定時器/計數(shù)器的應(yīng)用編程。621、26.串行口通信6.1串行通信基礎(chǔ)知識6.2串行接口及控制寄存器6.3串行接口的工作方式6.4波特率的設(shè)計6.5串行口的應(yīng)用教學(xué)要求：使學(xué)生了解串行通信的相關(guān)概念、結(jié)構(gòu)與工作原理；掌握串行接口的控制及工作方式；掌握串行通信波特率的制定方法；熟悉MCS-51串行口的多機通信及串行口的應(yīng)用；了解車用控制器通信方式。重點：串行接口的控制、工作方式；串行接口的波特率設(shè)計及應(yīng)用。難點：串行口的多機通信應(yīng)用。41、2、37.數(shù)模接口7.1單片機擴展DAC概述7.2DAC0832的應(yīng)用設(shè)計7.3單片機擴展ADC概述7.4ADC0809的應(yīng)用設(shè)計教學(xué)要求：使學(xué)生掌握D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理及D/A芯片結(jié)構(gòu)；了解DAC0832的基本使用方法；掌握A/D芯片的基本原理和功能；了解ADC0809的基本使用方法；了解我國在芯片技術(shù)上的突破及汽車的轉(zhuǎn)換芯片作用。重點：D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理及A/D轉(zhuǎn)換器工作原理；DAC0832的基本使用方法；ADC0809的使用方法。難點：DAC0832基本使用方法；ADC0809的使用方法。41、3合計4082.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.單片機接口設(shè)計實驗內(nèi)容：通過單片機控制LED數(shù)碼管顯示，點亮一個LED、控制LED閃爍、控制LED流水燈。通過單片機控制按鍵、鍵盤，點亮LED、顯示數(shù)碼管。實驗要求：掌握單片機的開關(guān)狀態(tài)檢測方法；能夠使用單片機控制LED數(shù)碼管顯示；能夠進(jìn)行單片機的鍵盤接口設(shè)計。41、2、32.單片機中斷系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計實驗內(nèi)容：通過單一外中斷方式編程實現(xiàn)控制LED亮滅。通過多個外中斷方式編程實現(xiàn)控制LED閃爍。通過中斷嵌套方式編程實現(xiàn)控制LED流水燈顯示。實驗要求：理解中斷處理過程；掌握中斷應(yīng)用程序的編制和設(shè)計方法；能夠進(jìn)行簡單的中斷嵌套應(yīng)用設(shè)計。21、23.定時器/計數(shù)器T0應(yīng)用——制作LED數(shù)碼管秒表實驗內(nèi)容：使用定時器T0方式1的定時中斷方式，進(jìn)行計時，并將時間顯示在數(shù)碼管，實現(xiàn)LED數(shù)碼管秒表功能。實驗要求：能夠通過定時中斷方式控制LED數(shù)碼管以設(shè)定頻率閃爍顯示；能夠使用定時器/計數(shù)器制作一定功能的LED數(shù)碼管秒表。21、2合計8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂教授為主，結(jié)合討論、生活案例、網(wǎng)絡(luò)視頻資源、實驗操作等教學(xué)手段完成課程理論教學(xué)任務(wù)和相關(guān)動手能力的培養(yǎng)。使學(xué)生通過案例和視頻資源學(xué)習(xí)，比較全面深刻地理解單片機的工作原理，并通過實驗操作掌握基于單片機的控制系統(tǒng)的基本開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)。本課程將以豐富的教學(xué)資源鞏固課堂知識，以全面的實驗操作加深知識理解、提升學(xué)生的動手能力。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，確保每位同學(xué)都參與、都動手，在實驗中確保學(xué)生嚴(yán)格遵守實驗紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器、設(shè)備，保證涉電安全；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對儀器、設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化存放，確保實驗室安全和設(shè)備安全；通過啟發(fā)式教學(xué)、角色扮演培養(yǎng)學(xué)生掌握車用微控制器的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力、思考能力、創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：（1）張毅剛.單片機原理及應(yīng)用——C51編程+Proteus仿真[M].北京:高等教育出版社.2021.2.參考書：（1）張毅剛.單片機原理及接口技術(shù)(C51編程)(第三版)[M].北京:人民郵電出版社.2020.（2）梅立鳳,郭棟.單片機原理及接口技術(shù)(第4版)[M].北京:北京交通大學(xué)出版社.2018.（3）李全利,李穎.單片機原理及接口技術(shù)(第3版)[M].北京:高等教育出版社.2020.3.期刊：（1）孫鳳乾,鄭太恒,劉海英,劉大鵬.基于STC89C51單片機的數(shù)字時鐘設(shè)計[J].齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2021,35(03):47-51.（2）王瑞,秦建敏.基于單片機和超聲傳感的微地震電磁信號遠(yuǎn)程監(jiān)測控制方法[J].傳感技術(shù)學(xué)報,2021,34(12):1597-1602.（3）侯志強.單片機船舶導(dǎo)航自動控制系統(tǒng)[J].艦船科學(xué)技術(shù),2021,43(04):106-108.（4）劉江虹,吳俊鋒,梁藝珍等.基于單片機的配電箱溫度監(jiān)測和火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計[J].消防科學(xué)與技術(shù),2020,39(11):1542-1545.（5）桑吳剛.基于AT89C51單片機的智能尋跡小車設(shè)計[J].電子測試,2020,14(19):29-31.（6）喻武龍.基于單片機的激光二極管溫度控制研究[J].激光雜志,2020,41(01):148-153.（7）RuizhengWang,XuanLiu,XinhaoHuang.DesignofIntelligentHomeSecurityAlarmSystemunderSTC89C51SingleChipMicrocomputer[J].JournalofComputerScienceResearch,2020,2(4):79-83.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）單片機原理與應(yīng)用./u/mooc1470625628507?userId=1019126019（2）基于STC89C51單片機智能化小車控制./p-2220244971.html（3）基于STC89C52單片機系統(tǒng)的綜合應(yīng)用./bbs/dpj-164259-1.html七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42實驗20（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?84作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42期末考核60（1）期末考核以課程論文形式考核，課程論文成績100分，以論文成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核單片機片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)、單片機片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)、C51編程語言、單片機接口設(shè)計、單片機中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理、定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作方式、串行口通信、數(shù)模接口等內(nèi)容。（3）論文主題為：基于單片機的車輛燈光信號系統(tǒng)、基于單片機的汽車盲區(qū)檢測系統(tǒng)、基于單片機的循跡小車設(shè)計、基于單片機的汽車門鎖控制等。√√√252510合計：100分414118八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、課程論文等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┱n程論文成績和過程性評價成績組成。其中：課程論文成績