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1、单片机控制系统运行与维护课程标准招生对象：高中毕业生及同等学力者教学时数：86H学历层次：高职课程代码：9035104修业年限：全日制三年学分数：5.0适用专业：电气自动化技术及相关专业制订人：一、课程概述1.课程定位单片机控制系统运行与维护课程是电气自动化技术专业的一门专业核心课程，是为培养学生岗位核心能力中的以单片机为主控单元的自动化设备运行控制能力而设置的课程。通过本课程学习，使学生熟悉单片机内部资源和指令系统的基础知识，掌握单片机程序编制及仿真调试方法，具有单片机控制系统软硬件设计与制作、系统综合调试与运行维护能力。本课程的前导课程有电子产品制作与检修、C语言程序设计。后续课程为自动化
2、设备调试与维护、嵌入式系统安装与调试、计算机控制系统调试与维护等。2.设计思路（1）内容设计针对电气设备装配调试员岗位中单片机控制系统软、硬件系统设计与制作等典型工作任务要求，通过与企业工程技术人员合作，以企业实际产品为依据，根据单片机系统接口的主要类型，设计了8个学习项目，每个学习项目下包含24个不同的任务。其中包含用于学习基础知识的仿真型任务及与单片机设计调试实际工作过程相一致的产品型任务。遵循教学规律和能力递进的原则，按照制作任务由简单到复杂、学习内容由易到难的顺序,进行项目任务的序化。每个产品型任务按照单片机控制系统的方案设计、硬件电路制作、程序设计与调试、系统调试的工作过程，合理组织
3、教学内容，让学生在真实产品制作与调试的工作过程中，掌握单片机控制系统的理论知识及制作调试技能，实现岗位工作能力培养。（2）教学设计课程教学以实际产品为载体，任务驱动，通过资讯、决策、计划、实施、检查及评价六个步骤组织实施，将“教、学、做”融为一体。课程考核采用过程考核与综合考核相结合、知识考核与技能考核相结合的原则进行。二、课程目标1 .具有借助工具软件，熟练绘制产品电路原理图和印制电路板图的能力；2 .具有单片机选型、元器件选择和测试能力；3 .掌握单片机的外部引脚与内部资源；4 .熟悉单片机指令系统，具有程序编制和调试能力；5 .掌握单片机控制系统方案设计、硬件电路设计与制作；6 .具有系
4、统硬件、软件仿真、调试能力；7 .具有单片机控制系统故障分析与排除能力；8 .熟悉产品说明书等技术文件撰写；9 .具有资料收集、分析和知识获取能力。三、内容标准及实施建议1.课题/项目安排及学时分配课程选取了单片机的I/O接口设计、显示接口设计、键盘接口设计、中断定时器设计、通信接口设计、A/D转换接口设计、D/A转换接口设计及串行接口设计等8个教学项目，每个教学项目下包含若干任务。为使学生掌握单片机控制系统运行与维护需要的知识与技能，根据教学内容和项目难易程度合理分配课时。教学项目安排及课时分配见表1。表1课题/项目安排表课题/项目序号课题/项目名称学时H1AT89S51单片机输入/输出接口
5、设计122AT89S51单片机显示接口设计103AT89S51单片机键盘接口设计104AT89S51单片机中断定时器设计125AT89S51单片机通信接口设计86AT89S51单片机A/D转换接口设计107AT89S51单片机D/A转换接口设计108AT89S51单片机串行接口设计14合计862,课题/项目内容及实施针对课程教学项目，合理组织教学内容，并按教学目标、教学内容、知识与能力准备、场地设施、教学方法等方面进行教学设计，各项目教学设计见表2表9。表2项目1教学内容设计表项目1AT89S51单片机输入/输出接口设计学时H12教学目标1 .掌握单片机基本知识；2 .掌握单片机开发环境的使用
6、，熟悉单片机的开发流程；3 .掌握单片机硬件制作过程及调试方法；4 .具备流水灯系统故障处理能力；5 .培养团队合作精神。教学内容1 .单片机的基本知识，常用指令及程序编写方法，单片机各引脚功能及内部资源；2 .KeilC51及PrOteUS仿真调试软件使用；3 .流水灯电路制作与测试；4 .数据传送等常用指令及延时程序的编写；5 .流水灯程序设计、下载及系统调试；6 .流水灯的故障分析与处理。重点难点重点：单片机最小系统难点：单片机内部结构教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1认识单片机的最小系统多媒体教学法现场演示法22单灯点亮设计与仿真多媒体教学法实践操作法43流水灯设计与制作多媒体教
7、学法实践操作法6每一任务均采用“资讯一计划一决策一实施一检查一评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备、工具等：单片万用表机实训板、资料：实训指导书、C语言书考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。考核评价评价方式：个人自评、小组互评、教师评价。表3项目2教学内容设计表项目2AT89S51单片机显示接口设计学时10教学目标1 .认识LED数码管及其驱动电路。2 .掌握单片机的静态和动态显示电路。3 .掌握单片机常用算术和逻辑运算指令及查表指令。4 .掌握数码管显示程序设计。5 .了解点阵及液晶显示程序设计。教学内容1 .数码管的基本知识；2
8、 .静态和动态显不电路硬件结构；3 .数码管显示程序设计；4 .秒表硬件电路的制作；5 .秒表控制程序设计及调试；6 .秒表的故障分析与处理。重点难点重点：单片机显示接口技术难点：单片机动态显示教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1数码管的静态显示及仿真多媒体教学法现场演示法22数码管的动态显示及仿真多媒体教学法实践操作法23秒表的设计与制作多媒体教学法实践操作法6每一任务均采用“资讯一计划一决策f实施f检查一评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备：多媒体教学设备、计算机及调试仿真工具、直流稳压电源、示波器、常用电工工具、ISP下载线资料：实训指导书
9、、C语言书考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。考核评价评价方式：个人自评、小组互评、教师评价。表4项目3教学内容设计表项目3AT89S51单片机键盘接口设计学时10教学目标1 .认识键盘的分类及其工作原理。2 .掌握单片机的键盘程序设计。3 .具备密码锁故障处理能力；4 .培养团队合作精神。教学内容1 .分支程序设计及编程调试方法；2 .键盘接口电路制作及测试；3 .独立式键盘程序设计；4 .矩阵式键盘的行扫描控制程序设计；5 .密码锁控制电路制作与系统联调；6 .密码锁故障分析与处理。重点难点重点：键盘接口技术难点：矩阵式键盘的编程技术教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时
10、1独立式键盘设计与仿真多媒体教学法现场演示法22矩阵式键盘设计与仿真多媒体教学法实践操作法23密码锁的设计与制作多媒体教学法实践操作法6每一任务均采用“资讯一计划一决策一实施一检查一评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备：多媒体教学设备、计算机及调试仿真工具、直流稳压电源、示波器、常用电工工具、ISP下载线资料：实训指导书、C语言书考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。考核评价评价方式：个人自评、小组互评、教师评价。表5项目4教学内容设计表项目4AT89S51单片机中断定时器设计学时12教学目标1 .了解单片机如何控制声音？2 .了解单
11、片机中的中断系统和定时/计数器基本知识。3 .掌握中断系统和定时/计数器相关寄存器设置。4 .掌握中断系统和定时/计数器的程序设计。5 .具备音乐播放器故障处理能力。教学内容1 .中断系统结构及工作过程；2 .中断控制寄存器设置；3 .中断程序设计；4 .定时器结构及控制寄存器；5 .定时器程序设计；6 .音乐播放器硬件制作与系统调试；7 .音乐播放器故障分析与处理。重点难点重点：单片机中断技术难点：单片机中断定时器技术教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1中断及仿真多媒体教学法现场演示法22定时器及仿真多媒体教学法实践操作法43音乐播放器的设计与制作多媒体教学法实践操作法6每一任务均采用“
12、资讯一计划一决策一实施一检查一评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备：多媒体教学设备、计算机及调试仿真工具、直流稳压电源、示波器、常用电工工具、ISP下载线资料：实训指导书、C语言书考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。考核评价评价方式：个人自评、小组互评、教师评价。表6项目5教学内容设计表项目5AT89S51单片机通信接口设计学时8教学目标1 .了解通信的基本概念。2 .掌握51单片机串行口的结构及控制寄存器设置3 .掌握单片机串行通信的编程方法。4 .了解常用串行接口RS-232及RS-485的结构。4.具备双机通信控制系统故障处理
13、能力；5 .培养团队合作精神。教学内容1 .串行通信基本概念；2 .串行通信控制寄存器SCoN；3 .串行通信双机控制及程序设计方法；4 .双机通信控制电路制作与调试；5 .双机通信控制系统故障分析与处理。重点难点重点：单片机通信技术难点：单片机通信技术教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1串行通信初始化程序设计多媒体教学法现场演示法22双机通信系统的设计与制作多媒体教学法实践操作法6每一任务均采用“资讯一计划一决策一实施一检查一评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备：多媒体教学设备、计算机及调试仿真工具、直流稳压电源、示波器、常用电工工具、ISP下
14、载线资料：实训指导书、C语言书考核评价考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。评价方式：个人自评、小组互评、教师评价。表7项目6教学内容设计表项目6AT89S51单片机A/D转换接口设计学时10教学目标1 .了解单片机的总线结构。2 .掌握A/D转换的基本知识。3 .掌握ADC0809与单片机的硬件连接。4 .掌握A/D转换器的程序设计方法。5 .具备单片机应用技术与外围传感器综合应用能力。教学内容1 .常用A/D转换器的性能指标与选型；2 .ADCo809转换芯片引脚及接口电路;3 .信号处理电路制作及调试；4 .A/D转换接口电路程序设计；5 .数字电压表硬件电路制作及程序设
15、计；6 .数字电压表系统调试；7 .数字电压表的故障分析与处理重点难点重点：ADCo809工作原理难点：数字电压表的设计与制作教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1ADC0809的设计与仿真多媒体教学法现场演示法42数字电压表的设计与制作多媒体教学法实践操作法6每一任务均采用“资讯f计划f决策f实施一检查f评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备：多媒体教学设备、计算机及调试仿真工具、直流稳压电源、示波器、常用电工工具、ISP下载线资料：实训指导书、C语言书考核评价考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。评价方式：个人自评、小组互评、教师
16、评价。表8项目7教学内容设计表项目7AT89S51单片机D/A转换接口设计学时10教学目标1 .掌握单片机的D/A输出接口电路；2 .掌握模拟量输出程序设计及调试方法；3 .具备低频信号发生器的故障处理能力。教学内容1 .并行D/A转换芯片基础知识；2 .DACo832芯片的引脚及接口电路；3 .D/A转换的程序设计；4 .信号发生器的程序设计；5 .信号发生器的系统调试；6 .信号发生器的故障分析与处理。重点难点重点：DACo832工作原理难点：信号发生器的设计与制作教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1DAC0832的设计与仿真多媒体教学法现场演示法42信号发生器的设计与制作多媒体教学法
17、实践操作法6每一任务均采用“资讯一计划一决策一实施一检查一评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备：多媒体教学设备、计算机及调试仿真工具、直流稳压电源、示波器、常用电工工具、ISP下载线资料：实训指导书、C语言书考核评价考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。评价方式：个人自评、小组互评、教师评价。表9项目8教学内容设计表项目8AT89S51单片机串行接口设计学时14教学目标1 .了解常用单片机串行扩展方式。2 .掌握rC总线、SPl总线及单总线的使用方法。3 .掌握24CXX、TLC549、TLC5615、DS18B20等典型器件的编程方
18、法。4 .掌握复杂单片机应用系统设计方法。；5 .具备复杂单片机应用系统故障处理能力。教学内容1 .串行扩展种类；2 .Fc总线扩展电路的制作及调试；3 .SPI总线扩展电路的制作及调试；4 .单总线扩展电路的制作及调试；5 .数字温度计的调试与故障分析与处理。重点难点重点：单片机串行扩展方式难点：24CXX、TLC549、TLC5615、DS18B20等典型器件的编程方法教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1AT24CXX存储器设计与仿真多媒体教学法现场演示法22TLC549的设计与仿真多媒体教学法实践操作法43TLC5615的设计与仿真多媒体教学法实践操作法24数字温度计的设计与制作多媒
19、体教学法实践操作法6每一任务均采用“资讯一计划一决策一实施一检查一评价”六个步骤组织实施，实现“教、学、做”一体化。教学资源场地：单片机实训室设备：多媒体教学设备、计算机及调试仿真工具、直流稳压电源、示波器、常用电工工具、ISP下载线资料：实训指导书、C语言书考核评价考核内容：硬件制作；软件编程；基本调试能力；团队合作。评价方式：个人自评、小组互评、教师评价。四、考核评价1 .课程考核评价课程考核评价由单项任务考核评价和综合任务考核评价组成，突出“过程考核与综合考核相结合，学生自评、小组互评、教师评价相结合”的原则。单项任务考核占总成绩的70%,综合任务占总成绩的30%。课程考核评价分值表见表
20、10。表10课程考核评价成绩分值表单项项目考核评价综合考核评价项目名称得分占总成皴实得分得分占总成辘实得分项目一AT89S51单片机输入/输出接口设计1230项目二AT89S51单片机显示接口设计8项目三AT89S51单片机键盘接口设计6项目四AT89S51单片机中断定时器设计12项目五AT89S51单片机通信接口设计6项目六AT89S51单片机A/D转换接口设计6项目七AT89S51单片机D/A转换接口设计6项目八AT89S51单片机串行接口设计14课程总成绩=2单项任务考核实得分+综合任务考核实得分2 .单项任务考核评价单项任务考核评价分为硬件制作、软件设计、调试与维护及综合能力四项考核内
21、容。硬件制作评价按硬件选型及检测、硬件电路设计与布局、硬件电路制作与焊接进行评价，以制作为重点，主要考核学生的硬件焊接及检测能力。软件设计评价按流程图与程序设计、程序编译与调试及ProteUS仿真进行评价，以程序设计与调试为重点，主要考核学生的编程调试能力。系统调试与维护按软硬件联调、程序下载与脱机运行、故障分析与处理进行评价，以软硬件联调为重点。综合能力包括安全生产、团队合作等社会能力和方法能力。考核采用教师评价、学生自评、学生互评相结合的方式进行。项目考核评分表见表11。表11单项任务考核评分表考核项目考核内容及要求分值学生自评小组评分教师评分实得分(a20%+b30%+c50%)(a)(
22、b)(c)硬件制作（22分）硬件选型及检测2硬件电路设计与布局8硬件电路制作与焊接12软件设计（30分）流程图与程序设计12程序编译与调试12Proteus仿真6调试与维护（18分）软硬件联调8程序下载与脱机运行5故障分析与处理5安全文明生产（7分）遵守纪律3安全用电2调试工具使用2完成时间（3分）硬件1软件1成品1团队合作（5分）沟通能力2协调能力2组织能力1其他项目（15课堂提问5任务报告书5创新5分）总分1003.综合任务考核评价综合任务考核评价是指课程综合任务测试。测试任务由教师按所学知识和技能选择难易程度适中的若干任务，由学生自选，要求在规定时间内完成从电路板制作到软硬件调试全过程。
23、考核要求参照单项任务考核评分表。五、教学实施条件1.师资基本条件具有扎实的专业知识，能熟练使用各种常用单片机开发工具实现单片机控制系统产品开发及调试。应熟悉本行业技术动态，并根据行业发展趋势及时更新教学内容。具备较强的语言表达能力及教学组织能力。2 .实践教学条件（1）校内实训条件课程教学需要配备一定的校内实训条件，校内实训室应配备仿真调试设备和二次开发的单片机接口控制电路板，具备多媒体教学的环境条件，能实现“教、学、做”一体化。校内实训教学条件见表12o表12校内实训教学条件一览表实训场地名称主要设备配置主要功能单片机应用综合实训室常用电工工具、钳工工具数字万用表电脑直流稳压电源示波器伟福仿
24、真器多功能计数器函数信号发生器通过流水灯、秒表、音乐演奏器、数字电压表等任务制作实训，培养单片机程序编制、单片机系统仿真调试、单片机控制系统制作与调试等技能。（2）校外实习条件为实现课程培养目标，拓宽学生知识面和综合技能，在校内实训基地完成课程教学基础上，应到校外实习基地进行顶岗实习，使学生在真实的工作环境中，提高对单片机应用的理解和控制系统现场调试与故障排除能力，培养学生职业技能。3 .教学资源条件（1）教材的编写与使用建议由于课程实施项目教学，教材应与实际教学内容相适应。按照由浅入深、由易到难的原则，采用“项目引领，任务驱动”的模式，将各知识和技能点贯穿于每个任务的设计、制作及调试工作过程
25、中，并在每章中附有参考资料和练习等辅助教学资源。同时，教材中还应强调制作工艺和操作实践内容。（2）其他教学资源课程应配有网络教学资源，教师可利用网络教学资源辅助教学，学生也可以通过网络教学资源进行自主学习。课程网络教学资源应包括：课程标准、任务书、电子课件、电子教材、学习指南、在线测试、视频动画库、图片库、虚拟仿真库等内容。六、其它建议和说明4 .教学建议（1）由于本课程对实践经验及操作技能要求较高，应由专业技能熟练的骨干教师或企业技术人员担任主讲教师，以学生为主体，教师为主导，按照“教、学、做”一体的方式实施教学；（2）由于单片机编程较为抽象，应充分利用现代化教学手段，使用动画及仿真资源,提高教学效果；（3）应充分利用仿真头等硬件设备，Protel99seProteuskeilUViSion4等工具软件开展教学。使学生掌握辅助开发工具的使用，具有适应岗位实际工作能力。5 .参考书目：（1）何立民单片机初级教程，北京航空航天大学出版社，2006.8（2）朱清慧等PrOteUS教程，清华大学出版社，2008.9（3）姚四改Protel99SE电子线路设计教程，上海交通大学出版社，2003.9
