单片机应用技术课程整体教学设计.docx

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单片机应用技术课程整体教学设计

《单片机应用技术》

整体教学设计

（2015～2016学年第2学期）

课程名称：

单片机应用技术

所属系部：

信息与智能工程系

制定人：

郭志勇巩雪洁

合作人：

李自成张留忠

制定时间：

安徽电子信息职业技术学院．

一、课程基本信息

课程名称：

单片机应用技术

课程代码：

085011嵌入式系统、智能移动终端、智能机器人等专业课程

学分：

学时：

授课时间：

第2学期单片机应用技术（核心课程）

授课对象：

高职学生

课程类型：

计算机控制技术等专业职业能力必修课

先修课程:

计算机电路、C语言程序设计

后续课程:

嵌入式系统、智能机器人

一、课程定位

本课程主要是以智能控制、智能电子产品、智能机器人工程项目为主线，采用企业真实工作任务，通过“项目驱动”教学模式，对国内外广泛应用的MCS-51系列单片机的AT89S52单片机工作原理、应用系统的剖析，使学生获得有关单片机硬件、软件的基本概念、基本知识和单片机应用系统的设计编程入门知识以及用C语言进行程序设计、运行、调试等基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。

1.岗位分析：

本课程主要培养具有智能电子产品和智能控制设计、分析、调试和制作能力的技术技能型人才，可以从事智能电子产品和智能控制设计开发、生产、销售与服务等相关工作，如图1所示。

智能电子产品开发和智能控制智能电子产品生产、销售和服务岗位群

计算机控制技术、物联网应用技术等相关专业专业

课程单片机应用技术（专业技术课程）

图1课程与岗位

2.课程分析：

本课程是计算机控制技术、物联网应用技术等相关专业的职业能力必修课

程，是计算机控制技术专业核心课程。

在计算机控制技术专业课程体系中，基于单片机应用技术的课程结构如图2所示。

语言程序设计C计算机电路计算机应用基础

图2基于单片机应用技术的课程结构

位于最底层的是本课程的先修课程，也是专业基础课程；本课程是专业核心课程；位于最上层的是本课程的后续课程，既专业课程。

基于单片机应用技术的课程结构实现了无缝对接，同时也是我们学校其它相关专业的骨干课程，如嵌入式技术、电子信息工程技术、机电一体化、电气自动化、数控技术等专业都开设本课程。

二、课程目标设计

总体目标：

学通过本课程的学习，学生能熟练使用Proteus仿真软件、C语言编程，能完成简单的智能电子产品和智能控制设计开发；能根据智能电子产品和智能控制设计要求进行元器件焊接组装、软硬件调试；培养学生具有一定的创新思维能力，科学的工作方法和良好的职业道德意识，为提高学生职业技能奠定良好基础。

能力目标：

（1）会运用keil集成开发环境，能用C语言编写控制程序、下载调试、查阅帮助的技能；

（2）会运用Proteus仿真软件，在计算机上完成从单片机电路设计、调试与仿真运行的技能；

（3）会智能电子产品、智能控制的开发流程和设计方法；

）能编制出智能电子产品、智能控制的总体设计方案；4（．

（5）能根据智能电子产品、智能控制设计要求，完成元器件采购、焊接组装、软硬件调试；

（6）具备智能电子产品、智能控制的运行维护、技术改造、生产管理岗位的能力。

知识目标：

（1）知道MCS-51单片机的组成、内部结构和引脚功能；

（2）会C51的C语言程序基本结构、数据类型和基本语句；

（3）会C语言程序分析、应用程序设计和中断服务程序编写；

（4）知道MCS-51单片机中断的概念及中断系统；

（5）会灵活应用MCS-51单片机的定时器/计数器；

（6）能应用MCS-51单片机的I/O接口，完成显示、键盘、D/A转换、A/D转换、串行通信的设计。

素质目标：

（1）能制定出切实可行的工作计划，提出解决实际问题的方法；

（2）具有对新知识、新技术的学习能力，通过不同途径获取信息的能力，以及对工作结果进行评估的能力；

（3）具有决策能力，能记录、收集、处理、保存各类专业技术的信息资料。

（4）具有良好的思想品德、敬业与团队精神及协调人际关系的能力；

（5）具有一定的语言和文字表达能力；

（6）具有科学的创新精神、决策能力和执行能力；

（7）具有从事专业工作安全生产、环保、职业道德等意识。

职业技能证书要求：

本课程对应的职业技能证书要求如表1所示。

表1职业技能证书表

序号

职业资格名称

颁证单位

等级

家用电子产品维修工

人力资源和社会保障部

中级

2．

计算机装调员

人力资源和社会保障部

中级

嵌入式单片机设计工程师

中国软件行业协会嵌入式系统分会

中级

三、课程内容设计：

采用企业真实工本课程主要是以智能电子产品和智能控制工程项目为主线，实现在计算机上完成从单片语言编程，Proteus仿真软件设计和C通过作任务，同时在每个项目中融入了元器件调试与仿真一气呵成，机电路设计、软件设计、焊接组装、软硬件调试，真正实现从概念到产品的完整设计与制作。

课程内容分为从职业岗位技能出发，本课程内容与职业岗位标准密切接轨，技能基础、技能提高和技能综合应用（即单片机项目开发实训）三部分部分，其3所示。

中技能综合应用是停课一周进行，如图技能综合训练技能基础训练技能提高训练

串行通信设计模拟量输入输出设计点阵显示设计与实现计数器应用定时器/难8路温度采集监控系统度单片机项目开发键盘的设计与实现逐按键设置液晶电子钟渐数码管显示控制增键盘控制电机方向转速LED循环点亮控制LED控制技术逐渐综合

3图课程内容组织设计个智能电子产品和智能控制项目作为载体组织90总课时在学时左右，11用教学内容，将相关知识、能力要求贯穿于每个项目实践中。

．

技能基础模块安排64学时左右，主要注重职业岗位的基本技能训练，使学生能完成简单的智能电子产品设计制作和调试；技能提高模块可以根据实际需要选择项目，安排26学时左右，主要注重职业岗位的开发技能训练以及学生的课程设计，使学生具有智能电子产品和智能控制开发制作和调试的能力。

本课程内容安排如表2所示。

表2课程内容安排表

序号

模块（或子模块）名称

学时

技能基础模块学时）（64

LED控制发光二极管

LED循环点亮控制

数码管显示控制

键盘的设计与实现

定时器/计数器综合应用

模拟量输入输出设计与实现

单片机串行通信设计与实现

技能提高模块（任选）

键盘控制电机方向和转速

按键设置液晶电子钟

8路温度采集监控系统

点阵显示设计与实现

合计

四、能力训练项目设计

学习情境

参考学时

情境名称

情境描述

学习情境1技能基础部分

（1）知道单片机的组成、内部结构和引脚功能；

（2）知道C语言程序基本结构、数据类型和基本语句；

64学时

（3）会C语言程序分析、应用程序设计和中断服务程序编写；

（4）知道中断的概念及MCS-51单片机的中断系统；

（5）会灵活使用定时器/计数器；

（6）会应用I/O接口、显示、键盘接口、D/A、A/D转换接口、串行接口；

（7）能完成智能电子产品元器件焊接组装、软硬件调试。

学习情境2技能提高部分

（1）会智能电子产品和智能控制电路设计以及实现的方法；

（2）会用C语言编写智能电子产品和智能控制程序以及实现的方法；（3）会编制智能电子产品和智能控制的系统总体设计方案；（4）能根据产品系统设计方案和要求进行元器件采购、焊接组装、软硬件调试；

（5）具备单片机技术应用系统的系统维护、技术改造、运行管理岗位的能力。

26学时

学习情境3单片机项目开发.实训部分

通过单片机项目开发实训完成，学生能识别电子元器件，会电路板元器件焊接以及电路板调试，能完成单片机项目开发程序设计，能完成单片机项目开发软硬件运行与调试。

停课一周26学时

五、项目情境设计

学时64参考学时：

1学习情境．

学习目标：

（1）知道单片机的组成、内部结构和引脚功能；

（2）知道C语言程序基本结构、数据类型和基本语句；

（3）会C语言程序分析、应用程序设计和中断服务程序编写；

（4）知道中断的概念及MCS-51单片机的中断系统；

（5）会灵活使用定时器/计数器；

（6）会应用I/O接口、显示、键盘接口、D/A、A/D转换接口、串行接口；

（7）能完成智能电子产品元器件焊接组装、软硬件调试。

学习情境

教学方法和建议

子情境1

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

能完成单片机最小系统和输出电路设计，能应语言程序完成单片用C机输入输出控制，实现控制的设计、运对LED行及调试。

控制发光二极管LED

子情境2

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

能完成单片机的输入输C出电路设计，能应用语言程序完成单片机输LED实现对入输出控制，循环点亮控制的设计、运行及调试。

循环点亮控制LED

子情境3

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组

能熟练掌握单片机与数码管的接口技术，能完

数码管显示控制

成单片机的数码管动态及静态显示电路设计，能完成数码管动态和静语言程序的态显示的C设计、运行及调试。

合作的学习方法。

4子情境

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

能独立完成单片机键盘C电路的设计，能使用语言实现对键盘的扫描和按键识别控制程序的设计、运行及调试。

键盘的设计与实现

5子情境

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

能完成单片机的定时器计数器相关电路的设/计，能应用C语言程序完成单片机定时器初始化及相关编程控制，实现对定时器应用于相关电路的设计、运行及调试。

/计数器综合应用定时

6子情境

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

与成单片机完能数/ADC0808/ADC0809模/数DAC0832转换芯片、C模转换芯片的电路和握掌，计设序程言语

模拟量输入输出设计与实现

ADC0808/ADC0809、DAC0832与单片机的连接及编程技能。

子情境7

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

通过串行通信基本知识和单片机串行通信基本原理的学习，能够掌握单片机点对点、点对多数据传输的设计方法及编程方法。

单片机串行通信设计与实现

学时学习情境2参考学时：

学习目标：

）会智能电子产品和智能控制电路设计以及实现的方法；

（1）会用C语言编写智能电子产品和智能控制程序以及实现的方法；2（（3）会编制智能电子产品和智能控制的系统总体设计方案；）能根据产品系统设计方案和要求进行元器件采购、焊接组装、软硬件（4调试；）具备单片机技术应用系统的系统维护、技术改造、运行管理岗位的能（5力。

学习情境

教学方法和建议

子情境1

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

单片机AT89S52能利用语及独立键盘，通过C言程序实现键盘控制步进电机和直流电机的速度和方向，完成单片机

键盘控制电机方向和转速

输入输出控制系统的设计、运行及调试。

子情境2

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

单片机能利用AT89S52液晶屏，通RT12864及过按键设置液晶电子钟C语言程序设电路设计、计，完成按键设置液晶电子钟的设计、运行及调试。

按键设置液晶电子钟

子情境3

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

单片机AT89S52能利用单总线数字DS18B20及语言程传感器，通过C路温度采集监序实现8控，完成单片机输入输出控制系统的设计、运行及调试。

路温度采集监控系统8

子情境4

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

能完成点阵显示电路设计，充分理解电路中关扩展、存储扩展I/O于I2C和总线等硬件电路的设计方法和原理，并语言实现对点能够用C通讯总线的控I2C阵屏、．

点阵显示设计与实现

制和对外扩存储的访问，最终实现点阵屏汉字、日期和温度显示等功能。

学习情境3参考学时：

26学时

学习目标：

学习情境

教学方法和建议

1子情境

任务载体

采用“教、学、做”一体化教学方法模式。

项目的实施可采用小组合作的学习方法。

（1）认识电子元器件；

（2）电路设计及电子元器件焊接；（3）编写C语言程序及调试；（4）系统整体调试。

（5）单片机项目开发实训任务考核

（1）火车站台警戒系统驱动板

（2）滚梯节能控制系统（3）温度控制语音播报系统（4）门窗防盗系统（5）智能超声波测距系统

六、课程进程表

见单片机应用技术授课计划。

七、第一次课设计和最后一次课设计

项目一发光二极管LED控制

工作模块1点亮一个LED（第一次课）

工作任务：

使用AT89S52单片机的I/O引脚接发光二极管LED，通过C语言程序控制，点亮一个发光二极管。

终极目标：

能完成单片机最小系统和输出电路设计，能应用C语言程序完成单片机输入输出控制，实现对LED控制的设计、运行及调试。

促成目标：

1.知道AT89S52单片机结构；

2.知道AT89S52单片机的引脚功能；

3.会AT89S52单片机最小系统电路设计；

4.会C语言基本构成和基本语句；

5.会利用单片机I/O口实现点亮一个LED。

教学方法：

采用“教、学、做”一体化教学方法模式，项目的实施可采用小组合作的学习方法。

教学设计：

在工作模块1点亮一个发光二极管中，用Proteus仿真软件完成第一个单片机电路、用KeilC51完成第一个C语言LED控制程序；

通过“边做边学”，学习AT89S52单片机结构、引脚功能，完成最小系统电路和LED电路设计；

通过“边做边学”，学习基于单片机的C语言基本构成和基本语句，完成单片机点亮一个LED的程序设计。

课时：

4学时

教学过程：

用Proteus设计第一个LED控制电路

Proteus是英国LabcenterElectronics公司开发的多功能EDA软件。

Proteus不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计与仿真平台，也是它实现了在计算机上完成目前较先进的单片机和嵌入式系统的设计与仿真平台。

．

系统测试与单片机代码级调试与仿真、从原理图与电路设计、电路分析与仿真、PCB功能验证到形成的完整的电子设计、研发过程。

LED电路1．点亮一个单片机最小系统和一个电路由AT89S52按照工作任务要求，点亮一个LED1-1所示。

LED电路构成。

LED点亮电路设计如图

点亮电路图1-1LED

220限流电阻后连接到5VLED的阳极通过电源上，在LED点亮电路中，限流电阻在这里起到了限流的作用，使通过LED的电流被限制在十几毫安左右。

引脚接LED的阴极，引脚输出低电平时对应的LED点亮，输出高电平时对应的LED熄灭。

2．用Proteus仿真软件完成点亮一个LED电路

用Proteus仿真软件完成第一个LED控制电路，步骤如下：

（1）双击桌面上的ISIS7Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→Proteus7Professional→ISIS7Professional，进入Proteus

ISIS集成环境；

（2）新建设计文件、设置图纸尺寸、设置网格、保存设计文件为“点亮一个”；

（3）从Proteus元器件库中选取元器件AT89S52也可用AT89C52代替（单片机）、CRYSTAL（晶振）、CAP（电容）、CAP-ELEC（电解电容）、RES（电阻）、LED-RED（红色发光二极管）；

（4）按图1-1所示放置元器件、编辑元器件、放置终端，然后进行连线和属性设置；

（5）最后进行电气规则检测。

单击“工具”→“电气规则检查”命令，弹出检查结果窗口，完成电气检测。

若检测出错，根据提示修改电路图并保存，直至检测成功。

控制程序LED语言C设计第一个KeilC51用

KeilC51是德国Keil软件公司开发的基于8051内核的微控制器软件开发平台，是51系列单片机C语言软件开发系统，是目前开发8051内核单片机的主流工具。

KeilC51软件提供了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，可以完成工程建立和管理、编译、连接、目标代码的生成、软件仿真和硬件仿真等完整的开发流程。

1．编写点亮一个LED程序

由于引脚接LED的阴极，LED的阳极通过220限流电阻后连接到5V电源上，所以从引脚输出低电平就可以点亮LED。

“点亮一个LED”的C语言程序如下：

#include<>，单击刚才保存的源文件名“点亮一个”，单击Add按钮再单击“关闭”按钮，完成源文件加载。

（3）设置工程的配置参数。

在工程窗口中右击Target1文件夹，单击弹出快捷菜单中的OptionsforTarget‘Target1'，在弹出的OptionsforTarget‘Target1'对话框中做以下设置：

Target标签页的晶振频率栏设为12MHz，Output标签页选中CreateHexFiles复选框，其余采用默认设置。

单击“确定”按钮，完成配置参数设置。

（4）进行编译和连接。

单击“工程”→“构造目标”，完成编译，生成名为“点亮一个”的HEX文件。

通过输出窗口查看编译信息，若提示出错，双击输出窗口的出错信息行，文件编辑窗口中出错指令所在行左侧会有箭头提示，逐个排除错误后重新编译。

（5）进入调试模式，打开P1口对话框。

在调试模式中，单击“外围设备”→I/O-Ports→Port1，打开P1口对话框。

（6）全速运行程序。

单击“调试”→“运行到”或调试工具栏的“运行”按钮，通过P1口对话框观察引脚是否输出低电平，打勾为高电平，不打勾则为低电平，Pins为引脚的状态。

用Proteus仿真运行调试

1．加载“点亮一个”目标代码文件

，在AT89S52”电路，然后双击单片机LED的“点亮一个Proteus首先打开．

弹出的“编辑元件”对话框中单击ProgramFile栏的“打开”按钮，在弹出的“选择文件名”对话框中找到前面编译生成的“点亮一个”文件，单击“打开”按钮，完成“点亮一个”文件的加载。

同时将ClockFrequency栏中的频率设为12MHz，单击“确定”按钮，即可完成加载目标代码文件。

2．仿真运行调试

（1）单击仿真工具栏的“单步运行”按钮，进入单步运行状态。

单击“调试”→8051CPURegisters，单击“调试”→8051CPUSFRMemory，分别打开工作寄存器窗口和特殊功能寄存器窗口。

单击源代码调试窗口的“单步执行”按钮一次，执行一条指令，通过各调试窗口观察每条指令执行后数据处理的结果，以加深对硬件结构和指令的理解。

（2）单击仿真工具栏的“运行”按钮，单片机全速运行程序，对“点亮一个LED”进行Proteus仿真运行。

在编辑区“点亮一个LED”电路中，可以看到接在引脚上的LED被点亮，同时在打开的工作寄存器窗口和特殊功能寄存器窗口中也能看到P1口为0xFE，即引脚为低电平，其他引脚都为高电平。

【技能训练1-1】单片机最小系统应用——开关控制LED点亮

模块1是通过程序使引脚输出低电平来点亮LED的。

在这里如果通过开关控制LED点亮，那么如何实现呢？

1．电路设计

开关控制LED点亮是AT89S52单片机的一种最简单电路，它包含3个部分：

单片机最小系统、输入电路和输出电路。

单片机最小系统由AT89S52单片机、晶振电路和上电复位电路构成。

输入部件是开关SW，输出部件是LED，如图1-2所示。

由于只使用内程序存储器，AT89S52的EA端接电源正端。

图1-2开关控制LED点亮电路

2．程序设计

（1）开关控制点亮LED分析。

所示。

1-3熄灭。

流程图如图LED，=1点亮；开关断开：

LED，=0开关闭合：

图1-3开关控制点亮LED流程图

（2）编写开关控制LED点亮程序。

#include<>作任务

在万能板上，焊接制作AT89S52单片机最小系统以及LED电路，并通过ISP接口下载程序，实现LED点亮和闪烁功能。

2.制作目的

（1）了解单片机最小系统制作过程，掌握电子元器件检测、识别和焊接方法及硬件电路关键点测试方法。

（2）学会用ISP软件加载程序到AT89S52单片机芯片，观察LED运行情况是否与设计功能相符，并掌握基本的调试手段和方法。

3.制作过程

焊接单片机最小系统和LED电路的元器件如表1-1所示。

表1-1单片机最小系统和LED电路元件清单

元件注封数元件注封数量装释量释装按PD单片机微轻1SW1键IPAT89S52

110K电阻晶振1JZ电瓷片11K电阻2104容LE电解电LED11

10容μD-1F

IC插座1DIP40电路电根据“工作模块1LED所示电路图，完成单片机最小系统和1-1”图电容、首先焊接电阻、由矮到高，焊接电子元器件原则是由小到大、路焊接制作。

．

发光二极管，然后焊接按键、晶振，最后焊接IC插座、接线端子。

焊接好的电路板如图1-4所示。

图1-4单片机最小系统和LED电路实物照片

元器件焊接时注意事项如下：

（1）电解电容（瓷片电容不分正负极）、发光二极管都具有一长一短两个引脚，长脚为正极、短脚为负极。

（2）焊接底座时要先焊接两个对角引脚，将其固定在线路板子上，防止底座焊接不平，然后焊接其它引脚。

底座焊接完后，将单片机芯片两排引脚分别向内侧压一下，以便插入芯片底座。

（3）晶振电路尽量靠近单片机芯片进行焊接，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定和可靠地工作。

选用复位电路所使用的开关时，最

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