“單片機技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計

1 原有教學(xué)大綱與新課標(biāo)的差異

原來使用的“單片機技術(shù)與應(yīng)用”課程的教學(xué)大綱對知識點分解層層深入，便于學(xué)生由淺入深地學(xué)習(xí)相關(guān)知識。但是由于原有的教學(xué)大綱只對知識點作出了要求，沒有對教學(xué)方法和教學(xué)過程作出要求；只強調(diào)了理論知識的學(xué)習(xí)，沒有對學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)作出要求，所以學(xué)生感覺學(xué)習(xí)過程枯燥乏味，內(nèi)容深度大，學(xué)習(xí)難度大。

新制定的課程標(biāo)準(zhǔn)繼承了原有教學(xué)大綱中知識點由淺入深的分解特點，對各個知識點進(jìn)行重新整合，以項目為驅(qū)動帶動全部知識的學(xué)習(xí)。把原來先學(xué)后練的教學(xué)方法改為了邊做邊學(xué)的學(xué)習(xí)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生參與到教學(xué)中。同時，在新課標(biāo)中還強調(diào)了對學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)的要求，將知識點的學(xué)習(xí)與實際工作流程相結(jié)合，學(xué)生掌握了該知識在實際工作中的應(yīng)用方法。

原教學(xué)大綱和新課標(biāo)中知識點分解圖如圖1：

2 “單片機技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)制定

2.1 課程設(shè)計的基本理念

高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)高級技術(shù)應(yīng)用型人才。課程教學(xué)是實現(xiàn)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的基本途徑，課程教學(xué)的質(zhì)量是直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。新的課程體系要與經(jīng)濟建設(shè)、科技進(jìn)步和社會發(fā)展要求相適應(yīng)，與人的全面發(fā)展需求相適應(yīng)，與高等教育大眾化條件下多樣化的學(xué)習(xí)需求相適應(yīng)，與高等職業(yè)教育課程改革與建設(shè)相適應(yīng)。本體系的構(gòu)建，應(yīng)根據(jù)先進(jìn)的職業(yè)教育思想，改變學(xué)科本位的觀念，加強實踐教學(xué)，著眼課程群，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用相關(guān)現(xiàn)代化先進(jìn)工具和知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

(1) 面向全體學(xué)生，注重素質(zhì)教育、能力與技能培養(yǎng)

本課程面向計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生，注重專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)教育，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的抽象思維能力，增強他們理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。重視知識與技能；過程與方法；情感態(tài)度與價值觀課程目標(biāo)的培養(yǎng)。

(2) 突出學(xué)生主體，尊重個體差異

本實訓(xùn)在目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過程、課程評價和教學(xué)資源的開發(fā)等方面都突出以學(xué)生為主體的思想，課程實施應(yīng)成為學(xué)生在教師的指導(dǎo)下構(gòu)建知識、活躍思維、展現(xiàn)個性和拓展視野的過程。

(3) 注重過程評價，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

建立能激勵學(xué)生動手能力發(fā)展的評價方法。在課程學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注重培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生動手實踐的積極性和自信心。

(4) 開發(fā)課程資源，拓展學(xué)用渠道

本課程要力求合理利用和積極開發(fā)課程資源，給學(xué)生提供貼近現(xiàn)場實際，能反映新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的課程資源。

2.2 課程總體目標(biāo)

課程總目標(biāo)是使學(xué)生具有單片機系統(tǒng)編程和設(shè)計的知識與技能、具備較高的職業(yè)素質(zhì)，具有調(diào)試單片機系統(tǒng)程序和設(shè)計最小單片機系統(tǒng)的能力，能解決程序調(diào)試和系統(tǒng)設(shè)計中遇到的問題，能勝任單片機產(chǎn)品調(diào)試員、單片機產(chǎn)品技術(shù)支持、單片機軟件開發(fā)師、單片機硬件開發(fā)師和單片機設(shè)計師等崗位工作。

(1) 知識要求

會對所學(xué)知識進(jìn)行整合，能夠根據(jù)設(shè)計要求獨立編寫程序，并能在實踐工作中熟練進(jìn)行單片機程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試；掌握各種接口電路的分析方法和理論知識。

(2) 技能

能熟練進(jìn)行單片機程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試，并能獨立設(shè)計單片機系統(tǒng)電路并能編寫相應(yīng)程序，同時還可以對以單片機為核心的設(shè)備進(jìn)行維護。

(3) 素質(zhì)

通過項目實踐，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、熱情主動的工作態(tài)度；養(yǎng)成遵守操作規(guī)程，分析工作整潔、有序、愛護儀器設(shè)備的良好實驗習(xí)慣；能認(rèn)真負(fù)責(zé)、實事求是、堅持原則、一絲不茍地依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程和設(shè)計，并在工作實踐中能遵守勞動紀(jì)律，注意安全，具備良好的敬業(yè)精神和協(xié)作精神，堅持努力學(xué)習(xí)，不斷提高自身可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論水平和操作技能，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)和勤奮工作的基本素質(zhì)。

2.3 內(nèi)容目標(biāo)

本課程標(biāo)準(zhǔn)通過對知識點的重新分解，將內(nèi)容分成了六個主題。其中主題一是對單片機系統(tǒng)原理知識的學(xué)習(xí)，主題六是對知識的總結(jié)訓(xùn)練，而其他的四個主題分為學(xué)習(xí)情境和訓(xùn)練情景兩部分。在主題二到主題四中每個學(xué)習(xí)情境都分為了若干個小項目，幾個小項目又可以合為一個項目。內(nèi)容目標(biāo)詳見附錄，其中學(xué)習(xí)情境設(shè)計方案如圖2所示：

2.4 教學(xué)評價建議

(1) 改革傳統(tǒng)的學(xué)生評價手段和方法，采用階段評價、目標(biāo)評價、項目評價、理論與實踐一體化的評價模式。

(2) 關(guān)注評價的多元性，結(jié)合課堂講解表現(xiàn)、課堂項目操作、項目訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練及考試情況，綜合評價學(xué)生成績。筆答考試可采用開卷考試形式。

(3) 評價比例分配

課堂表現(xiàn)：8%；課堂項目操作：12%；項目訓(xùn)練20%；綜合訓(xùn)練：20%；考試：40%。

以上為“單片機技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)的主要設(shè)計內(nèi)容。由于課程標(biāo)準(zhǔn)的提出時間不長，沒有嚴(yán)格的設(shè)計要求，因此在新課標(biāo)的設(shè)計過程中遇到一些問題。如內(nèi)容目標(biāo)中的格式如何進(jìn)行設(shè)計，是否將教師的教學(xué)方法融入其中，學(xué)生目前所具有的學(xué)習(xí)能力是否能夠與新課標(biāo)中的要求相結(jié)合等等，這些都需要進(jìn)一步的研究。

附錄：內(nèi)容目標(biāo)

主題一 理論學(xué)習(xí)

要對一個單片機系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計和編寫程序，就必須非常熟悉單片機芯片的組成原理，特別是要熟悉其各個外部引腳、內(nèi)部寄存器和數(shù)據(jù)區(qū)的使用方法。

1 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 了解MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務(wù)分配。

注意：單片機上電后程序指針被賦予的初值。

(2) 了解MCS-51單片機的程序存儲器結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的空間分配和SFR。

注意：程序存儲器的編址規(guī)律；只訪問外程序存儲器時，外部引腳的連接要求；上電后堆棧指針被賦予的初值。

(3) 掌握89C51芯片的外部引腳功能常見的幾種復(fù)位電路和計算機器周期的方法。

注意：準(zhǔn)雙向并口和真正雙向并口的區(qū)別和相應(yīng)并口讀數(shù)時的編程要求；89C51的復(fù)位時間是多少。

(4) 開發(fā)工具的使用

介紹Keil(或MedWin)、ISP兩個軟件的使用方法，并各種指令的學(xué)習(xí)編寫簡單的子程序，將源程序文件編譯并上載至實驗儀中顯示結(jié)果。

知識點：

掌握常用編程軟件的使用。在程序運行期間觀察相應(yīng)存儲區(qū)和寄存器中數(shù)據(jù)的變化。

掌握MCS-51單片機的尋址方式。

2 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時數(shù)10學(xué)時。

(2) 實物教學(xué)，增強感性認(rèn)識。

主題二 學(xué)習(xí)情境1

1 學(xué)習(xí)情境：信號燈控制

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 熟練掌握MCS-51單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)。

技能點：要會畫出模塊的流程圖，建立學(xué)生的編程思維；分清各個尋址方式的功能。(DATA PDATA XDATA CODE的訪問方式，地址空間，針對89C52芯片多128Bytes DATA區(qū)的應(yīng)用，實際應(yīng)用中256bytes Data區(qū)的單片機更多)

(2) 能編寫完整的程序。

技能點：會進(jìn)行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。

(3) 會應(yīng)用常見的調(diào)試軟件進(jìn)行程序調(diào)試。

(4) 理解機器周期和指令周期。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

功能一：信號燈的控制1

利用P1口控制8個發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。

點亮8個發(fā)光二極管后單片機空運行。

給片內(nèi)RAM中40H-4FH單元賦值后，將其數(shù)據(jù)傳送給片外50H-5FH單元，最后將56H中的數(shù)據(jù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。

在數(shù)據(jù)區(qū)建立一個數(shù)據(jù)表，編寫程序?qū)⒈碇械牡?個數(shù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。

知識點：

掌握數(shù)據(jù)傳送指令。

掌握MCS-51單片機并口傳送和讀取數(shù)據(jù)時得技術(shù)要求。

MOVX與 MOVC的區(qū)別

功能二：信號燈的控制2

利用并口控制發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。

將累加器中的數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制)轉(zhuǎn)換為BCD碼，個位存入30H，十位存入31H，百位存入32H，最后由P0口輸出個位數(shù)據(jù)，P1口輸出十位數(shù)據(jù)，P2口輸出百位數(shù)據(jù)。

將DPH和DPL中放入兩個小于10的數(shù)據(jù)a和b，編寫程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2-a，并把c通過P0口輸出。

將累加器A中數(shù)據(jù)得高4位和寄存器B中數(shù)據(jù)的低4位相乘后取反，并將其結(jié)果通過P0口輸出。

采用移位指令，實現(xiàn)累加器A中數(shù)據(jù)乘4，寄存器B中數(shù)據(jù)除以2。

知識點：

掌握算術(shù)操作指令和邏輯運算指令。

會畫簡單的流程圖。

會使用軟件正確調(diào)試程序。

功能三：信號燈的控制3

設(shè)計一個延時程序，使與P2.0相連的發(fā)光二極管每隔1秒亮一次。

采用循環(huán)控制，使8個發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍，其中發(fā)光二極管點亮?xí)r長為1秒，熄滅時長為2秒。

知識點：

掌握程序轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令。

會畫簡單的流程圖。

會使用軟件正確調(diào)試程序。

理解指令延時的用法，NOP指令的使用。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時數(shù)12學(xué)時。

(2) 學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項目學(xué)習(xí)。

(3) 采用多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。

(4) 安排項目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實踐活動建議

(1) 訓(xùn)練情境1：交通燈控制

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨立設(shè)計和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實驗

主題三 學(xué)習(xí)情境2

1 學(xué)習(xí)情境

跑馬燈設(shè)計與實現(xiàn)

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 掌握TMOD和TCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置。會計算和設(shè)置定時/計數(shù)器的初值。

(2) 掌握IE和IP專用寄存器各位的定義與設(shè)置。理解中斷的工作過程，熟記中斷入口地址。

技能點：能夠正確使用中斷方式對定時/計數(shù)器進(jìn)行編程；能夠使用中斷方式對外部事件中斷進(jìn)行處理；會畫流程圖，并編寫完整的具有中斷程序；理解電平觸發(fā)中斷、邊沿觸發(fā)中斷的區(qū)別及應(yīng)用；中斷的優(yōu)先級和中斷嵌套的應(yīng)用，中斷現(xiàn)場的保護和恢復(fù)。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

設(shè)計一個個性跑馬燈，能夠完成以下功能：

功能一：利用P2口，用單片機內(nèi)部的定時器采用查詢方式，使8個發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍(亮1秒、滅2秒)。

功能二：用計數(shù)器中斷對按鍵按下的次數(shù)計數(shù)，作為跑馬燈閃爍次數(shù)。

功能三：用外部中斷對正常顯示和閃爍次數(shù)設(shè)定功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

知識點：

掌握定時/計數(shù)器的初始化方法；定時器初值與計數(shù)器初值的計算與設(shè)定。

掌握中斷源與中斷服務(wù)程序的入口地址；中斷相關(guān)寄存器的使用方法；中斷工作過程。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時數(shù)8學(xué)時。

(2) 學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項目學(xué)習(xí)。

(3) 采用項目教學(xué)，多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。

(4) 安排項目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實踐活動建議

(1) 訓(xùn)練情境2：秒表設(shè)計與實現(xiàn)

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨立設(shè)計和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實驗

主題四 學(xué)習(xí)情境3

1 學(xué)習(xí)情境

單片機點對點串口通信

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 了解SCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置，掌握串口初始化的內(nèi)容與步驟。

(2) 會用查詢和中斷方式編寫數(shù)據(jù)通信程序。

技能點：能夠正確地編寫數(shù)據(jù)通信程序。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

設(shè)計一個單片機之間的點對點的通信系統(tǒng)。要求甲機發(fā)送，乙機接收。甲機中按加號鍵，乙機中顯示數(shù)據(jù)加1；甲機中按減號鍵，乙機中顯示數(shù)據(jù)減1

知識點：

掌握與串行口初始化方法。

掌握串行口通信波特率的計算方法。

掌握串行口通信編程的兩種方法。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時數(shù)6學(xué)時。

(2) 學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項目學(xué)習(xí)。

(3) 采用項目教學(xué)，多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。

(4) 安排項目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實踐活動建議

(1) 訓(xùn)練情境3：單片機雙機通信

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨立設(shè)計和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實驗

主題五 學(xué)習(xí)情境4

1 學(xué)習(xí)情境

溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 使用P0、P2口的第二功能，擴展片外數(shù)據(jù)存儲器RAM和片外程序存儲器。

技能點：能夠正確對89C51進(jìn)行片外RAM和ROM擴展；理解并記住MOVX指令的時序圖。

(2) 對89C51的并口進(jìn)行擴展

技能點：能夠正確對89C51的并口進(jìn)行擴展。

(3) 人機接口擴展

技能點：能夠正確地在89C51外連接鍵盤和顯示設(shè)備。

(4) 8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口

技能點：能夠正確選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片，并實現(xiàn)其與單片機的正確連接。

(5) 8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口

(6) 掌握C51程序設(shè)計方法

技能點：能夠正確運用單片機C51語言對單片機系統(tǒng)進(jìn)行編程。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)，要求用C51編寫系統(tǒng)程序，并且該系統(tǒng)滿足以下要求：

功能一：使用89C51擴展一個片外RAM。

知識點：

掌握P0、P2口的第二功能使用方法。

會擴展片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器。

功能二：用兩位七段數(shù)碼管顯示其溫度值。

知識點：

掌握LED的動態(tài)顯示方法。

功能三：用 4*4的矩陣鍵盤，設(shè)置其溫度初值。

知識點：

掌握鍵盤設(shè)計方法。

掌握LED動態(tài)顯示方法。

功能四：具有對環(huán)境溫度進(jìn)行實時測量，當(dāng)外界溫度于設(shè)定溫度時，啟動風(fēng)扇降溫；當(dāng)外界溫度低于設(shè)定最低溫度時，發(fā)出報警聲。

知識點：

掌握A/D轉(zhuǎn)換的方法。

掌握D/A轉(zhuǎn)換的方法。

掌握正確選擇A/D和D/A芯片的方法。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時數(shù)20學(xué)時。

(2) 提高課堂質(zhì)量，上課時要多啟發(fā)學(xué)生，提高他們提出問題、分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生學(xué)會理解記憶的技巧。

(3) 采用項目教學(xué)，多做多練加強學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。

(4) 安排項目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實踐活動建議

(1) 訓(xùn)練情境：人機接口設(shè)計與實現(xiàn)

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨立設(shè)計和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實驗

主題六 綜合訓(xùn)練

使用套件設(shè)計一個最小單片機系統(tǒng)，完成其設(shè)計、繪圖、焊接、編程、調(diào)試工作并撰寫實訓(xùn)報告。

1 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時數(shù)20學(xué)時。

(2) 教師命題，學(xué)生獨立完成。

(3) 采用每組兩人的分組方式。

(4) 集中安排實驗。