单片机接口技术与应用.docx
- 文档编号:25109878
- 上传时间:2023-06-05
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:29.67KB
单片机接口技术与应用.docx
《单片机接口技术与应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单片机接口技术与应用.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
单片机接口技术与应用
9.5单片机接口技术及应用课程(48学时)
学习目标
熟悉单片机的结构、引脚功能及工作原理;熟悉C语言程序的编写方法;能设计以单片机为核心和相关外围电路组成完成特定功能的电路;能根据单片机的工作原理和外围电路的功能要求进行软件设计,会分析程序设计思路和设计方法;达到具有初步的单片机控制应用系统硬件和软件设计能力。
能力描述
知识
技能
素质
1.认识单片机及引脚功能;
2.安装单片机最小系统及实验电路,并认识单片机最小系统的外围扩展电路;
3、编程控制实现点亮单只发光二极管,发光二极管左移、右移和组合显示变化各基本点亮变化的原理;
4.Keil软件和下载软件的使用;
5.用单片机实现各种计数功能;
6.利用单片机的外部中断功能实现对静态显示的数码管实现数的加一和减一的控制(学会单片机中断系统的概念和程序框架,单片机外部中断控制的原理与实现)。
7.利用单片机的外部中断功能实现时钟的中断控制;
8.键盘及键盘控制程序的设计;
9.学会用定时器/计数器编写定时或计数的应用程序;
10.学习什么是单片机的通信,什么是单片机的串口通信和并口通信;
11.会用矩阵键盘实现数字显示功能的控制,学会键盘输入数字,键盘对程序的控制。
12.分析用单片机产生正弦波形的原理;
1.熟练掌握51单片机的各引脚功能;
2.掌握单片机最小系统及各部分电路的功能;
3.认识实验电路板上的主要元器件;
4、懂得单片机端口控制外接彩灯电路的工作原理;
5.会C51程序设计基本知识,会用C51编写简单程序;
6.会使用Keil软件实现C51的编辑、编译和检测所编写C程序,能输出程序的HEX文件;
7.懂得数码管的工作原理,理解数码管的显示编码;
8.理解和编写简易数字钟控制程序。
9.理解中断的概念,认识MCS-51单片机的三种中断源及对应的中断号;
10.掌握中断程序的编写格式,懂得中断服务函数的执行条件和执行过程;
11.懂得机械按键的特性,实现按键的消抖方法;
12.掌握定时器/计数器的原理,懂得定时器/计数器的使用;
13.掌握串行通信的原理,掌握串口通信模式的设置;
14.会用矩阵键盘实现各种功能控制。
1.培养共享知识的能力,即团队合作能力;
2.培养探究知识的能力,即创新能力;
3.培养传播知识的能力,即交流沟通能力;
4.培养获取、领会和理解外界信息的能力;
5.培养语言表达以及对实物分析和判断的能力;
6.培养诚实守信、敬业爱岗、吃苦耐劳的良好职业道德素养。
工作与学习容
工作对象/题材
工作任务的容是什么?
在工作过程中的角色如何?
1.认识单片机原理
2.彩灯是怎样点亮
3.简易数字钟
4.键控彩灯
5.简易频率计
6.单片机双机通信
7.简易波形发生器
8.简易数字电压表
9.移动字幕显示
工具
完成任务需要用到哪些工具和器材?
如何使用这些工具和器材?
1.多媒体课件,配合图片进行讲授;
2.单片机及相关实物;
3.KeilC51编程工具;
4.一些常用仪表;
工作方法
如何完成工作任务?
1.讲授法;
2.展示法;
3.实际动手操作法;
劳动组织
工作是如何安排的?
哪些级别对工作发生影响?
与其他职业或部门有哪些合作与界限?
同时有哪些能力共同发挥作用?
1.分组3-4人;
2.教师提出设计题;
3.学生按组进行分工合作,进行编程实现;
4.参考教材、网络等资料进行总结;
5.写出小组设计结果;
6.写小组设计报告;
工作要求
完成任务时必须满足企业的哪些要求?
顾客有哪些要求?
社会有哪些要求?
要注意哪些法律法规及质量标准?
同行业界默认哪些潜规则和“标准”?
工人自己对工作提出什么要求?
1.能进行熟练的工作交流沟通;
2.具有团结互助、协作的精神;
3.具有分析问题、解决问题的能力;
4.了解信号工工作规与劳动纪律;
5.了解安全作业要求;
6.善于从讨论结果中增长知识。
专业课程标准文本格式
单片机接口技术及应用课程标准
适用专业:
铁道通信信号专业等
1.前言
本课程是铁道通信信号专业的一门专业课。
本课程以就业岗位能力需求调查为依托,以项目为载体,强调单片机应用能力培养,采用知识递进的方式设置课题任务,并采用任务驱动教学模式组织知识技能点。
本课程的目的是通过实践与理论教学相结合的方法,通过具体任务实例,从提出任务入手,分析解决任务的思路,提出硬件和软件设计方案,最终达到任务要求的实现。
1.1课程定位
课程以广泛应用的MCS-51单片机为核心,介绍单片机的基本功能、基本应用和系统的开发。
在教学过程中,建议对单片机部结构及单片机指令采用“黑匣子”的方式略讲或不讲,以C语言作为单片机的编程语言,直接采用语句驱动单片机引脚。
本课程容包括MCS-51系列单片机的外部结构、引脚功能和由其组成的单片机系统。
首先制作一块单片机实验电路板和相关的连接线,然后,从最简单的点亮彩灯开始,介绍单片机的端口应用、中断系统、定时器、串行口,以及单片机系统设计中必不可少的键盘、显示器,单片机间的相互通信应用,单片机系统与外部电路A/D和D/A转换技术的应用及程序设计。
最后介绍了单片机的简单系统开发应用举例,作为项目建设和工程开发的前期例程,为开发单片机应用系统提供经验。
1.2课程设计
1.2.1课程设计理念
本课程以项目式设计,以任务驱动型教学。
从单片机小系统认识、安装、调试入手,逐步达到能熟练掌握单片机的模块功能,会设计硬件电路,会设计软件程序,能进行仿真,基本掌握单片机的应用开发方法。
然后完成整个项目设计和制作。
在现代电子技术应用方面,在过去将单片作为电子专业的专业课程,而在劳动与社会保障所设计的应用电子技术专业教学大纲中,已将单片机应用技术作为应用电子技术专业的基础课,是应用电类专业的必修课。
电子信息类专业都开设单片机应用技术课程,对于高职高专学生来说学习较为困难,如何降低学习难度,提高学习积极性,让学生热爱单片机应用技术的学习,在快乐中学习,本课程的开设力图使学生从感性认识到理性认识,通过实践认识去帮助对理论的理解,把理解了的理论知识再应用指导实践这样的教学方法,使学生学好单片机应用技术并获得较好的专业技能。
本课程采用自己编写的任务驱动型教材。
1.2.1课程设计思路
在多年的教学实践中,应用从实践到理论,再将理论应用于指导实践的教学方法,学生普遍反应教学效果好。
特别是对现在的高职教育,学生基础较差,通过这种教学方法,使学生把不易理解的单片机应用技术基本知识,变得更易理解。
通过教学使学生更加热爱单片机应用技术,立志学好单片机应用技术。
在教学学习后,到企业参观见习,再到企业生产实习,参与企业生产设计。
通过教学实践,学生都能较好地掌握所要求的实践技能,并能获取相应的技能证书。
2.课程容和要求
教学时间安排:
48学时
典型工作任务的描述
1.认识单片机
2.点亮彩灯
3.简易数字钟
4.键控彩灯
5.简易频率计
6.单片机双机通信
7.简易波形发生器
8.简易数字电压表
9.移动字幕显示
10.课程设计(实训)
学习目标
熟悉单片机的结构、引脚功能及工作原理;熟悉C语言程序的编写方法;能设计以单片机为核心和相关外围电路组成完成特定功能的电路;能根据单片机的工作原理和外围电路的功能要求进行软件设计,会分析程序设计思路和设计方法;达到具有初步的单片机控制应用系统硬件和软件设计能力。
工作与学习容
工作对象/题材
1.认识单片机
2.彩灯是怎样点亮
3.简易数字钟
4.键控彩灯
5.简易频率计
6.单片机双机通信
7.简单的波形发生器
8.简易数字电压表
9.移动广告的制作
工具
1.多媒体辅助教学。
教学基本采用CAI课件教学,个别实例采用录像教学,前者主要解决学习的难点和重点容的学习;后者主要解决学习中的规容和实例演示教学容。
2.网络课件辅助教学。
利用已有网络课件,让学生预习和复习。
工作方法
1.讲授法;
2.展示法;
3.实际动手操作法;
劳动组织
1.分组3-4人;
2.教师提出设计题;
3.学生按组进行分工合作,进行编程实现;
4.参考教材、网络等资料进行总结;
5.写出小组设计结果;
6.写小组设计报告;
工作要求
1.在本课程之前开设模拟电子技术、数字电子技术。
2.本课程的教学中注意以学生为中心,做到教师边讲解、边演示,学生边学习、边练习实践,并注重培养学生的分析问题和解决问题能力,培养学生具有应用开发能力。
3.教学中,任课教师应根据本学校设备及学生的具体情况进行教学,既可利用学校现有设备进行教学,也可直接采用推荐教材中介绍的单片机实验电路进行教学,并且具有成本低,能收到很好的教学效果。
4.在教学实施过程中,教师可以不受教材所限,多联系生产实际和相关课程,选用一些更合适的应用实例进行讲解,以提高学生解决实际问题的能力。
5.教学中应根据学生情况掌握好讲练比例,要充分利用多媒体设备、实验设备和学生具有的实验电路等进行直观教学。
6.教师可根据实际需要,对教学大纲中的教学要求、教学容和课时进行适当调整。
学习组织形式与方法
本课程采用以项目带任务,以任务实现项目的课程设计方案。
针对高职学生学习单片机较为困难的实际,如何降低学习难度,提高学习积极性,让学生热爱单片机应用技术的学习,在快乐中学习,本课程的开设力图使学生从感性认识到理性认识,通过实践认识去帮助对理论的理解,把理解了的理论知识再应用指导实践这样的教学方法,为使学生学好单片机应用技术并获得较好的专业技能。
采用“实践——理论——再实践”的课程设计模式。
在教学方法上采用任务驱动:
任务设计(教材或教师设计)→任务准备(教师课前准备实现任务)→任务呈现(教师演示所要实现的任务的效果和目的要求)→分析任务(学生讨论,教师引导)→任务实现方案(学生提方案,教师作评价)→任务实现方案优化(教师引导,学生选优)→归纳总结知识点和技能点(师、生共同)→布置新任务(学生课后完成任务和要求),这样一个教学实施过程。
1、课堂教学
每堂课有一个具体的教学任务,由任务提出—解决方法—硬件设计—软件分析--程序框图--编程实现--程序编译--写入操作--实验验证(或仿真验证)--修改完善的设计流程。
这样一个循环过程的任务驱动教学,有充分的让学生动脑和动手过程,让学生从构思到设计,验证并修改,直到完成所提出的课题任务。
边学边练,在教师指导下边教学边演示,边让学生修改程序,修改设计思路和设计方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。
注重培养分析问题和解决问题的能力,从教学过程上和教材练习上都是提出任务让学生去任务、去解决问题。
教材的每一个任务后给出的练习是让学生去分析所学过容,去完善一些还未做完的任务,在已有的知识基础上去设计一些更完整和更实用的设计任务。
2、项目实施
分组完成项目,既要做出项目,也要写好实训报告。
项目是对学生综合设计能力的培养和锻炼,同时要求写好实训报告,一是有利于学生对所学知识进行总结;二是对培养学生的科学态度,实事求是的写出自己实验测试的结果,并对结果进行科学的分析,得出正确的结论;项目实施也是团队精神的锻炼和提高。
3、实训操作演示教学
由教师进行操作要领的现场演示、并将每一个细节进行分解,使学生能详细的观察,并现场进行操作,然后由教师进行要领分析评比。
4、工厂参观学习
现场参观工厂生产实际,了解生一些在生产单片机的应用情况,提高学生学习兴趣,到企业参观见习。
5、网络课件辅助教学。
利用已有网络课件,让学生预习和复习。
利用多媒技术讲解单片机应用技术理论和程序设计知识,在实验室开展理论与实践结合的教学。
基本原理,基本方法,在课堂教学中完成。
6、作业与考核
⑴每个任务都给学生留有提高练习,课外设计。
⑵考核采用理论与实践相结合的考核方法,课程设计作为实践考核容,笔试作为理论考核容。
项目考核按设计考核表一项项测试打分,报告占30%。
学业评价
本课程根据岗位对学生能力的要求,把考核学生的实际能力列入考核的主要方面。
以书面考试和能力评价相结合,即以笔试、实训相结合的考核方法。
每一工作任务都进行评价,每一个项目进行一次考核,理论知识考试采取闭卷或论文报告相结合综合评分。
课程问题讨论考核采取现场讨论考核的方式,由专兼职教师组成考核小组,针对每一个项目进行考核;同时为了培养学生良好的工作态度,将平时表现、出勤等纳入综合素质,按一定的比例计入总成绩。
改革传统的由一次期末考试进行评价的考核方式,注重学生学习任务实施过程评价,将整个课程考核分为两个部分:
学习任务过程评价和期末考试综合评价。
学习任务评价表
任务评价表
学习领域名称
单片机接口技术及应用
任务名称
评价容
标准分值(分)
自我评价20%
任务小组评价30%
教师评价50%
任务的准备及实施
分值
是否清楚任务容与要求
10
计划、方案设计的合理性
15
记录是否及时完整
10
对待任务的态度
15
任务协作与完成情况
任务完成度
10
小组的协作情况
15
任务完成质量
10
任务报告书是否及时完成
15
汇总
100
成绩
成绩确认
学生签字
教师签字
学习小组长签字
时间
课程考试评价表
评价容
过程评价
综合答辩
综合素质
分项成绩
总分
70%
分值
20%
分值
10%
项目1评价
项目2评价
项目3评价
评价汇总
(成绩)
3.学习情境设计
学习情境
学习目标
学习容
评价建议
学时
教学建议与说明
1.认识单片机
1.熟悉51的PDIP40,TQFP44和PLCC44三种封装形式,熟练掌握51单片机的引脚功能;
2.掌握单片机最小系统及各部分电路的功能;
3.认识实验电路板上的主要元器件:
单片机、晶体振荡器、锁存器74HC573、MAX232芯片、数码管显示电路、发光二极管显示电路、键盘电路、排阻等元件。
4.会正确使用压线钳,制作连接线和下载线的插头。
熟悉下载线的作用和使用方法。
1、认识单片机AT89S51及引脚功能;
2、安装单片机最小系统及实验电路,并认识单片机最小系统的外围扩展电路;
3、正确无误地安将实验电路板和下载线,并进行检查。
4
1、着重AT89S51引脚功能介绍;
2、从电路安装中熟悉单片机最小系统和外围实验电路;
3、达到初步理解单片机最小系统和电路的基本工作原理。
2.彩灯是怎样点亮
1、懂得单片机端口控制外接彩灯电路的工作原理;
2、会C51程序设计基本知识,会用C51编写简单程序;
3、会使用Keil软件实现C51的编辑、编译和检测所编写C程序,能输出程序的HEX文件;
4、会使用软件将C51的编译出的HEX文件下载到单片机,并运行观察效果。
1、彩灯电路的工作原理;
2、编程控制实现点亮单只发光二极管,发光二极管左移、右移和组合显示变化各基本点亮变化的原理;
3、由所给任务,分析控制程序的编写;
4、Keil软件和下载软件的使用。
4
1、建议采用:
提出任务→分析任务→单片外围电路设计分析→单片程序设计分析→完成任务→方法归纳总结→提高训练和练习的教学过程。
2、在分析任务的完成任务的过程中,由教师指点,学生操作。
分析讲解完成,学生操作训练完成,再由学生总结方法和体会,完成复习和提高任务。
3、教学可用书中介绍的编译软件和下载软件,也可选用其它相关应用软件。
3.简易数字钟
1、懂得数码管的工作原理,理解数码管的显示编码;
2、会LED数码管的静态显示的控制方法;
3、会LED数码管的动态显示的控制方法;
4、懂得数码管显示容和变量取值之间的关系;
5、理解和编写简易数字钟控制程序。
1、用LED数码管的静态显示和动态显示;
2、用单片机实现各种计数功能;
3、实现简易数字钟。
4
1、注意利用数码管显示与前面发光二极管显示有相似之处;
2、循序渐进介绍计数和显示;
3、注意让学生理解动态显示原理和实现的方法,后面教学还将应用这方面的知识。
4.键控彩灯
1、理解中断的概念,认识MCS-51单片机的三种中断源及对应的中断号;
2、掌握与中断相关的特殊功能寄存器TCON、IP、IE;
3、掌握中断程序的编写格式,懂得中断服务函数的执行条件和执行过程;
4、掌握外部中断的设置和对应的中断响应条件,会编写对应的中断服务程序;
5、会外部中断的简要扩展应用;
6、懂得机械按键的特性,实现按键的消抖方法;
7、懂得单键控制功能的原理,会完成控制程序的编写;
1、什么是中断,什么是单片机的外部中断,如何实现中断;
2、利用单片机的外部中断功能实现对静态显示的数码管实现数的加一和减一的控制(学会单片机中断系统的概念和程序框架,单片机外部中断控制的原理与实现)。
3、利用单片机的外部中断功能实现时钟的中断控制。
4、键盘及键盘控制程序的设计;用单键实现显示控制
4
1、中断在理解上是一个教学难点,建议举例时多分析,让学生多思考、多提问,探索更易理解的教学方法和手段。
2、建立特殊寄存器的概念,适当介绍特殊寄存器,让学生逐步认识、理解和正确应用特殊寄存器。
3、强调中断服务程序和其他程序之间的数据是通过全局变量进行传送。
5.简易频率计
1、掌握定时器/计数器的原理,懂得定时器/计数器的使用;
2、能用定时器/计数器编写定时程序及计数程序,会设置定时器/计数器中断的初始值。
1、定时器/计数器的工作原理和中断相关寄存器的设置;
2、学会用定时器/计数器编写定时或计数的应用程序;
3、用部定时器/计数器实现简易频率计。
4
1、注意区分外部中断和定时器/计数器中断的区别;
2、建议将课题二和课题三中的容用举例、练习或作业的形式,用定时中断服务程序的方式重新编写程序实现,让学生更易于掌握定时器的使用。
3、注意教材中为了学习方便,用了AT89S52,教学中简要介绍AT89S52与AT89S51的区别。
6.单片机双机通信
1、掌握串行通信的原理;
2、掌握串口通信模式的设置;
3、能编写串口通信程序;
4、懂得矩阵键盘的识别原理,会实现矩阵键盘扫描程序的编写;
5、会用矩阵键盘实现各种功能控制。
1、学习什么是单片机的通信,什么是单片机的串口通信和并口通信;
2、理解数据从一个单片机将数据传输给另一个单片机的原理和方法;
3、学习串行通信的原理,理解串口工作模式,现串口通信的相关寄存器设置和学习写串口通信程序。
4、会用矩阵键盘实现数字显示功能的控制,学会键盘输入数字,键盘对程序的控制。
6
1、随着学习难度的增大,注意学生对通信原理的理解;
2、注意通信数据的结构和传输时序图的认识和理解。
3、强调串口仅能实现数据的传送,与传送的数据无关;
4、主要是让学生理解键盘控制原理和键盘编程。
7.简单的波形发生器
1、熟悉常用D/A集成电路与单片机的连接;
2、理解单片机输出数字信号,由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号的工作原理;
3、能按要求编写程序驱动D/A工作。
1、复习D/A的工作原理;
2、分析用单片机产生正弦波形的原理;
3、查表法程序的编写。
4
1、注意对D/A(DAC0832)的工作原理和引脚功能的认识和理解。
注意D/A的工作频率围;
2、串行D/A(DA5541)的引脚功能认识和工作原理的理解。
8.简易数字电压表
1、理解A/D的工作原理,了解常用A/D(ADC0809)集成电路与单片机的连接。
2、能查询方式和中断方式编写程序驱动AD工作。
3、实现数据转换并显示需要显示的输入电压或传感器的模拟量。
1、什么是A/D及A/D工作原理;
2、在单片机控制下,测试输入模拟电压的工作原理;
3、编写单片机实现数字电压表的控制程序。
4
1、注意A/D的工作频率围;
2、注意单片机与A/D之间电路连接与工作原理。
9.移动广告的制作
1、了解点阵显示器件的工作原理;
2、掌握单片机与汉字显示器件的连接;
3、能编写对应的字符显示驱动程序。
1、用单片机实现点阵字符显示。
2、用单片机实现汉字显示。
3、用单片机实现移动字幕汉字显示。
4、熟悉点阵汉字和液晶显示原理,能用点阵LED和LCD实现汉字显示。
6
1、注意点阵数据的获取方法;
2、在时间较少和实验条件不具备的情况下,LCD可简单介绍。
3、如果可能,加入串口控制显示容,利用计算机控制显示容。
4、实施建议
4.1教材编写
1.教材建设
1.1教材建设的指导思想与目标
教材建设的指导思想是:
全面贯彻国家教育方针,面向现代化,面向世界,面向未来。
认真贯彻教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》(教高〔2000〕2号)和《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高〔2006〕16号)文件精神,紧密结合高等教育发展和教育教学改革新形势,进一步加强组织领导,深化教材建设与管理改革,全面推进素质教育,实施精品战略,抓好重点规划,注重专业配套,加强教材选用管理。
结合我校学科优势及精品课程建设,加大支持力度,力争编出一批代表我校学术水平的精品教材。
学校教材建设工作的目标是:
建立适应教育教学改革和发展,反映现代先进科学技术文化水平,符合高素质、创新型人才培养目标,具有我校特色,以国家规划教材为重点,门类齐全,适应培养面向21世纪的高素质、创新型人才需要的高等教育教材体系。
1.2教材建设的任务
(1)更新观念,深化改革
教材建设要更新思想观念,深化改革,教材改革要反映教学改革成果,教材要适应多样化的教学需要,把握好新世纪教学容和课程体系的改革方向,注重素质教育和创新能力与实践能力的培养,为学生知识、能力、素质协调发展创造条件。
(2)突出重点,保证质量
在教材建设工作中树立精品意识,增强质量意识,抓好重点规划,着重搞好公共基础课、专业基础课和专业主干课教材建设,并结合我校优势学科、特色学科及精品课程建设,注意选择并安排部分基础好的优秀教材,逐步形成精品教材。
抓好体现新世纪教学容和课程体系改革成果的教材,解决教学急需填补学科空白的新教材。
(3)扩大品种,合理配套
为完善大学生知识结构,促进其个性发展,适应全面推进素质教育的需要,既要有风格、形式多样化的教材,扩大教材品种,又要实现教材系列配套。
同一专业的基础课、专业基础课、专业主干课教材要配套;同一门课程的基本教材、辅助教材、教学参考书也要系列配套。
有条件的应做到文字教材与电子教材同时规划、协调发展,抓好软件教材的建设,积极编制精品课件。
处理好教材统一性与多样化,基本教材与辅助教材、教学参考书,文字教材与软件教材的关系。
(4)加强教材选用管理,保证高质量教材进入课堂
本着编选并重、择优选用的原则大力推动高质量教材的选用,积极选用近三年出版的、高质量的新教材、高质量的国家规划教材。
加强国外教材的引进工作,要根据教育部引进国外教材的原则与要求,结合我校专业(课程)建设的需要,通过深入调查、专家论证,引进国外优秀的、具有先进科学技术水平的原版教材进课堂,促进原版教材在学校的推广。
2.参考书
(1)郝瀛.铁
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 接口 技术 应用
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)