单片机应用技术课程整体教学教案

《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：自成留忠制定时间：2016.1.16电子信息职业技术学院一、课程基本信息一、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。

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。

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；（4）能编制出智能电子产品、智能控制的总体设计方案；（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、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。

三、课程容设计：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，采用企业真实工作任务，通过Proteus仿真软件设计和C语言编程，实现在计算机上完成从单片机电路设计、软件设计、调试与仿真一气呵成，同时在每个项目中融入了元器件焊接组装、软硬件调试，真正实现从概念到产品的完整设计与制作。

本课程容与职业岗位标准密切接轨，从职业岗位技能出发，课程容分为技能基础、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，其能综合应用是停课一周进行，如图3所示。

图3 课程容组织设计总课时在90学时左右，用11个智能电子产品和智能控制项目作为载体组织教学容，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。

本课程容安排如表2所示。

表2 课程容安排表技能基础训练 技能提高训练 技能综合训练技术逐渐综合难度逐渐增加四、能力训练项目设计五、项目情境设计六、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1.1 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Keil C51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：1.1.1 用Proteus设计第一个LED控制电路Proteus是英国Labcenter Electronics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，也是目前较先进的单片机和嵌入式系统的设计与仿真平台。

它实现了在计算机上完成从原理图与电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB的完整的电子设计、研发过程。

1．点亮一个LED电路按照工作任务要求，点亮一个LED电路由AT89S52单片机最小系统和一个LED电路构成。

LED点亮电路设计如图1-1所示。

R1 10k C130pFC230pFX1CRYSTALC3 10uFXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89S52D1LED-REDR2220图1-1 LED点亮电路在LED点亮电路中，LED的阳极通过220限流电阻后连接到5V电源上，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。

P1.0引脚接LED的阴极，P1.0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ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→Proteus 7 Professional→ISIS 7 Professional，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LED.DSN”；（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。

1.1.2 用Keil C51设计第一个C语言LED控制程序Keil C51是德国Keil软件公司开发的基于8051 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 核单片机的主流工具。

Keil C51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P1.0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P1.0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 <AT89X52.H> //包含AT89X52.H头文件sbit LED=P1^0; //定义LED为P1.0引脚void main (void){LED=0; //P1.0引脚输出低电平点亮LEDwhile(1);}程序编程说明：（1）“#include <AT89X52.H>”语句是一个“文件包含”处理，是将AT89X52.H头文件的容全部包含进来。

这里程序中包含AT89X52.H头文件的目的是为了要使用P1^0这个符号，即通知C编译器，程序中所写的P1^0是指AT89S52单片机的P1.0引脚。

（2）P1.0不能直接使用，这里用“sbit LED=P1^0;”就是定义用符号LED 来表示P1.0 引脚，也可以起P1_0 或P10一类的名字。

（3）“LED=0;”语句是使P1.0引脚输出低电平，点亮发光二极管LED。

（4）“while(1);”语句的表达式是1，也就是说while语句的表达式始终为真，进入死循环，LED始终点亮。