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我国单片机技术的应用及发展趋势_黄广林
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《单片机技术应用》是电子电信专业的公共平台课程，是解决该专业中在制造业方面培养电子设备的维修、调试、开发及电子自动化方面培养智能化仪表和过程控制系统的高级应用人才问题。是一门理论性、实践性和实用性都很强的课程。学生在修完“数字电路基础”、“模拟电路基础”、“C语言”等课程后，通过单片机技术应用在项目工作过程应用的学习，培养学生对单片机控制设备和电子产品的设计、调试和维修能力，掌握电子电信技术的基本技能，培养学生创新意识和实践能力，以适应本专业发展的形势，为后续课程的学习和形成职业能力打好基础。
本课程面向学生就业工作岗位，培养工业控制设备和产品调试、维修、设计、改造等职业能力，以掌握实际操作技能为目的，使学生逐步熟悉单片机技术的应用领域，为学生以后从事相应领域的工作打下坚实的基础。
《单片机技术应用》课程标准&课程编码： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&课程类别：&技术平台适用专业：电气专业群 &&&&&&&&&&&&&&&&开设时间：&第4学期 参考学时： 56 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&学分：3.5 &一、课程定位和课程设计1.课程定位《单片机技术应用》是自动化专业的公共平台课程，是解决该专业中在制造业方面培养设备的维修、调试、开发及工业自动化方面培养智能化仪表和过程控制系统的高级应用人才问题。是一门理论性、实践性和实用性都很强的课程。学生在修完“数字电路基础”、“模拟电路基础”、“C语言”、 “电控PLC”等课程后，通过单片机与嵌入式技术在项目工作过程应用的学习，培养学生对单片机控制设备和电子产品的设计、调试和维修能力，掌握电气自动化技术的基本技能，培养学生创新意识和实践能力，以适应电气自动化技术专业发展的形势，为后续课程的学习和形成职业能力打好基础。本课程面向学生就业工作岗位，培养工业控制设备和产品调试、维修、设计、改造等职业能力，以掌握实际操作技能为目的，使学生逐步熟悉单片机技术的应用领域，为学生以后从事电气自动化控制应用领域的工作打下坚实的基础。2.课程设计思路本课程标准在设计上本着懂方法，重应用的总体思路，突出体现职业教育的技能型、应用性特色，着重培养学生的实践应用技能，力求达到理论方法够用，技术技能过硬的目的。采用任务驱动法，以学生主体，将能力培养贯穿教学全过程，并结合课程的教学，培养学生实事求是的科学态度和分析问题、解决问题的能力及创新精神。鉴于本课程的服务面向与定位，本课程标准在设计过程中，通观考虑自动化专业对电机与电气控制技术知识的需求特点，以能力本位的培养目标、过程导向的课程开发和行动导向的教学过程为指导思想，围绕技术应用能力培养这一高等教育的核心目标，结合课程本身的特点，明确本课程是按工作过程为主线设计的任务驱动型课程，并据此构筑课程教学体系与教学内容，通过项目引领和任务驱动，并配以案例分析进行教学。课程按典型工作任务系统化设计，并围绕预设能力目标针对学习目标、工作任务、能力要求、教学内容、活动设计和建议学时等方面制定了参考标准。课程内容的学习，注重学生实际应用技能，主要发展学生认知、归纳分析、迁移的能力。&二、课程目标1 课程总目标（1）以学生为主体通过布置任务、分组讨论、资料采集、团队合作等方式，使学生的自我发展能力、自我管理能力、人际交往及团队意识、职业能力水平和职业素质得到全面发展。（2）通过本课程及其实践环节的教学使学生获得以下知识和能力：基于电子产品系统开发过程为载体，引入行动导向的项目任务教学，使学生通过“边做边学，学做结合”，掌握单片机和嵌入式系统应用的基本技术、专业技能和相关理论与工作过程，培养勇于创新、善于沟通、团结合作的职业品质；掌握单片机技术分析与项目实践的设计、安装、调试、排故等完整工作实践方法。培养针对典型产品的调试维护等职业能力，培养项目实施过程中的安全、环保、成本、产品质量、团队合作等意识和能力。2．本课程的能力培养目标&1）（1）自学（2）（3）职业道德和、精益求精；（4）培养学生收集信息、正确评价信息的能力；（5）培养学生展示自己的技能目标的能力。）（1）（2）（3）的社会适应与应变能力（4）、成本、；（5）培养学生提高可信度的能力；（6）培养学生接受新事物的能力。）（1）熟悉常用电子元器件的性能、特点、主要参数、识别与检测方法；（2）数字逻辑电路制作与测试能力；&（3）单片机C语言开发能力；（4）单片机产品设计、调试、维修、改造能力；（5）能对简单电子产品进行调试；（6）资料查询、收集、分析、归类应用能力。3．具体目标（课程预设能力目标的阐述）（1）知识与技能目标本课程的教学应以培养电气自动化技术应用能力为主线，着重培养学生的动手能力及分析问题和解决问题的能力。使本课程不仅为专业课学习打好基础，为维修电工考证服务，而且直接地为培养职业能力服务。在教学过程中，知识点的阐述应围绕“任务”进行，要在通俗易懂、学以致用上下功夫，重在教学生学会单片机技术、智能控制方法、电子线路应用的实际应用，掌握基本分析方法，对单片机的内部机理不必讲解过细，淡化理论推导和数值计算，对工作原理以定性分析为主。（2）过程与方法目标本课程在教学过程中，突出学生主体，采用项目教学，启发学生善于观察、自主思考、独立分析问题与解决问题。通过以学生为主体的学习，使学生在观察、思维、推理与判断、分析与解决问题能力方面有明显的提高，对社会组织管理的分析处理能够利用所学原理与方法举一反三正确、灵活运用，体现注重实际应用技能的培养目标。（3）情感态度与价值观目标在教学过程中，采用角色扮演教学、情境教学、案例教学等方法。注重基础应用性，从理论的传授过渡到方法的学习。通过本课程的学习使学生掌握单片机技术的基本思维方式及实践技术，鼓励学生积极参与案例分析、方案制定。也注重理论新颖性，使本课程具有观念新、易学习的特点。还注重趣味性，密切结合高等学生的特点，寓教于乐，通过与课程内容紧密配合的课堂活动（讨论、模拟工程分析等），丰富教学内容，调动学生学习的兴趣，激发他们学习的热情，培养学生的主体意识、问题意识、开放意识&、训练意识、互动意识、交流意识，使学生真正成为学习的主人、课堂的主人，获得应有的收获。三、课程内容与要求课程内容选取的依据主要考虑知识融入、顺序、关联，学生能力的培养及科技技术的现状。分析学生就业的工作岗位与从事的职业特点，设计了以认知过程为主线，以3个功能认知开发过程为学习项目，这些学习项目又由不同侧重、不同难度的案例任务组成。采用基于任务开发过程的教学方法进行教学与考核。表3-1 内容描述序号教学项目任务名称学习目标参考课时1第1章单片机1单片机引脚及功能2 &单片机内部功能模块3工作频率掌握单片机端口应用及编译软件Keil、仿真软件Proteus的操作;单片机芯片内外结构， &62第2章单片机高级语言设计1 &C与C512 C51常用运算符3 C51基本语句4 C51数据类型5 C51存储器类型6 数据存储器类型7 程序存储器类型8C51程序基本结构9 C51重要库函数10 C51 标识符与运算符11 C语言标识符12运算符及优先级掌握单片机高级编程语言基本概念，学会编程方法和调试方法。63第3章单片机应用系统的接口（部件）设计1最小系统2复位电路3时钟、振荡电路4 LED显示5数码管静态显示6数码管动态显示7独立键盘8行列（矩阵）键盘9外部中断应用10定时器中断应用11数模转换12串行通信掌握数据的读、写。掌握系统电路的设计、调试、测试。掌握动态、静态数码结构、特点与控制; 独立、矩阵键盘结构、特点与识别；中断概念；外部中断与定时器的应用。掌握系统电路的设计、调试、测试。掌握单片机串行通讯方式、控制，电路中不同类型信号与单片机的接口、编程与调试。掌握系统电路的设计、调试、测试。44合计56四、课程实施1.教学条件（1）软硬件条件由于本课程是一个实践性很强的课，需要有1/3以上的时间在实验室内完成。需要有单片机实验平台和电脑。在电脑中需要有keil和 proteus 软件。（2）师资条件上课的教师必须有相关模电、数电的知识，能设计相关应用电路，具备C语言编程的能力，有从事过单片机开发的经历，最好有带电子设计大赛或指导学生创新发明的经验。2.教材选用和编写建议（1）教材选用。戴娟、倪瑛 单片机技术应用 高等教育出版社2015（2）教材编写原则与要求。具体教材编写依据《南京工业职业技术学院课程教学设计规范》进行课程整体教学设计及各教学单元设计。本课程标准规定本课程全部教案按年度版本进行管理，教材必须根据教学实践及学生学习条件的变化，由课程教学团队根据“信息反馈、团队反思、成员共享”的原则，对课程全部教材进行一次修改完善，形成当年更新版本用于下一年度的课程教学，并撰写年度改版总结报告存档备案。（3）教材、教学参考资料使用建议。在掌握C语言编程的基础上，推荐以下参考文献唐俊杰《微型计算机原理与应用》 &吴坚《单片机C语言》 北京航空航天出版社 &年月朱永金 单片机技术基础（C语言）劳动 &3.教学方法建议在教学方式上，广泛采用角色扮演教学、情境教学、任务驱动教学等方法，通过3个章节学习及任务的实施，从简单到复杂、从易到难、直观生动地展示所要教学的内容。课程内容的教学要求必须以学生自主学习为主，教师的讲授与辅导为辅。即老师指导下，学生确定研讨主体、自主学习、展开研究讨论，用以开拓思路、锻炼思维、培养能力、创新观念的学习行为。学习过程是在教师指导下通过学生的学习行为来完成的。它为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题、创新和应用的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种渠道，将自己所学知识应用于解决实际问题，并且给学生留下足够反思、创新的余地和空间。学生的学习时间从上课时间延伸到课前、课后。学习地点可能是图书馆、实验室、专业教室、实训中心或工厂车间。4.教学评价（1）注重对学生学习过程的评价对学生学习过程的评价，包括参与讨论的积极态度、自信心、实际操作技能、合作交流意识，以及独立思考的能力、创新思维能力等方面，如：是否积极主动地参与讨论和分析；是否敢于表述自己的想法，对自己的观点有充分的自信；是否积极认真地参与模拟实践和应用实践；是否敢于尝试从不同角度思考问题，有独到的见解；能否理解他人的思路，并在与小组成员合作交流中得到启发与进步；是否有认真反思自己思考过程的意识。（2）恰当评价学生的理论知识与实际操作技能本课程强调对理论知识的应用，在评价学生学习效果时，要侧重实践能力的考察，对本课程就是要侧重于实际操作能力的考察。通过参与课堂讨论的质量、分析能力、对新知识的接受和消化能力、学习迁移能力等多方面，与基础理论知识考核结合评价学生的学习效果。实际操作能力与理论知识考核以4:6的比例给予最终评定。（3）重视对学生的启发对学生进行启发式教学。对每模块知识点的学习时，通过设置的工作任务内容和学习过程，从管理者或信息使用者的角度提出问题，启发学生思考、分析、判断，最后教师加以归纳、总结。在学生思考和分析时，教师要注重引导和提示。最终达到学生“独立（或换位）思考——分析、推理、选择——归纳整理、深刻理解——吸收创新”逐层递进的能力目标。（4）评价手段和形式要体现多样化在呈现评价结果时，应注重体现综合评价和要素评价。对学生的评价要区分课程考核评价（60%）和实际操作技能考核评价（）两份成绩，其中课程考核评价分为考试成绩和平时成绩两个部分（、）。课程考核评价中的考试成绩按照理论教学中知识的预期成果要求用笔试与答辩方式进行考核，其成绩占总成绩的。平时成绩的考核评价通过课堂教学各种不同教学活动方式下的表现记录进行综合评定，其成绩占总成绩的20。实际操作技能考核评价是通过对学生实践成果反映出的能力水平与职业态度进行考核，其成绩占总成绩的0。5.课程资源开发与利用（1）学习资料资源：本课程开发的相关教辅材料、多媒体课件、实训工作规范、网络资源、计算机软件项目资料等均为课程教学资源。（2）信息化教学资源：校内有单片机精品课程网站、校外有国家应用电子资源库《单片机技术》课程网站等。（3）课程资源的开发建议望不断完善网站内容和案例，与时俱进。（4）课程资源的使用建议内容符合课程标准要求，教学目标明确，取材合适；符合认知规律，逻辑性强，利于学生知识与能力的建构；媒体资源使用恰当，和传统教学方法相得益彰，互动性好；文字、符号、公式、计量单位符合国家标注或惯例；教师教学中不能过分依赖课件，尤其是文字表述内容。五、其它说明．本课程的教学要不断摸索适合高等教育特点的教学方式。紧密围绕项目，采取灵活的教学方法，启发、诱导、因材施教，注意给学生更多的思维活动空间，发挥教与学两方面的积极性，提高教学质量和教学水平。在规定的学时内，保证该标准的贯彻实施。．教学过程中，要从高等教育的目标出发，了解不同专业对电机与电气控制技术知识的需求，注意与有关课程相配合，把握好“项目必需、够用为度”的原则，还要适当兼顾学有余力学生所需知识点的教学。3．5电机与电气控制技术&
C语言、数电、模电、电子CAD
《微型计算机原理与应用》 &唐俊杰 编著《单片机C语言》 吴坚 主编&北京航空航天出版社 &2008年月《单片机技术基础（C语言）》朱永金 劳动 2007
汇聚各省在线开放课程，促进优质教育资源共享。
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嵌入式应用行业在生活中都有哪些？
如今，随着IT行业的火热，嵌入式成了IT行业热门之一，嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。嵌入式系统不能使用通用型计算机，而且运行的是固化的软件，用术语表示就是固件(firmware)，终端用户很难或者不可能改变固件。在生活中，我们常用到的嵌入式应用行业是比较广泛的，嵌入式在当今的火热，这几点是我们离不开的。
　　机器人　 　随着嵌入式系统和机器人技术的普及和发展，机器人本体功能越来越趋于模块化、智能化、微型化。同时，机器人的价格也在大幅度下降，使其在军事、工业、家庭和医疗等领域获得更广泛的应用。例如，国内最近开发了一种“医疗服务机器人”，其核心部件主要由CPLD和多个EMCU组成。它可将大脑脱离机器人本体并置于母环境中，采用无线通信与本体进行交互;而服务机器人本体中的小脑具体实现接收机器人大脑发出的各种命令，控制机器人各个执行和感知机构，进而实现机器人本体各个功能模块之间相互协调配合的功能。
　　军事国防领域　　& &军事国防历来就是嵌入式系统的重要应用领域。20世纪70年代，嵌入式计算机系统应用在武器控制系统中，后来用于军事指挥控制和通信系统。目前，在各种武器控制装置(火炮、导弹和智能炸弹制导引爆等控制装置)、坦克、舰艇、轰炸机、陆海空各种军用电子装备、雷达、电子对抗装备、军事通信装备、野战指挥作战用各种专用设备等中，都可以看到嵌入式系统的身影。使用嵌入式技术的武器曾为美军在伊拉克战争中发挥重要的作用。
　　医疗仪器　　& &嵌入式系统在医疗仪器中的应用普及率极高。在设计过程中，根据需要对嵌入式系统重新编程，可避免前端流片(NRE)成本，减少和ASIC相关的订量，降低芯片多次试制的巨大风险。此外，随着标准的发展或者当需求出现变化时，还可以在现场更新，而且设计人员能够反复使用公共硬件平台，在一个基本设计基础上，建立不同的系统，支持各种功能，从而大大降低生产成本。使产品具有较长的生命周期，可以保护医疗仪器不会太快过时，医疗行业的产品生命周期比较长，因此这一特性非常重要。现代数字医疗仪器设备不但包括诊疗设备，而且还有数据存储服务器和接口软件。嵌入式系统可为医疗仪器设备设计、生产和使用提供先进的技术支持。
　　当今，嵌入式系统的发展已经进入大融合的时代，其特点如下： 　　通信、计算机及消费电子产品(3C)融合——趋向没有独立的3C，只有融合的3C，即信息产品(IA);　　数字模拟融合、微机电融合、电路板硅片融合及硬软件设计融合——趋向SoC：和SiP;　　嵌入式整机的开发工作也从传统的硬件为主变为软件为主;　　激烈的市场竞争和技术进步呼唤着新颖的产品开发平台，特别是SoC开发平台的出现。 　　随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式系统将更广泛应用于人类生活的各个方面。。。。。
　.现代电力行业　　& & 嵌入式技术在当前电力系统故障检测和在线故障诊断中也是得到了广泛的应用。
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