《单片机原理与接口技术应用》课程教学大纲(Principle and interface technology of single chip microcomputer)一、课程说明课程编码：16209460、课程总学时（理论总学时/实践总学时）：72学时（36/36学时）、周学时（理论学时/实践学时）：4学时（2/2学时）、学分：4分、开课学期：第5学期课程性质：1.课程性质：专业必修课2.课程目标：本课程是计算机科学与技术专业物联网应用方向本科生的专业必修课，作为专业核心课程，是学院重点建设课程之一。单片机知识在专业整个课程体系中处于承上启下的地位，物联网工程中的三大构件之一的感知层离不开单片机技术。课程具体目标如下：（1）社会能力，立德树人，激发学生家国情怀和专业知识探究热情，使其树立正确的价值观：探索新知识，运用新知识解决问题的能力；听的能力，多人合作实现成果能力：培养责任心、进取心、忠诚度、纪律性、奉献精神。（2）理论知识，培养学生掌握单片机基本结构，片内各模块结构、原理、编程操控技能；掌握常用外设的工作原理与编程方法：锻炼学生软硬件实践技能，明确开发综合系统的方法步骤；掌握常见方法和典型技术。（3）专业技能，以单片机为核心的嵌入式角度思考问题的解决，锻炼硬件设计、编程的思维：典型问题的模块化与问题解决结果的分析能力：用基础模块解决实际问题的能力，培养创新思维和能力。3.课程目标与毕业要求指标点对应关系课程目标与毕业要求指标点对应表毕业要求课程目标毕业要求分解指标点1一2学生应理解与掌握计算机科学与技术的基础知识和基本方法，理解计算机应用系统中的基本工程知识，了解工程领域的初步知识及工程技术，能够对具体问题课程目标2建立数学模型并求解，并具有一定的计算思维能力：1一3学生应能够在课程考核、实践环节、科技活动，以及毕业设计（论文）等中，1.工程知识应用数学与自然科学、工程基础和专业知识解决计算机系统及应用中的复杂工程问课程目标2题1一4能够将科学原理和工程方法用于计算机领域工程问题求解方案的比较与分析。课程目标33-1学生应掌握计算机科学与技术应用工程问题的基本设计原理与方法，能够针课程目标33.设计/开发对相关复杂工程问题设计合理的功能需求和非功能需求以及具体解决方案：解决方案3-2学生应能够从设计方法学上理解与掌握计算机科学与技术及其应用的相关复课程目标2杂工程问题的解决方法，并在解决过程中体现出一定的创新思维能力：3一3学生应能够在课程考核、实践环节、科技活动，以及毕业设计（论文）等中，课程目标1
《单片机原理与接口技术应用》课程教学大纲 （Principle and interface technology of single chip microcomputer） 一、课程说明 课程编码：16209460、课程总学时（理论总学时/实践总学时）：72 学时（36/36 学时）、周学时 （理论学时/实践学时）：4 学时（2/2 学时）、学分：4 分、开课学期：第 5 学期 课程性质： 1．课程性质： 专业必修课 2．课程目标： 本课程是计算机科学与技术专业物联网应用方向本科生的专业必修课，作为专业核心课程，是 学院重点建设课程之一。单片机知识在专业整个课程体系中处于承上启下的地位，物联网工程中的 三大构件之一的感知层离不开单片机技术。 课程具体目标如下： （1）社会能力，立德树人，激发学生家国情怀和专业知识探究热情，使其树立正确的价值观； 探索新知识，运用新知识解决问题的能力；听的能力，多人合作实现成果能力；培养责任心、进取 心、忠诚度、纪律性、奉献精神。 （2）理论知识，培养学生掌握单片机基本结构，片内各模块结构、原理、编程操控技能；掌握 常用外设的工作原理与编程方法；锻炼学生软硬件实践技能，明确开发综合系统的方法步骤；掌握 常见方法和典型技术。 （3）专业技能，以单片机为核心的嵌入式角度思考问题的解决，锻炼硬件设计、编程的思维； 典型问题的模块化与问题解决结果的分析能力；用基础模块解决实际问题的能力，培养创新思维和 能力。 3.课程目标与毕业要求指标点对应关系 课程目标与毕业要求指标点对应表 毕业要求 毕业要求分解指标点 课程目标 1.工程知识 1—2 学生应理解与掌握计算机科学与技术的基础知识和基本方法，理解计算机应 用系统中的基本工程知识，了解工程领域的初步知识及工程技术，能够对具体问题 建立数学模型并求解，并具有一定的计算思维能力； 课程目标 2 1—3 学生应能够在课程考核、实践环节、科技活动，以及毕业设计（论文）等中， 应用数学与自然科学、工程基础和专业知识解决计算机系统及应用中的复杂工程问 题； 课程目标 2 1—4能够将科学原理和工程方法用于计算机领域工程问题求解方案的比较与分析。 课程目标 3 3.设计/ 开发 解决方案 3—1 学生应掌握计算机科学与技术应用工程问题的基本设计原理与方法，能够针 对相关复杂工程问题设计合理的功能需求和非功能需求以及具体解决方案； 课程目标 3 3—2 学生应能够从设计方法学上理解与掌握计算机科学与技术及其应用的相关复 杂工程问题的解决方法，并在解决过程中体现出一定的创新思维能力； 课程目标 2 3—3 学生应能够在课程考核、实践环节、科技活动，以及毕业设计（论文）等中， 课程目标 1
树立综合考虑社会与文化、健康与安全、伦理与法律、环境与发展等诸多因素的意识。4一1学生应理解与掌握计算机科学与技术的基本理论与方法，并从科学技术方法课程目标2论上理解本专业的基本研究方法：4一2学生应能够针对复杂计算机工程问题运用相关的理论和方法建立定性或定量模型，进行分析与比较：能够掌握原始数据收集与处理方法、参数分析方法、实验课程目标24.研究结果检验方法与综合分析方法：4-3学生应能够在课程考核、实践环节、科技活动，以及毕业设计（论文）等中，通过一定数量的设计实验、仿真实验、研究性专题或项目等，研究与开发复杂工程课程目标2问题的解决方案。课程目标25-1掌握解决计算机领域复杂工程问题所需平台和开发工具的使用方法：5一2能开发、选择与使用恰当的平台和工具，用于计算机领域复杂工程问题的仿5.使用现代工课程目标3真模拟和解决方案的实现，并理解其局限性：具5-3能够运用文献检索工具等现代化信息手段，获取计算机领域技术与工具的最课程目标3新进展。8一1学生应理解与当前社会发展状况相关的人文与社会科学基本知识，在实际问课程目标1题解决方案中体现出健康心理、正确价值观、以及人文社会科学知识与素养：8.职业规范：8一2能够拥有健康的体质、良好的心理素质和社会责任感：课程目标18一3能够在计算机领域工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。课程目标19一1学生应理解尊重个人权利与利益的重要性，理解个人、团队、社会的关系，课程目标1理解个人和团队的利益统一性，以及团队不同成员及负责人的作用；9.个人和团队课程目标19一2能够主动与其他成员共享信息，倾听其他成员意见，合作共事：9-3能够在团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色，并完成团队分配的任课程目标1务。12—1学生应能够理解自主学习和终身学习的重要性与必要性，掌握一定的自主学习和终身学习的方法；12.终身学习课程目标212一2学生应能够在本专业的各种教学和实践环节中，体现出自主学习和终身学习意识，掌握自主学习方法，适应个人和职业发展。4.适用专业与学时分配：适用于计算机科学与技术专业物联网工程与技术方向。教学内容与时间安排表章次内容总课时理论课时实践课时22一单片机技术概述二22STM32硬件结构及原理三242STM32开发环境与项目建立四422STM32时钟系统680五14STM32的GPI0
树立综合考虑社会与文化、健康与安全、伦理与法律、环境与发展等诸多因素的意 识。 4.研究 4—1 学生应理解与掌握计算机科学与技术的基本理论与方法，并从科学技术方法 论上理解本专业的基本研究方法； 课程目标 2 4—2 学生应能够针对复杂计算机工程问题运用相关的理论和方法建立定性或定量 模型，进行分析与比较；能够掌握原始数据收集与处理方法、参数分析方法、实验 结果检验方法与综合分析方法； 课程目标 2 4—3 学生应能够在课程考核、实践环节、科技活动，以及毕业设计（论文）等中， 通过一定数量的设计实验、仿真实验、研究性专题或项目等，研究与开发复杂工程 问题的解决方案。 课程目标 2 5.使用现代工 具 5—1 掌握解决计算机领域复杂工程问题所需平台和开发工具的使用方法； 课程目标 2 5—2 能开发、选择与使用恰当的平台和工具，用于计算机领域复杂工程问题的仿 真模拟和解决方案的实现，并理解其局限性； 课程目标 3 5—3 能够运用文献检索工具等现代化信息手段，获取计算机领域技术与工具的最 新进展。 课程目标 3 8.职业规范： 8—1 学生应理解与当前社会发展状况相关的人文与社会科学基本知识，在实际问 题解决方案中体现出健康心理、正确价值观、以及人文社会科学知识与素养； 课程目标 1 8—2 能够拥有健康的体质、良好的心理素质和社会责任感； 课程目标 1 8—3 能够在计算机领域工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。 课程目标 1 9.个人和团队 9—1 学生应理解尊重个人权利与利益的重要性，理解个人、团队、社会的关系， 理解个人和团队的利益统一性，以及团队不同成员及负责人的作用； 课程目标 1 9—2 能够主动与其他成员共享信息，倾听其他成员意见，合作共事； 课程目标 1 9—3 能够在团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色，并完成团队分配的任 务。 课程目标 1 12.终身学习 12—1学生应能够理解自主学习和终身学习的重要性与必要性，掌握一定的自主学 习和终身学习的方法； 课程目标 2 12—2学生应能够在本专业的各种教学和实践环节中，体现出自主学习和终身学习 意识，掌握自主学习方法，适应个人和职业发展。 4．适用专业与学时分配： 适用于计算机科学与技术专业物联网工程与技术方向。 教 学 内 容 与 时 间 安 排 表 章次 内 容 总课时 理论课时 实践课时 一 单片机技术概述 2 2 二 STM32 硬件结构及原理 2 2 三 STM32 开发环境与项目建立 4 2 2 四 STM32 时钟系统 4 2 2 五 STM32 的 GPIO 14 6 8
六44STM32中断七422STM32的DMA八16610STM32定时器九1688STM32串行通信6十24STM32模/数转化模块136合计723615.课程教学目的与要求课程以STM32单片机为讲述实例单片机，全面讲述单片机的基本组成结构、单片机工作原理和接口应用。通过本课程的学习，使学生熟悉和掌握STM32单片机的中央处理器（运算器和控制器）、存储器、片内典型输入输出模块、常用片外设备等硬件的工作原理和典型问题的分析设计方法，培养锻炼学生的单片机应用系统的设计能力、编程能力和应用分析能力，锻炼学生的单片机硬件思维，为学习后续课程及在今后作中的应用打下必要的基础。本课程也是本专业思政教育元素引入的最佳课程之一，大到国家发展战略需求、小到个人德行素养，存在较多点可以引入，知行合一，增强课程吸引力的同时，做到专业素养与个人品质素养的双提高。具体包括以下几个方面：（1）掌握单片机的基本原理、基本结构和性能特点：（2）掌握单片机系统的开发过程和方法，能够熟练使用C语言编程：（3）掌握常用的单片机外设接口及其应用技术，包括数码管、LED灯、LCD、键盘、模数转换器、定时器、串口等；（4）能够独立进行基于单片机的系统设计和开发，具备实际应用能力。6.本门课程与其它课程关系：前导课程：数字电路与数字逻辑、计算机组成原理后续课程：PLC、嵌入式系统设计7.推荐教材及参考书：使用教材：《STM32嵌入式单片机原理与应用》李正军、李潇然，机械工业出版社，2024.4主要参考书：《STM32F103库开发实战之南》刘火良、杨森等，机械工业出版社，2017-5《STM32中英文参考手册》ST公司。辅助教学平台：PTA，www.pintia.com8.课程教学方法与手段：基于OBE工程教育理念，以学生为主体，鼓励学生自主学习，团队协作、加强职业能力的训练；教学方法：运用启发引导、任务引领、案例教学、问题导向、教学演示、翻转课堂、分组讨论教学手段：板书、多媒体技术、视频、网络、PTA教师具体教学时视情况可灵活运用。9.课程考试方法与要求：本课程应用PTA平台，采取随机命题上机考试方式，进行期末闭卷考试。过程性评价包括平时教学管理、实验成绩、作业成绩等环节。成立考核与评价教师小组，结合课程实施过程，从课程目
六 STM32 中断 4 4 七 STM32 的 DMA 4 2 2 八 STM32 定时器 16 6 10 九 STM32 串行通信 16 8 8 十 STM32 模/数转化模块 6 2 4 合计 72 36 36 5．课程教学目的与要求 课程以 STM32 单片机为讲述实例单片机，全面讲述单片机的基本组成结构、单片机工作原理和 接口应用。通过本课程的学习，使学生熟悉和掌握 STM32 单片机的中央处理器（运算器和控制器）、 存储器、片内典型输入输出模块、常用片外设备等硬件的工作原理和典型问题的分析设计方法，培 养锻炼学生的单片机应用系统的设计能力、编程能力和应用分析能力，锻炼学生的单片机硬件思维， 为学习后续课程及在今后作中的应用打下必要的基础。 本课程也是本专业思政教育元素引入的最佳课程之一，大到国家发展战略需求、小到个人德行 素养，存在较多点可以引入，知行合一，增强课程吸引力的同时，做到专业素养与个人品质素养的 双提高。 具体包括以下几个方面： （1）掌握单片机的基本原理、基本结构和性能特点； （2）掌握单片机系统的开发过程和方法，能够熟练使用 C 语言编程； （3）掌握常用的单片机外设接口及其应用技术，包括数码管、LED 灯、LCD、键盘、模数转换 器、定时器、串口等； （4）能够独立进行基于单片机的系统设计和开发，具备实际应用能力。 6．本门课程与其它课程关系： 前导课程：数字电路与数字逻辑、计算机组成原理 后续课程：PLC、嵌入式系统设计 7．推荐教材及参考书： 使用教材： 《STM32 嵌入式单片机原理与应用》李正军、李潇然，机械工业出版社，2024.4 主要参考书： 《STM32F103 库开发实战之南》刘火良、杨森等，机械工业出版社，2017-5 《STM32 中英文参考手册》ST 公司。 辅助教学平台：PTA，www.pintia.com 8．课程教学方法与手段： 基于 OBE 工程教育理念，以学生为主体，鼓励学生自主学习，团队协作、加强职业能力的训练； 教学方法：运用启发引导、任务引领、案例教学、问题导向、教学演示、翻转课堂、分组讨论； 教学手段：板书、多媒体技术、视频、网络、PTA 教师具体教学时视情况可灵活运用。 9．课程考试方法与要求： 本课程应用 PTA 平台，采取随机命题上机考试方式，进行期末闭卷考试。过程性评价包括平时 教学管理、实验成绩、作业成绩等环节。成立考核与评价教师小组，结合课程实施过程，从课程目
标各方面，对学生进行全方位的考核。10.成绩评定方法本课程通过下列方面进行考核：作业、实验、期末考试，期末考试的方式为闭卷。总成绩=平时成绩（作业（10%）+实验（10%））+期末考试（80%）比例目标作业实验期末课程分目标达成评价方法名称课程目标10%10%80%社会能力课程目标110200分目标达成度=0.8X（期末分目标试题平均成绩/分目标试题分目标总分）+课程目标2理论知识704070作业（0.1×作业分目标平均成绩/平时分目标总分）+0.1×（实验分目标平均课程目标3专业技能204030成绩）/实验分目标总分11.评分标准评分标准课程目标90-10080-8960-690-5970-79优良中及格不及格具有很强的家具有较好的家具有家国情怀不具有家国情国情怀和责任国情怀和责任和责任担当，认同家国情怀怀和责任担担当，为人正担当，为人正为人正直、善和责任担当，当，为人伪善，课程目标1直、善良，热直、善良，热良，接收专业，认同专业，团不热爱专业，爱专业，具有爱专业，具有具有一定的团队能力和职业没有的团队能较好的团队能队能力和职业素养一般相当的团队能力和职业素养素养力和职业素养力和职业素养具有扎实的基具有扎实的基具有基础知基础知识和方具有一定的基础知识并有知础知识，掌握础知识，掌握识，掌握基本法技术不合识扩展，掌握熟练的方法技基本方法技的方法技术格，没有分析课程目标2熟练的方法技术，具备一定术，具备分析问题解决问题的分析问题解能力术，具备很强问题解决问题的分析问题解能力决问题能力决问题能力具有很强的工能够进行工程程设计和实现具有一定的工设计和实践编能够参与工程能力，有创新程设计和实现程，了解一定实现，没有有意识，能够应不具有任何工课程目标3能力，有创新的工程相关问创新意识，能用所学解决实程能力意识，有很强题，并掌握一够应用所学解际相关问题，的实践能力些解决问题的决较简单问题有很强的实践方法能力
标各方面，对学生进行全方位的考核。 10．成绩评定方法 本课程通过下列方面进行考核：作业、实验、期末考试，期末考试的方式为闭卷。 总成绩=平时成绩（作业（10%）+实验（10%））+期末考试（80%） 比例 课程目标 目标 名称 作业 10% 实验 10% 期末 80% 课程分目标达成评价方法 课程目标 1 社会能力 10 20 0 分目标达成度=0.8×(期末分目标试题 平均成绩/分目标试题分目标总分) + 作业(0.1×作业分目标平均成绩/平时 分目标总分) +0.1×(实验分目标平均 成绩)/实验分目标总分 课程目标 2 理论知识 70 40 70 课程目标 3 专业技能 20 40 30 11．评分标准 课程目标 评分标准 90-100 80-89 70-79 60-69 0-59 优 良 中 及格 不及格 课程目标 1 具有很强的家 国情怀和责任 担当，为人正 直、善良，热 爱专业，具有 相当的团队能 力和职业素养 具有较好的家 国情怀和责任 担当，为人正 直、善良，热 爱专业，具有 较好的团队能 力和职业素养 具有家国情怀 和责任担当， 为人正直、善 良，接收专业， 具有一定的团 队能力和职业 素养 认同家国情怀 和责任担当， 认同专业，团 队能力和职业 素养一般 不具有家国情 怀和责任担 当，为人伪善， 不热爱专业， 没有的团队能 力和职业素养 课程目标 2 具有扎实的基 础知识并有知 识扩展，掌握 熟练的方法技 术，具备很强 的分析问题解 决问题能力 具有扎实的基 础知识，掌握 熟练的方法技 术，具备一定 的分析问题解 决问题能力 具有一定的基 础知识，掌握 基本方法技 术，具备分析 问题解决问题 能力 具有基础知 识，掌握基本 的方法技术 基础知识和方 法技术不合 格，没有分析 问题解决问题 能力 课程目标 3 具有很强的工 程设计和实现 能力，有创新 意识，能够应 用所学解决实 际相关问题， 有很强的实践 能力 具有一定的工 程设计和实现 能力，有创新 意识，有很强 的实践能力 能够进行工程 设计和实践编 程，了解一定 的工程相关问 题，并掌握一 些解决问题的 方法 能够参与工程 实现，没有有 创新意识，能 够应用所学解 决较简单问题 不具有任何工 程能力
12.实践教学内容安排：分别按照各个模块从基本功能验证、典型应用实现、创新提高设计层次进行实验环节设置，创新提高为加分项，主要设备及每台(套)序实验项目名称实验耗材定时数项目要求项目类型项目性质目的要求（黑体小五号字）仪器号额（按自然人数班)熟悉STM32开发板2选修操作设计2351建设项目模板的开发环境；规范编程格式2必修352时钟设置与选择操作验证2熟悉项时钟的配置熟悉GPI0输出：熟GPIO输出一—点亮悉STM32固件库的必修操作设计34235LED调用；熟悉发光二极管的控制熟悉GPIO输入；熟GPI0输入一一按键轮2选修操作设计3542询悉按键工作原理GPIO中断——按键中熟悉多器件协同工2设计255必修操作断作、熟练中断编程2必修操作设计2356DMA传输掌握：（1）Timx向上计数模式(2)Timx向下计数硬件精准定时控制2.>4必修操作综合35LED模式（3)Timx向上向下计数模式Timx占空比可调的选修64操作综合235PWM的获取与应用PWM 理解掌握看门狗设置以2必修操作综合2359看门狗定时及喂狗掌握实验板与上位3选修操作35与上位机通信综合2:10机之间的数据收发掌握实验板之间的223511单片机间通信选修操作综合数据收发2选修操作综合3512SPI通信2掌握SPI通信13235IIC通信必修操作综合2掌握12C通信4214片内温度的测量必修操作综合掌握：Adc1235注：1、项目要求：必修、选修、其他：2、项目类型：演示、操作、模拟；3、项目性质：验证、综合、设计、研究
12．实践教学内容安排： 分别按照各个模块从基本功能验证、典型应用实现、创新提高设计三个层次进行实验环节设置， 创新提高为加分项。 序 号 实验项目名称 （黑体小五号字） 时数 项目要求 项目类型 项目性质 每 台 （套） 仪 器 人数 目的要求 主要设备及 实验耗材定 额（按自然 班） 1 建设项目模板 2 选修 操作 设计 2 熟悉STM32 开发板 的开发环境；规范 编程格式 35 2 时钟设置与选择 2 必修 操作 验证 2 熟悉项时钟的配置 35 3 GPIO 输出 ——点亮 LED 4 必修 操作 设计 2 熟悉 GPIO 输出；熟 悉 STM32 固件库的 调用；熟悉发光二 极管的控制 35 4 GPIO 输入——按键轮 询 2 选修 操作 设计 2 熟悉 GPIO 输入；熟 悉按键工作原理 35 5 GPIO 中断——按键中 断 2 必修 操作 设计 2 熟悉多器件协同工 作、熟练中断编程 35 6 DMA 传输 2 必修 操作 设计 2 35 7 硬件精准定时控制 LED 4 必修 操作 综合 2 掌握：(1) Timx 向 上计数模式 （2）Timx 向下计数 模式 （3）Timx 向上向下 计数模式 35 8 PWM 的获取与应用 4 选修 操作 综合 2 Timx 占空比可调的 PWM 理解 35 9 看门狗定时 2 必修 操作 综合 2 掌握看门狗设置以 及喂狗 35 10 与上位机通信 3 选修 操作 综合 2 掌握实验板与上位 机之间的数据收发 35 11 单片机间通信 2 选修 操作 综合 2 掌握实验板之间的 数据收发 35 12 SPI 通信 2 选修 操作 综合 2 掌握 SPI 通信 35 13 IIC 通信 2 必修 操作 综合 2 掌握 I2C 通信 35 14 片内温度的测量 4 必修 操作 综合 2 掌握：Adc12 35 注：1、项目要求：必修、选修、其他； 2、项目类型：演示、操作、模拟； 3、项目性质：验证、综合、设计、研究