微机原理及应用（一）基本信息中文课程名称：微机原理及应用英文课程名称：PrincipleofMicrocomputeranditsApplication课程编号：0311032学分：2学时：40（其中，24学时理论，实验4学时，上机12学时）课程性质：必修适用专业：机械电子工程先修课程：《C语言》、《计算机文化基础》、《高等数学》、《线性代数》、《电路与电子技术》等开课系（教研部）：机械设计教研部执笔：洪连环审核：万文课程简介：《微机原理及应用》是机械电子工程专业的一门专业核心课程，具有理论性、抽象性、逻辑性、综合性和实践性强的特点。本课程的主要任务是详细介绍MCS5X系列单片内部结构及其工作原理、汇编语言程序设计、单片机内部主要功能模块的工作原理及应用、单片机扩展技术等。通过本课程的学习，使学生具备微机控制思想，掌握微机控制系统的组成和工作原理、微机控制系统的硬件设计和软件编程方法。本课程的学习可为后续控制类相关专业课的学习提供理论基础，为未来从事机电系统的研究与开发、工厂自动化与智能化打下一个良好的基础。（二）课程目标通过本课程的学习，学生可以获得微机控制系统的基础知识，为今后从事机电系统的升级改造和机电产品的创新提供理论和设计基础。同时，支撑专业毕业目标中相应指标点的达成。课程目标对学生的能力要求如下：1）了解微机控制技术在机电系统、工厂自动化和智能化中的作用。掌握微型计算机系统的基本概念和基本原理，并逐渐具备用本课程的基本概念描述机械电子工程问题的能力、用本课程的基本原理解决简单工程问题的能力。2)掌握汇编语言程序设计的基本方法，掌握MCS5X系列单片机功能模块的工作原理及其应用，掌握微机控制系统的扩展技术，并掌握基于单片机设计智能化、自动化和集成化系统的方法和过程。3）通过课程的理论和实践教学，使学生树立自主学习和终身学习的思想，并逐渐具备创新创业能力和自主学习能力。课程目标对毕业要求的支撑关系如表1所示
微机原理及应用 （一）基本信息 中文课程名称：微机原理及应用 英文课程名称：Principle of Microcomputer and its Application 课程编号：0311032 学分：2 学时：40 （其中，24 学时理论，实验 4 学时，上机 12 学时） 课程性质：必修 适用专业：机械电子工程 先修课程：《C 语言》、《计算机文化基础》、《高等数学》、《线性代数》、《电路与电子技术》等 开课系（教研部）：机械设计教研部 执笔：洪连环 审核：万 文 课程简介： 《微机原理及应用》是机械电子工程专业的一门专业核心课程，具有理论性、抽象性、逻辑性、 综合性和实践性强的特点。本课程的主要任务是详细介绍 MCS5X 系列单片内部结构及其工作原理、 汇编语言程序设计、单片机内部主要功能模块的工作原理及应用、单片机扩展技术等。通过本课程 的学习，使学生具备微机控制思想，掌握微机控制系统的组成和工作原理、微机控制系统的硬件设 计和软件编程方法。本课程的学习可为后续控制类相关专业课的学习提供理论基础，为未来从事机 电系统的研究与开发、工厂自动化与智能化打下一个良好的基础。 （二）课程目标 通过本课程的学习，学生可以获得微机控制系统的基础知识，为今后从事机电系统的升级改造 和机电产品的创新提供理论和设计基础。同时，支撑专业毕业目标中相应指标点的达成。 课程目标对学生的能力要求如下： 1）了解微机控制技术在机电系统、工厂自动化和智能化中的作用。掌握微型计算机系统的基本 概念和基本原理，并逐渐具备用本课程的基本概念描述机械电子工程问题的能力、用本课程的基本 原理解决简单工程问题的能力。 2）掌握汇编语言程序设计的基本方法，掌握 MCS5X 系列单片机功能模块的工作原理及其应用， 掌握微机控制系统的扩展技术，并掌握基于单片机设计智能化、自动化和集成化系统的方法和过程。 3）通过课程的理论和实践教学，使学生树立自主学习和终身学习的思想，并逐渐具备创新创业 能力和自主学习能力。 课程目标对毕业要求的支撑关系如表 1 所示
表1课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标指标点1.2:具备机械电子工程所需要的工程基础和专业基础知识的毕业要求1课程目标1基本概念和基本理论毕业要求3课程目标2指标点3.2：掌握复杂的智能化、自动化、集成化系统设计过程。指标点12.1:对自主学习和终身学习有正确的认识，具备自主学习能毕业要求12课程目标3力。（三）教学内容序推荐教学对应的教学内容教学要求号学时方式课程目标了解微机控制技术在机电系统、工厂自动化和智能化中的单元1：微型计算机基础知讲授+作用，明确课程在专业中的地课程目标识讨论+位、与其它课程的联系，明确课11）微型计算机概述程的学习内容和方法。通过“中2作业+2）单片机概述课程目标美贸易战”“中兴事件”调动学线上3）微型计算机的运算基3生的学习兴趣，树立学生的家学习础。国情怀。通过线上学习，培养学生的自主学习能力。单元2：单片机的结构与工通过形象化讲解单片机的工作作原理原理和理论知识、案例分析、作讲授+1）单片机的内部总体结构业和上机实验使学生掌握单片案例+课程目标和主要组成部分；机的基本概念、开发工具的使412）单片机的引脚及其功用方法，逐步培养学生的规则作业+2+能;意识和脚踏实地的工匠精神。上机+课程目标(4)3）单片机最小系统设计：通过线上学习培养学生的自主线上34）Proteus软件的应用：学习能力。通过学习小组互助学习5）Keil集成开发环境的应学习培养学生的团队合作能用。力。通过形象化讲述汇编语言指令的特点、案例、讨论、作业和上单元3：指令与汇编语言程讲授+机实验使学生掌握汇编语言程课程目标序设计案例+序设计的基本方法，逐步掌握11）汇编语言程序设计及指讨论+利用模块化思想设计微机系统6课程目标令系统概述；控制的方法，培养学生的规则作业+3+2）寻址方式：2意识、创新创业精神、分析问题(4)上机+3）MCS系列单片机指令：课程目标和解决问题的能力。通过线上线上4）基于Keil的汇编语言程学习培养学生的自主学习能3序设计。学习力。通过学习小组互助学习培养学生的团队合作能力
表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标 毕业要求 1 指标点 1.2:具备机械电子工程所需要的工程基础和专业基础知识的 基本概念和基本理论。 课程目标 1 毕业要求 3 指标点 3.2:掌握复杂的智能化、自动化、集成化系统设计过程。 课程目标 2 毕业要求 12 指标点 12.1:对自主学习和终身学习有正确的认识，具备自主学习能 力。 课程目标 3 （三）教学内容 序 号 教学内容 教学要求 推荐 学时 教学 方式 对应的 课程目标 1 单元 1：微型计算机基础知 识 1）微型计算机概述; 2）单片机概述; 3）微型计算机的运算基 础。 了解微机控制技术在机电系 统、工厂自动化和智能化中的 作用，明确课程在专业中的地 位、与其它课程的联系，明确课 程的学习内容和方法。通过“中 美贸易战”、“中兴事件”调动学 生的学习兴趣，树立学生的家 国情怀。通过线上学习，培养学 生的自主学习能力。 2 讲授+ 讨论+ 作业+ 线上 学习 课程目标 1 课程目标 3 2 单元 2：单片机的结构与工 作原理 1）单片机的内部总体结构 和主要组成部分； 2）单片机的引脚及其功 能； 3）单片机最小系统设计； 4）Proteus 软件的应用； 5）Keil 集成开发环境的应 用。 通过形象化讲解单片机的工作 原理和理论知识、案例分析、作 业和上机实验使学生掌握单片 机的基本概念、开发工具的使 用方法，逐步培养学生的规则 意识和脚踏实地的工匠精神。 通过线上学习培养学生的自主 学习能力。通过学习小组互助 学习培养学生的团队合作能 力。 4 + (4) 讲授+ 案例+ 作业+ 上机+ 线上 学习 课程目标 1 课程目标 3 3 单元 3：指令与汇编语言程 序设计 1）汇编语言程序设计及指 令系统概述； 2）寻址方式； 3）MCS 系列单片机指令； 4）基于 Keil 的汇编语言程 序设计。 通过形象化讲述汇编语言指令 的特点、案例、讨论、作业和上 机实验使学生掌握汇编语言程 序设计的基本方法，逐步掌握 利用模块化思想设计微机系统 控制的方法，培养学生的规则 意识、创新创业精神、分析问题 和解决问题的能力。通过线上 学习培养学生的自主学习能 力。通过学习小组互助学习培 养学生的团队合作能力。 6 + (4) 讲授+ 案例+ 讨论+ 作业+ 上机+ 线上 学习 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3
通过形象化讲述接口和中断系统的功能、结构和工作原理，辅以案例、讨论、实验和作业，使讲授+单元4：输入/输出方式与中学生掌握I/O接口电路在微机1课程目标讨论+断控制系统中的作用，掌握CPU1如何利用外部中断实现与外设4案例+1）输入/输出概述；课程目标2）输入/输出传送方式；的数据交换，并学会简易报警作业+4+23）中断技术；系统的设计，培养学生的规则实验+(2)课程目标4）单片机的中断系统；意识、创新创业精神、分析问题线上35）外部中断的简单应用。和解决问题的能力。通过线上学习学习培养学生的自主学习能力。通过学习小组互助学习培养学生的团队合作能力。通过形象化讲述定时的功能、结构和工作原理，辅以案例、讨论、上机实验和作业，使学生掌讲授+单元5：单片机的定时器/计课程目标握微机控制系统中定时和计数讨论+数器1的基本原理，并学会利用模块作业+41）定时器/计数器的结构：化方法设计典型的定时控制系课程目标2）定时器/计数器的控制：案例+5+统和计数系统，培养学生的规23）定时器/计数器的应用：实验+(2)则意识、创新创业精神、分析问课程目标4）外部中断与定时器/计数线上题和解决问题的能力。通过线3器的综合应用。上学习培养学生的自主学习能学习力。通过学习小组互助学习培养学生的团队合作能力。通过形象化讲述扩展的功能、原理和设计方法，辅以案例、讨论、作业和上机实验，使学生掌讲授+课程目标握存储系统的扩展技术和简单讨论+1单元6：单片机的扩展技术接口芯片的应用，掌握基于模案例+41）并行和串行扩展性能：块化思想的典型机电系统的设课程目标作业+6+2）存储器扩展技术；计方法，培养学生的规则意识、2上机+(4)3）简单接口扩展技术。创新创业精神、分析问题和解课程目标线上决问题的能力。通过线上学习3培养学生的自主学习能力。通学习过学习小组互助学习培养学生的团队合作能力
4 单元 4：输入/输出方式与中 断 1）输入/输出概述； 2）输入/输出传送方式； 3）中断技术； 4）单片机的中断系统； 5）外部中断的简单应用。 通过形象化讲述接口和中断系 统的功能、结构和工作原理，辅 以案例、讨论、实验和作业，使 学生掌握 I/O 接口电路在微机 控制系统中的作用，掌握 CPU 如何利用外部中断实现与外设 的数据交换，并学会简易报警 系统的设计，培养学生的规则 意识、创新创业精神、分析问题 和解决问题的能力。通过线上 学习培养学生的自主学习能 力。通过学习小组互助学习培 养学生的团队合作能力。 4 + (2) 讲授+ 讨论+ 案例+ 作业+ 实验+ 线上 学习 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 5 单元 5：单片机的定时器/计 数器 1）定时器/计数器的结构； 2）定时器/计数器的控制； 3）定时器/计数器的应用； 4）外部中断与定时器/计数 器的综合应用。 通过形象化讲述定时的功能、 结构和工作原理，辅以案例、讨 论、上机实验和作业，使学生掌 握微机控制系统中定时和计数 的基本原理，并学会利用模块 化方法设计典型的定时控制系 统和计数系统，培养学生的规 则意识、创新创业精神、分析问 题和解决问题的能力。通过线 上学习培养学生的自主学习能 力。通过学习小组互助学习培 养学生的团队合作能力。 4 + (2) 讲授+ 讨论+ 作业+ 案例+ 实验+ 线上 学习 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 6 单元 6：单片机的扩展技术 1）并行和串行扩展性能； 2）存储器扩展技术； 3）简单接口扩展技术。 通过形象化讲述扩展的功能、 原理和设计方法，辅以案例、讨 论、作业和上机实验，使学生掌 握存储系统的扩展技术和简单 接口芯片的应用，掌握基于模 块化思想的典型机电系统的设 计方法，培养学生的规则意识、 创新创业精神、分析问题和解 决问题的能力。通过线上学习 培养学生的自主学习能力。通 过学习小组互助学习培养学生 的团队合作能力。 4 + (4) 讲授+ 讨论+ 案例+ 作业+ 上机+ 线上 学习 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3
（四）实践教学安排项目实验实验实验每组实验项目课程目标编号学时类型人数要求设计基于Proteus和Keil的多变花样灯设计实1必修4性验设计2LED数码管显示控制实验必修4性设计32必修1-2单片机外部中断实验性设计42必修1-2单片机定时器/计数器实验性设计5必修班级学号显示实验4性课程目标2设计2选修6单片机并行接口扩展实验1性设计L选修电子日历时钟设计实验4性综合选修84基于PWM的直流电机控制实验性综合9步进电机控制实验选修4性合计30必修学时：16选修学时：14（五）教学方法与习题要求本课程教学采用课堂讲授、案例教学、作业、实验、讨论和线上学习等方式，利用翻转课堂和任务驱动等教学理念，实行线上和线下混合式教学模式和“以学为中心的教学模式，推动课堂教学从“以教为主"向“以学为主"转变。本课程目标与教学环节对应的关系矩阵如表2所示。表2课程目标与教学环节对应的关系矩阵教学环节课程目标案例教课堂讲授作业实验讨论线上学习学VVV课程目标1VVVVV2课程目标2VV课程目标33作业：作业内容在基本概念和原理的基础上，适当布置以应用为导向的习题以帮助学生巩固理论知识，并实现灵活应用
（四）实践教学安排 项目 编号 实验项目 实验 学时 实验 类型 实验 要求 每组 人数 课程目标 1 基于 Proteus 和 Keil 的多变花样灯设计实 验 4 设计 性 必修 1 课程目标 2 2 LED 数码管显示控制实验 4 设计 性 必修 1 3 单片机外部中断实验 2 设计 性 必修 1-2 4 单片机定时器/计数器实验 2 设计 性 必修 1-2 5 班级学号显示实验 4 设计 性 必修 1 6 单片机并行接口扩展实验 2 设计 性 选修 1 7 电子日历时钟设计实验 4 设计 性 选修 1 8 基于 PWM 的直流电机控制实验 4 综合 性 选修 1 9 步进电机控制实验 4 综合 性 选修 1 合 计 30 必修学时：16 选修学时：14 （五）教学方法与习题要求 本课程教学采用课堂讲授、案例教学、作业、实验、讨论和线上学习等方式，利用翻转课堂和 任务驱动等教学理念，实行线上和线下混合式教学模式和“以学为中心”的教学模式，推动课堂教学 从“以教为主”向“以学为主”转变。本课程目标与教学环节对应的关系矩阵如表 2 所示。 表 2 课程目标与教学环节对应的关系矩阵 课程目标 教学环节 课堂讲授 案例教 学 作业 实验 讨论 线上学习 1 课程目标 1 ✓ ✓ ✓ 2 课程目标 2 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ 3 课程目标 3 ✓ ✓ ✓ 作业：作业内容在基本概念和原理的基础上，适当布置以应用为导向的习题以帮助学生巩固理 论知识，并实现灵活应用
（六）考核方式及成绩评定考核方式：本课程采用多元化考核方式进行课程成绩评定，包括平时成绩（讨论、作业和线上学习等）、实验、期末考试等，以百分制计。建议最终成绩评定如下：最终成绩=平时成绩×0.3+实验成绩×0.3+期末考试×0.4考核依据、分值和细则与课程自标对应的关系矩阵如表3所示。表3考核方式与课程目标对应的关系矩阵考核建议考核/评价细则对应的课程目标依据权重1）考查学生理解、掌握和运用课程相关知识的能力：课程目标1作业0.12）建议对应课程目标1的作业占总本项比重的40~60%；课程目标23）按平时成绩评定标准与依据表（表4）给分，满分100分。1）结合教学进度安排讨论，考查学生运用基本理论的能力；讨论0.1课程目标22）按平时成绩评定标准与依据表（表4）给分，满分100分。1）结合教学进度发布网上学习资源，根据学生参与线上学习线上0.1的情况，考查学生的自主学习能力：课程目标3学习2）按平时成绩评定标准与依据表（表4）给分，满分100分。1）根据每个实验的实验情况和实验报告质量按实验成绩评定实验0.3课程目标2标准与依据表（表5）给分，满分100分；2）取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。1）卷面总分100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入总评成绩。2）主要考核微型计算机系统的基本概念、单片机的工作原理、内部结构和特殊功能模块的基本理论、指令和程序设计、简期末单的系统扩展等。课程目标10.4考试3）考试题型为选择题、判断题、填空题、简答题、阅读程序课程目标2题、编程题和设计题等。其中，建议对应课程目标1的试题分数占总分的50-70%，题型以填空题、选择题、判断题和简答题为主：对应课程目标2的试题分数占总分的3050%，题型以阅读程序题、编程题和设计题为主。表4平时成绩评定标准与依据指标与依据考核项目/权重90~100(A)80~89(B)70~79 (C)60~69(D)0~59(E)
（六）考核方式及成绩评定 考核方式：本课程采用多元化考核方式进行课程成绩评定，包括平时成绩（讨论、作业和线上 学习等）、实验、期末考试等，以百分制计。建议最终成绩评定如下： 最终成绩=平时成绩×0.3+实验成绩×0.3+期末考试×0.4 考核依据、分值和细则与课程目标对应的关系矩阵如表 3 所示。 表 3 考核方式与课程目标对应的关系矩阵 考核 依据 建议 权重 考核/评价细则 对应的课程目标 作业 0.1 1）考查学生理解、掌握和运用课程相关知识的能力； 2）建议对应课程目标 1 的作业占总本项比重的 40~60%； 3）按平时成绩评定标准与依据表（表 4）给分，满分 100 分。 课程目标 1 课程目标 2 讨论 0.1 1） 结合教学进度安排讨论，考查学生运用基本理论的能力； 2） 按平时成绩评定标准与依据表（表 4）给分，满分 100 分。 课程目标 2 线上 学习 0.1 1） 结合教学进度发布网上学习资源，根据学生参与线上学习 的情况，考查学生的自主学习能力； 2） 按平时成绩评定标准与依据表（表 4）给分，满分 100 分。 课程目标 3 实验 0.3 1） 根据每个实验的实验情况和实验报告质量按实验成绩评定 标准与依据表（表 5）给分，满分 100 分； 2）取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。 课程目标 2 期末 考试 0.4 1）卷面总分 100 分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比 例计入总评成绩。 2）主要考核微型计算机系统的基本概念、单片机的工作原理、 内部结构和特殊功能模块的基本理论、指令和程序设计、简 单的系统扩展等。 3）考试题型为选择题、判断题、填空题、简答题、阅读程序 题、编程题和设计题等。其中，建议对应课程目标 1 的试题 分数占总分的 50-70%，题型以填空题、选择题、判断题和 简答题为主；对应课程目标 2 的试题分数占总分的 30- 50%，题型以阅读程序题、编程题和设计题为主。 课程目标 1 课程目标 2 表 4 平时成绩评定标准与依据 考核项目 /权重 指标与依据 90～100（A） 80～89（B） 70～79（C） 60～69（D） 0～59（E）