湖南自考12270单片机技术基础考试大纲

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湖南省高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：单片机技术基础  课程代码：12270

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

单片机技术基础是高等教育自学考试物联网应用技术专业的选考课程。单片机技术基础是物联网应用技术专业的选考课程，旨在帮助考生掌握单片机的基本原理和应用。该课程主要介绍单片机的硬件组成、工作原理、编程方法以及应用开发等内容。通过这门课程，考生能够理解单片机在物联网领域中的应用，并能够进行简单的硬件设计和编程，实现实际应用需求。课程具有较强的实践性，通常包括实验和项目设计，培养考生的实际操作能力和创新思维。

二、课程目标与基本要求

通过本门课程的学习，考生应能够掌握单片机的基本原理与应用方法，熟悉单片机的硬件结构及其与外部设备的连接与控制。要求考生能够设计和实现简单的单片机控制系统，具备基本的编程能力，能使用常见开发工具进行系统调试与优化，理解单片机在物联网中的实际应用，为后续的物联网系统设计奠定基础。同时，考生应能够理解和掌握单片机在实际物联网系统中的功能作用，具备解决实际问题的能力，能够在项目开发中运用所学知识。

三、与本专业其他课程的关系

单片机技术基础是物联网应用技术专业选考课程之一，主要教授单片机的基本原理、硬件结构及编程技术，帮助考生掌握单片机的应用开发能力。与计算机组成原理课程紧密相关，后者为考生提供了计算机硬件的基础知识，而单片机课程则将其应用到具体的嵌入式系统开发中。通过对单片机的学习，考生能够为嵌入式系统原理及应用基础课程打下扎实的硬件基础，进一步拓展其在物联网和嵌入式系统中的应用能力。

第二部分考核内容与考核目标

项目一CC2530单片机

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应能够掌握CC2530单片机的基本原理与应用，理解其硬件结构以及开发环境的搭建。考生还需要能够通过实际操作，掌握使用IAR软件、SmartRF Flash Programmer以及CC Debugger仿真器等工具，完成开发环境的配置与调试，并能够编写、烧录并调试简单的单片机程序。通过任务的完成，考生还应具备独立设计和实现单片机项目的能力。

12270单片机技术基础考试大纲

第1页（共10页）

本章的难点内容为：

1.CC2530单片机相关硬件的介绍及其使用；

2.开发环境的搭建和软件工具的安装过程，特别是仿真器驱动程序的配置；

3.编写、烧录并调试CC2530单片机程序，尤其是调试过程中可能遇到的问题解决。

二、考核知识点与考核目标

（一）CC2530开发环境搭建（重点）

识记：1.CC2530单片机核心特性

2.IAR软件及SmartRF Flash Programmer的核心功能理解：CC Debugger仿真器与单片机的通信机制

应用：使用SmartRF烧写程序到单片机

（二）CC2530工程开发流程（次重点）

识记：1.工程创建的基本步骤

2.调试工具的基本操作

理解：1.编译-链接-烧写的完整流程逻辑

2.调试过程中寄存器状态的分析方法

应用：创建空白工程并成功烧写LED闪烁程序

（三）单片机基础认知（一般）

识记：单片机与通用计算机的核心差异

理解：1.嵌入式开发中软硬件协同工作原理

2.根据需求选择单片机外围电路元件

项目二跑马灯的实现

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握如何利用CC2530单片机实现周期性点亮与熄灭LED的控制，了解跑马灯和流水灯的基本实现原理，能够熟练使用I/O端口进行硬件控制，编写并调试嵌入式程序，掌握如何通过编程控制LED的亮灭状态，调试主函数以及优化代码以提高运行效率。此外，考生还将学会使用宏定义来简化代码结构，提高代码的可维护性。

二、考核知识点与考核目标

（一）GPIO寄存器控制（重点）

识记：1.CC2530 I/O端口寄存器功能

2.端口引脚编号与物理位置对应关系

理解：1.&=~和|=复合运算符对寄存器的位操作原理

2.流程图与代码逻辑的映射关系应用：1.独立配置LED引脚为输出模式

2.通过寄存器操作实现单LED周期性亮灭

（二）跑马灯完整实现（次重点）

识记：1.跑马灯与流水灯的动作差异

2.延时函数的时间计算逻辑

理解：1.主循环中变量移位（<>）实现跑马灯的原理

2.电路图中LED驱动电路

应用：1.编写可调节速度的跑马灯程序

（三）工程开发规范（一般）

识记：1.头文件导入规则

2.工程文件组织结构

理解：1.HEX文件烧写失败的常见原因

2.创建新工程并移植已有功能模块

项目三按键控制LED亮灭

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握按键控制LED亮灭的基本原理，并能够使用查询方式和中断方式实现按键事件的响应。通过对CC2530单片机的输入引脚、按键消抖技术及中断系统的学习，考生能够熟练操作硬件引脚，配置相关寄存器，并能够编写、调试按键控制程序。同时，考生还将学会如何使用查询方式和中断方式控制流水灯的启动与暂停。考生应具备调试程序、分析电路图、理解中断机制等能力，能够独立完成按键控制任务并验证实验效果。

本章的难点内容为：

1.按键消抖技术：按键消抖是实现准确按键事件响应的关键。考生需理解硬件按键在按下或释放时可能产生的抖动，以及如何通过软件消除这些抖动。

2.中断系统的配置与使用：考生需要理解CC2530单片机的中断系统，掌握如何配置外部中断，并编写中断服务函数。

3.硬件寄存器与中断控制：掌握与端口中断相关的寄存器配置，并能够通过中断处理按键事件。

二、考核知识点与考核目标

（一）按键控制LED亮灭的两种实现方式（重点）

识记：1.查询方式与中断方式的基本概念

2.CC2530通用I/O引脚输入功能的配置寄存器理解：1.查询方式处理按键事件的流程

2.中断方式的工作原理

应用：编写查询式按键控制LED代码

（二）中断系统与寄存器配置（次重点）

识记：1.CC2530中断向量表结构

2.中断控制寄存器名称及功能理解：1.中断响应全过程

2.端口中断与通用I/O功能的关联性

12270单片机技术基础考试大纲第3页（共10页）

应用：1.配置P1_2引脚的外部中断

2.调试中断服务函数的逻辑正确性

（三）项目拓展与调试技能（一般）

识记：1.流水灯控制的基本原理

2.可执行文件烧录步骤

理解：1.按键控制流水灯启停的状态切换逻辑

2.查询方式与中断方式在实时性上的差异

3.实现按键控制流水灯启停

项目四简易交通灯的实现

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握如何使用定时器和计数器实现简易交通灯的控制，能够在不同模式下（如正计数、倒计数、模模式等）实现交通灯的切换与控制。通过对定时/计数器的工作原理、T1和T4定时器的配置及相关寄存器的学习，考生能够理解和掌握如何利用中断控制交通灯的工作周期。考生还将学会封装函数以提高代码的可维护性，并能够根据需求调整交通灯的切换时间。通过本章的实验，考生应具备独立设计和调试交通灯控制系统的能力。

本章的难点内容为：

1.定时器/计数器的配置与应用：考生需要理解T1和T4定时器的工作模式及相关寄存器配置，掌握如何使用定时器精确控制交通灯的切换。

2.中断机制的使用：如何配置定时器中断，并通过中断服务函数处理定时器事件是本章的重点，考生需熟练掌握中断的使用。

3.函数封装与代码结构：学习如何将交通灯控制功能封装为独立的函数，以提高代码的可读性和可维护性。

4.调节定时器工作时钟频率：根据实验需求调整时钟频率，以实现精确的交通灯控制。

二、考核知识点与考核目标

（一）定时/计数器核心原理与配置（重点）

识记：1.CC2530定时器类型（T1/T4）及工作模式（正计数/倒计数/模模式）

2.定时器核心寄存器功能（T1CTL控制模式、T1STAT状态位、T1CC0H/L比较值）

3.时钟分频系数与定时精度的关系

理解：1.定时器工作流程

2.定时器中断与主程序的协同逻辑应用：1.初始化T1定时器

2.计算并设置定时初值

（二）交通灯控制逻辑与拓展实现（次重点）

识记：1.交通灯状态转换规则

12270单片机技术基础考试大纲第4页（共10页）

2.T4定时器简化配置特性

理解：1.状态机在交通灯控制中的应用

2.封装函数的意义

应用：实现正/倒计时交通灯

（三）定时器进阶调试与优化（一般）

识记：1.工程创建规范

2.可执行文件烧录流程

理解：1.时钟源切换对功耗的影响

2.不同定时器资源的选择依据

3.修改分频系数调整定时精度

项目五呼吸灯的实现

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握如何利用定时器T1实现呼吸灯效果，并能够通过PWM（脉宽调制）控制LED的亮度变化。考生将学习如何配置T1定时器来实现PWM输出，并使用中断标志位来控制PWM波形的周期。通过对相关寄存器和电路图的分析，考生能够理解如何通过硬件和软件结合实现呼吸灯的功能。此外，考生还将学会如何通过按键事件控制呼吸灯的启动和暂停，进一步增强对按键处理和中断机制的理解。通过本章的实验，考生将掌握在嵌入式系统中实现动态LED效果的技能。

本章的难点内容为：

1.PWM的实现与应用：考生需要理解如何利用T1定时器的PWM功能实现呼吸灯效果，并掌握如何调节PWM的占空比来控制LED亮度的渐变。

2.按键事件的处理：如何通过按键中断控制呼吸灯的启动与暂停是本章的关键内容，考生需熟练掌握按键事件的处理流程。

3.定时器与中断的配合：本章涉及定时器T1和中断机制的结合使用，考生需理解定时器中断的配置与处理中断标志位的技巧。

4.双呼吸灯的实现：在实现双呼吸灯时，考生需要掌握如何配置两个PWM通道并同步控制两个LED的渐变效果。

二、考核知识点与考核目标

（一）PWM原理与定时器配置（重点）

识记：1.PWM（脉宽调制）技术的基本概念

2.CC2530定时器T1的PWM工作模式

3.呼吸灯亮度变化原理

理解：1.PWM周期与定时器计数值的关系

2.通道比较模式配置

应用：初始化T1为PWM模式

（二）按键控制与多任务扩展（次重点）

识记：1.按键状态检测方法

12270单片机技术基础考试大纲第5页（共10页）

2.全局状态标志位的作用

3.双呼吸灯同步/异步控制需求

理解：按键事件与PWM运行的解耦逻辑

应用：1.添加按键控制呼吸灯启停

2.通过全局变量冻结占空比更新

（三）系统集成与调试（一般）

识记：1.工程文件组织结构

2.可执行文件烧录验证流程

3.呼吸灯硬件电路连接

理解：1.PWM频率选择对呼吸效果的影响

2.调整呼吸灯渐变速度

项目六CC2530单片机与PC的通信

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握CC2530单片机与PC之间的串口通信技术，并能够使用串口实现数据的发送与接收。考生将学习如何通过串口初始化、数据传输、以及中断处理等步骤实现单片机与PC的通信。此外，考生还将了解与串口相关的寄存器配置，学习如何通过编写中断服务函数来实现高效的数据传输。在实验过程中，考生还将学会如何通过PC控制LED的开关，并实现数据发送指示灯等功能，进一步加深对串口通信的理解和应用。

本章的难点内容为：

1.串口通信的实现与配置：考生需要理解如何配置CC2530的串口模块，并通过编写初始化函数和数据传输函数来实现串口通信。

2.串口中断服务的实现：如何通过中断机制来提高串口数据的接收效率是本章的重要内容，考生需掌握串口中断的使用与处理。

3.数据接收与发送的控制：考生需要了解如何解析和处理PC发送过来的指令，并根据这些指令控制单片机的LED状态，尤其是如何实现不同的数据接收方式。

4.与PC通信的稳定性和实时性：考生需关注串口通信过程中数据的稳定性与实时性，确保数据传输过程中不会丢失或产生错误。

二、考核知识点与考核目标

（一）串口通信核心原理与发送配置（重点）

识记：1.串口通信基本参数

2.CC2530 USART模块的两种模式（UART/SPI）及切换方式3.时钟源

选择（32MHz晶振vs 16MHz RC振荡器）对波特率精度的影响理解：1.波特率计算公式（BAUD_E与BAUD_M的配合关系）

2.异步通信数据帧结构应用：1.配置UART模式

2.实现发送指示LED

（二）串口数据接收与控制逻辑（次重点）

识记：1.接收数据缓存机制

2.接收状态标志位

3.命令帧设计规范

理解：1.查询方式vs中断方式接收的实时性差异

2.防数据丢失策略

应用：1.编写查询式接收代码

（三）通信调试与系统集成（一般）

识记：1.串口硬件连接规范

2.工程头文件引用规范理解：1.误码率影响因素

2.流控制必要性

项目七简易火焰报警器的设计与实现

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握如何使用单片机设计并实现简易火焰报警器。考生将学习如何通过火焰传感器获取火焰强度数据，并通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号。此外，考生还将学习如何实现火焰报警器的周期性工作，采集火焰强度数据，并根据设定阈值触发报警。通过对ADC工作原理、寄存器配置、传感器选择以及报警机制的分析，考生能够理解并掌握火焰检测与报警系统的设计与实现。

本章的难点内容为：

1.ADC的配置与应用：考生需要掌握如何配置ADC，理解其工作模式和相关寄存器的配置，确保传感器数据能准确转换为数字信号。

2.火焰强度的测量与分析：如何通过火焰传感器采集到的数据进行处理，并判断火焰的强度是本章的重要内容，考生需理解火焰强度的测量原理及其与报警触发的关系。

3.火焰报警器的设计与实现：考生需要掌握如何基于采集的火焰强度数据设计火焰报警器，包括报警机制、周期性采集数据的实现等。

4.使用中断方式进行数据输出：考生将学习如何通过串口的中断服务函数输出火焰检测结果，并提升对中断机制的理解和应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）ADC采集与传感器应用（重点）

识记：1.ADC（模数转换）的基本概念

2.CC2530 ADC工作模式

3.关键寄存器功能

理解：1.ADC转换流程

2.参考电压选择对量程的影响

应用：1.配置ADC单次转换模式

2.编写ADC中断服务函数

（二）多模块集成与报警逻辑（次重点）

识记：1.报警阈值设定原则

2.呼吸灯在报警系统中的警示作用

3.多任务调度基础理解：1.报警状态机设计

2.呼吸灯频率随风险等级变化的逻辑

应用：1.实现分级报警

2.调试多模块协同工作

（三）系统优化与调试技巧（次重点）

识记：1.硬件电路设计要点

2.低功耗模式下的ADC配置

理解：环境光干扰对火焰传感器的影响及补偿策略

应用：1.添加软件滤波提升ADC稳定性

2.通过串口动态调整报警阈值

3.实现按键消停功能

第三部分有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、教材

指定教材：《单片机技术基础与应用》，刘文博，人民邮电出版社，2024年版

三、自学方法指导

1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

3．在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重

点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6．注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8．助学学时：本课程共4学分，建议总课时72学时，其中助学课时分配如下：

五、关于命题考试的若干规定

1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2 ．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记 ”为 30% 、“理解 ”为40% 、“应用 ”为 30%。

3 ．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3 ：4 ：3。

4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占 10%。

5 ．试题类型一般分为：单项选择题、填空题、名词解释题、简答题、应用题。

6 ．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。

六、题型示例（样题）

一、单项选择题（本大题共 15 小题，每小题 2 分，共 30 分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1 ．CC2530 单片机的 I/O 引脚有

A ．24 个                        B ．16 个

C ．8  个                         D ．21 个

二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

16 ．CPU 执行中断服务函数时，通过_______去寻找该程序。

三、名词解释题（本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分）

26 ．单片机

四、简答题（本大题共 5 小题，每小题 5 分，共 25 分）

31 ．简述宏定义在程序中的作用。

五、应用题（本大题共 1 小题，每小题 10 分，共 10 分）

36 ．写出判断按键 SW1 被长按的代码。