單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 教案1-1 項(xiàng)目1 LED指示燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（硬件設(shè)計(jì)）

教案1項(xiàng)目1LED指示燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（硬件設(shè)計(jì)）一、教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目項(xiàng)目1LED指示燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)授課學(xué)時(shí)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)所選教材《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》授課時(shí)間授課方式教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目1LED指示燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（硬件設(shè)計(jì)）其他資源媒體資源微課，PPT，視頻，動(dòng)畫，職教云平臺(tái)，Keil軟件，Proteus軟件，51單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等環(huán)境資源嵌入式（單片機(jī)）實(shí)訓(xùn)室、教學(xué)一體機(jī)、職教云學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)1.具有一定的電路基礎(chǔ)知識(shí)。2.熟悉C語言基本語法和三種程序結(jié)構(gòu)。認(rèn)知能力1.具有一定的電路閱讀分析和設(shè)計(jì)能力。2.有C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)能力。3.能識(shí)別常見的電子元器件。學(xué)習(xí)特點(diǎn)喜歡網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，大多數(shù)同學(xué)能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)資源庫課程平臺(tái)的動(dòng)畫、視頻等相關(guān)數(shù)字資源，熟悉常用的網(wǎng)絡(luò)工具和軟件；對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用充滿好奇。2.對(duì)抽象概念畏難和抵觸，不喜歡枯燥的理論講解。教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)1.通過單片機(jī)應(yīng)用和國產(chǎn)芯片現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的民族自信，厚植愛國情懷、責(zé)任感和使命感。2.通過任務(wù)實(shí)施過程培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，提高學(xué)生合作探究解決問題的能力。3.通過軟硬件設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)、規(guī)范意識(shí)、勇于實(shí)踐的勞動(dòng)精神和精益求精的工匠精神。1.能概述C51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與主要型號(hào)；2.能概括C51系列單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成;3.能提供51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)；4.能說出單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成；5.熟練應(yīng)用C51文件結(jié)構(gòu)；1.能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇參數(shù)、性能合理的電子元器件，使用Proteus進(jìn)行硬件電路仿真設(shè)計(jì)。2.能夠根據(jù)項(xiàng)目和產(chǎn)品對(duì)微控制器的性能要求，進(jìn)行單片機(jī)選型。3.能夠使用Keil集成開發(fā)環(huán)境創(chuàng)建、編譯、配置工程項(xiàng)目。4.能夠根據(jù)芯片類型，選擇和配置程序下載、調(diào)試工具。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)1.單片機(jī)概念及外部引腳。2.單片機(jī)最小系統(tǒng)組成3.Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用難點(diǎn)單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路。Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用。教學(xué)方法教法任務(wù)驅(qū)動(dòng)教法、理虛實(shí)一體化教法、情景化教法、討論式教法、問題引導(dǎo)教法學(xué)法自主式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)二、教學(xué)內(nèi)容思維導(dǎo)圖三、教學(xué)實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖信息化手段教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課程導(dǎo)入課程定位課程目標(biāo)課程內(nèi)容考核評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)方法職教云討論：什么是單片機(jī)?詞頻統(tǒng)計(jì)分析：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一塊芯片，集成CPU、存儲(chǔ)器及IO口一體。視頻播放：?jiǎn)纹瑱C(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域職教云討論：小小單片機(jī)在生活中的應(yīng)用？總結(jié)引出：為什么學(xué)？學(xué)什么？怎么學(xué)？如何評(píng)？查閱&回帖：手機(jī)上網(wǎng)查閱答案，參與討論回帖。觀看&回帖：結(jié)合自己對(duì)單片機(jī)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，參與討論回帖。聆聽&思考&記錄通過對(duì)課程的簡(jiǎn)介，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。視頻、PPT項(xiàng)目引入項(xiàng)目任務(wù)：設(shè)計(jì)制作以MCS-51單片機(jī)為主控芯片，外接LED電路，通過編程實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)亮與熄滅的LED指示燈控制系統(tǒng)。職教云討論：LED信號(hào)指示功能應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？歸納分享：LED信號(hào)燈的應(yīng)用場(chǎng)景片段實(shí)物展示：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)訓(xùn)開發(fā)板及LED點(diǎn)亮效果。職教云發(fā)起頭腦風(fēng)暴：引導(dǎo)學(xué)生思考：如果讓單片機(jī)動(dòng)起來？查閱&回帖：結(jié)合自己的所見所用，或手機(jī)上網(wǎng)查閱答案，參與討論回帖。觀看&思考：觀看應(yīng)用場(chǎng)景，思考燈如何控制亮滅？同步體驗(yàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)訓(xùn)開發(fā)板及LED點(diǎn)亮效果。參與頭腦風(fēng)暴：LED控制如何實(shí)現(xiàn)?通過創(chuàng)設(shè)情境，把學(xué)生引入項(xiàng)目學(xué)習(xí)。課堂上通過網(wǎng)上搜索相關(guān)資料及實(shí)物展示，激發(fā)學(xué)生的參與意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)，使其主觀上產(chǎn)生對(duì)新知識(shí)的渴望，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的好習(xí)慣。職教云/實(shí)物/極域課堂項(xiàng)目分析LED控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)啟發(fā)引導(dǎo)：?jiǎn)l(fā)學(xué)生分組完成任務(wù)分析討論，確定設(shè)計(jì)總體方案。歸納總結(jié)：教師總結(jié)LED燈光系統(tǒng)的功能模塊組成，確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案。討論&分享：學(xué)生組內(nèi)討論，分享設(shè)計(jì)方案。聆聽&記錄：學(xué)生明確系統(tǒng)方案。任務(wù)分析，能有效培養(yǎng)學(xué)生勤于思考，敏于發(fā)現(xiàn)，勇于發(fā)言，敢于表達(dá)的習(xí)慣。PPT/職教云項(xiàng)目實(shí)施回顧強(qiáng)化：?jiǎn)纹瑱C(jī)的概念。單片機(jī)的選型原則單片機(jī)的性能；單片機(jī)的自身資源是否滿足項(xiàng)目需求，長遠(yuǎn)考慮后續(xù)的更新迭代(封裝、功能)、系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)難度；a、內(nèi)存是否足夠（儲(chǔ)存常量數(shù)組、密碼等數(shù)據(jù)）；b、I/O的數(shù)量充足；c、外設(shè)資源（RTC、IIC（硬件、模擬）、SPI、UART）;開發(fā)周期：熟悉該類型單片機(jī)的硬件與軟件，可用高級(jí)語言編寫和調(diào)試；單片機(jī)的價(jià)格、貨源、體積、封裝；職教云提問：什么是單片機(jī)？演示分析：STC單片機(jī)型號(hào)如何選擇？市面的產(chǎn)品基本都是圍繞這幾款單片機(jī)：51(低端)、ST(中端)、ARM(高端)；閱讀記錄&回答：閱讀教材P2：什么是單片機(jī)？相關(guān)內(nèi)容并做好記錄，并完成搶答。學(xué)生同步觀看或操作，掌握STC單片機(jī)選型原則。結(jié)合實(shí)物或仿真實(shí)例教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解，思政融入（芯片事件）STC下載軟件、技術(shù)手冊(cè)等項(xiàng)目實(shí)施單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)）MCS-51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，其內(nèi)部框圖如下圖所示。結(jié)合芯片技術(shù)手冊(cè)教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解：1.一個(gè)8位微處理器CPU。2.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM128B/256B）:用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)。3.片內(nèi)4kB程序存儲(chǔ)器Flash

ROM（4KB）:用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。4.兩個(gè)或三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器:用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可設(shè)置成定時(shí)方式。5.一個(gè)全雙工UART串行I/O口6.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路:但需外接晶振和電容。7.5個(gè)中斷源中斷控制系統(tǒng)。學(xué)生同步觀看或聆聽、查閱、理解，建構(gòu)新的知識(shí)與技能培養(yǎng)動(dòng)畫輔助分析項(xiàng)目實(shí)施4.單片機(jī)外部結(jié)構(gòu)（引腳）：常見的51單片機(jī)中一般采用雙列直插（DIP）封裝，共40個(gè)引腳。實(shí)物展示：結(jié)合實(shí)物分析引腳功能。40個(gè)引腳按引腳功能大致可分為4個(gè)種類：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。學(xué)生同步觀看或操作，掌握STC引腳功能分配。⒈電源:

⑴VCC-接+5V；

⑵VSS-接地端；⒉時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2⒊控制線:

ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。

⒋I/O線

80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。

P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)1：繪制LED燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案組成框圖硬件方案設(shè)計(jì)：LED燈光系統(tǒng)硬件子系統(tǒng)組成框圖組織討論：職教云發(fā)起討論，請(qǐng)各小組討論完成LED燈光系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)。任務(wù)發(fā)布：繪制LED燈光系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案組成框圖。教師點(diǎn)評(píng)：對(duì)各小組設(shè)計(jì)方案做點(diǎn)評(píng)，充分肯定學(xué)生的成果，總結(jié)確定紅外線報(bào)警子系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)方案。小組討論：組內(nèi)討論LED燈光系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案，把設(shè)計(jì)方案上傳職教云。動(dòng)手繪制：LED燈光系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案組成框圖。匯報(bào)方案：小組代表匯報(bào)方案設(shè)計(jì)。1.電路設(shè)計(jì)能有效地考查學(xué)生創(chuàng)造性思維能力,分析綜合能力以及知識(shí)應(yīng)用能力。2.小組討論培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、鍛煉學(xué)生溝通交流的能力。PPT/職教云1.單片機(jī)最小系統(tǒng)電源：5V。供電電路40腳接的是+5V，通常也稱為VCC或VDD，代表的是電源正極，20腳接的是GND，代表的是電源的負(fù)極。時(shí)鐘電路復(fù)位電路新知引入：講解&proteus演示：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)組成及仿真電路演示單片機(jī)最小系統(tǒng)，也叫做單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的原件組成單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)的三要素就是電源、晶振、復(fù)位電路，Proteus繪制最小系統(tǒng)原理圖：聆聽&記錄：跟隨老師一起學(xué)習(xí)并在相應(yīng)的活頁式講義中做好記錄。通過Proteus仿真電路設(shè)計(jì)，加深學(xué)生對(duì)最小系統(tǒng)的理解，掌握時(shí)鐘電路和復(fù)位電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)。Proteus/PPT/職教云Proteus的安裝與使用單片機(jī)最小系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)操作演示：安裝與使用Proteus繪制硬件仿真電路圖重點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)繪制（時(shí)鐘電路、復(fù)位電路）、LED接口電路。電源電路仿真默認(rèn)。同步實(shí)踐：安裝Proteus及工程文件創(chuàng)建。跟我做——同步實(shí)踐：在Proteus中完成單片機(jī)選型及電源、時(shí)鐘、復(fù)位電路仿真設(shè)計(jì)。學(xué)生同步實(shí)踐，建構(gòu)新的知識(shí)與技能培養(yǎng)Proteus/PPT/職教云項(xiàng)目評(píng)價(jià)功能考核：根據(jù)項(xiàng)目評(píng)分細(xì)則，對(duì)學(xué)生作品進(jìn)行項(xiàng)目功能考核，并評(píng)分、記錄測(cè)驗(yàn)：發(fā)布課堂測(cè)驗(yàn)題目項(xiàng)目考核：進(jìn)行項(xiàng)目考核并記錄成績，并記錄典型問題測(cè)驗(yàn)發(fā)布：引導(dǎo)學(xué)生完成職教云課堂測(cè)驗(yàn)題目完成考核：完成任務(wù)考核完成測(cè)驗(yàn)：在職教云中獨(dú)立完成課堂測(cè)驗(yàn)，將還存在疑問的題目記錄下來通過準(zhǔn)確合理，富有鼓勵(lì)性的考核和評(píng)價(jià)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性STM32CubeIDE工具/職教云/單片機(jī)小車平臺(tái)/賽道總結(jié)反思學(xué)生任務(wù)完成情況和存在問題分析與解決考核反饋：對(duì)任務(wù)完成度進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分鼓勵(lì)學(xué)生的實(shí)踐結(jié)果，同時(shí)對(duì)學(xué)生存在的問題進(jìn)行反饋?？偨Y(jié)：總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。學(xué)生反思總結(jié)，跟隨老師匯總歸納本堂課的知識(shí)內(nèi)容，加深對(duì)新知識(shí)的理解和記憶。以準(zhǔn)確簡(jiǎn)練的語言，提綱挈領(lǐng)地總結(jié)歸納，促使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和記憶，培養(yǎng)其綜合概括能力。項(xiàng)目拓展課后任務(wù)-理論&實(shí)操理論知識(shí)點(diǎn)測(cè)試：課后測(cè)驗(yàn)實(shí)操：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)實(shí)物制作課后跟蹤：了解學(xué)生對(duì)本堂課知識(shí)的掌握情況，對(duì)個(gè)別同學(xué)予以單獨(dú)指導(dǎo)作業(yè)發(fā)布：1.通過職教云平臺(tái)發(fā)布課后知識(shí)點(diǎn)測(cè)試作業(yè)。2.實(shí)物制作：分組完成，每組學(xué)生去實(shí)訓(xùn)室制作單片機(jī)最小系統(tǒng)，并強(qiáng)調(diào)注意安全