单片机应用技术 教案全套 刘小平 项目1--11 LED指示灯设计与实现--- 远程灯光控制器设计与实现.docx

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1、教案1项目1LED指示灯系统设计与实现（硬件设计）一、教学设计课程名称单片机应用技术学习项目项目1LED指示灯系统设计与实现授课学时授课班级授课人数授课地点所选教材单片机应用技术授课时间授课方式教学内容项目1LED指示灯系统设计与实现（硬件设计）其他资源媒体资源微课,PPT,视频，动画，职教云平台，KeiI软件，PrOteUS软件，51单片机实训平台等环境资源嵌入式（单片机）实训室、教学一体机、职教云知识基础1 .具有一定的电路基础知识。2 .熟悉C语言基本语法和三种程序结构。学情分析认知能力1 .具有一定的电路阅读分析和设计能力。2 .有C语言程序设计基础能力。3 .能识别常见的电子元器件。

2、学习特点1 .喜欢网络学习，大多数同学能够认真学习资源库课程平台的动画、视频等相关数字资源，熟悉常用的网络工具和软件；对单片机的应用充满好奇。2 .对抽象概念畏难和抵触，不喜欢枯燥的理论讲解。素质目标能力目标知识目标教学目标L通过单片机应用和国产芯片现状，激发学生的民族自信，厚植爱国情怀、责任感和使命感。2 .通过任务实施过程培养学生自主学习及团队协作意识，提高学生合作探究解决问题的能力。3 .通过软硬件设计培养学生的标准意识、规范意识、勇于实践的劳动精神和精益求精的工匠精神。1 .能概述C51系列单片机的内部结构与主要型号；2 .能概括C51系列单片机系统构成；3 .能提供51单片机最小系统

3、电路设计；4 .能说出单片机应用系统的组成；5 .熟练应用C51文件结构；L能够根据设计要求，选择参数、性能合理的电子元器件，使用Proteus进行硬件电路仿真设计。2 .能够根据项目和产品对微控制器的性能要求，进行单片机选型。3 .能够使用Keil集成开发环境创建、编译、配置工程项目。4 .能够根据芯片类型，选择和配置程序下载、调试工具。教学重难点重点L单片机概念及外部引脚。2 .单片机最小系统组成3 .PrOteUS仿真软件和Keil软件的使用难点1 .单片机时钟振荡电路、复位电路。2 .Proteus仿真软件和KeiI软件的使用。教学方法教法任务驱动教法、理虚实一体化教法、情景化教法、讨

4、论式教法、问题引导教法学法自主式学习、协作式学习、体验式学习、探究式学习二、教学内容思维导图课中-L课程导入一单片机概念-单片机选型-单片机内部结构重点一单片机外部结构-单片机最小系统重点&难点ProteUUS安装与初步使用实物制作I课后测试顼目1LED信号指示灯任务1LED言号指示系统硬件设计-I三-三、教学实施教学环节教学内容教学活动设计意图信息化手段教师活动学生活动课程导入1 .课程定位2 .课程目标3 .课程内容4 .考核评价5 .学习方法职教云讨论：什么是单片机？词频统计分析：单片机是一块芯片，集成CPU、存储器及IO口一体。视频播放：单片机的应用领查阅&回帖：手机上网查阅答案，参与

5、讨论回帖。通过对课程的简介，激发学生学习的兴趣，明确学习目标，学会学习。视频、PPT域职教云讨论：小小单片机在生活中的应用？总结引出：为什么学？学什么？怎么学？如何评？观看&回帖：结合自己对单片机技术在日常生活中的应用，参与讨论回帖。聆听&思考&记录项目任务：职教云讨论：1.ED信号指示功能应用查阅&回帖：结合自己的所见所用，或手机上网查通过创设情境，把学生引入项目学习。设计制作以MCSHl单片机为主控芯片，外在哪些领域？阅答案，参与讨论回帖。课堂上通过网接LED电路，通过编程实现LED点亮与熄灭的LED指示灯控制系统。归纳分享：LED信号灯的应观看&思考：观看应用场上搜索相关资料及实物展职教

6、云/实物/极域课堂用场景片段实物展示：单片机实训开发板及LED点亮效果。职教云发起头脑风暴：引导景，思考灯如何控制亮灭？同步体验：单片机实训开发板及LED点亮效果。参与头脑风暴：LED控制示，激发学生的参与意识、创新意识，使其主观上产生对新知识的渴望，同时培养学生勤于思考的好习惯。学生思考：如果让单片机动起来？如何实现？LED控制系统整体方案设计启发引导：启发学生分组完成任务分析讨论，确定设计总体方案。归纳总结：教师总结LED灯光系统的功能模块组成，确定系统整体设计方案。讨论&分享：学生组内讨论，分享设计方案。聆听&记录：学生明确系统方案。任务分析，能有效培养学生勤于思考，敏于发现，勇于发言，

7、敢于表达的习惯。PPT/职教云回顾强化：单片机的概念。1.单片机的选型原则单片机的性能；单片机的自身资源是否满足项目需求，长远考虑后续的更新迭代（封装、功能）、系统升级和维护难度；a、内存是否足够（储存常量数组、密码等数据）;职教云提问：什么是单片机？演示分析：STC单片机型号如何选择？市面的产品基本都是围绕这阅读记录&回答：阅读教材P2：什么是单片机？相关内容并做好记录，并完成抢答。学生同步观看或操作，掌握STC单片机选型原则。结合实物或仿真实例教师进行相关知识的STC下载软件、技术手册等几款单片机：51（低端）、ST（中端）、ARM（高端）；QJ-MMMWW：W讲解，思政融入（芯片事件）三

8、：IYi三iihHs三三b、I/O的数量充足;c、外设资源（RTC、HC（硬件、模拟）、I：i三Hill!IiSPI、UART）；开发周期：熟悉该类型单片机的硬件与软项目分析项目实施项目件，可用高级语言编写和调试；单片机的价格、货源、体积、封装;3.单片机内部结构(重点)MCS-51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,部框图如下图所示。其内项目实施4.单片机外部结构(引脚)：结合芯片技术手册教师进行相关知识的讲解：1.一个8位微处理器CPU。2 .片内数据存储器(RAMI

9、28B/256B)：用以存放可以读/写的数据。3 .片内4kB程序存储器FlashROM(4KB)：用以存放程序、一些原始数据和表格。4 .两个或三个定时/计数器：用以对外部事件进行计数，也可设置成定时方式。5 .一个全双工UART串行I/O口6 .片内振荡器和时钟产生电路：但需外接晶振和电容。7 .5个中断源中断控制系统。实物展示：结合实物分析引学生同步观看或聆听、查阅、理解，建构新的知识与技能培养从物理结构上单片机系统的存储器结构图(四个部分)学生同步观看或操作，掌动画辅助分析实施脚功能。握STC引脚功能分配。常见的51单片机中一般米用双列直插（DlP）封装，共40个引脚。P1.0EP1.

10、1EP1.2EP1.3EP1.4匚P1.5CP1.6EP1.7CRST匚(RXD)P3.0匚(TXD)P3.1E(INTO)P3.2匚(INTi)P3.3匚(TO)P3.4匚(T1)P3.5E(WR)P3.6匚(RD)P3.7EXTAL2IZXTAL1匚GNDC714023933843753663573483393210311130122913281427152616251724182319222021ZlVCC P0.0(ADO) P0.1(ADI) P02(AD2) P0.3(AD3) P0.4(AD4) P0.5(AD5) P0.6(AD6) P0.7(AD7)EAPP ALE5RUG

11、PSEN P2.7(A15) P2.6(A14) P2.5(A13) P2.4(A12) P2.3(A11) P22(A10) P2.1(A9) P2.0(A8)任务1:绘制LED灯光系统设计方案组成框图硬件方案设计：40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：电源、时钟、控制和I/O引脚。XTALlRSTVro-EAVw-PSEN.KLE/PROG80C51P0P2P3地址次总线双功能口1.电源:VCC-接+5V；VSS-接地端；2.时钟：XTAL1、XTAL23.控制线：ALE功能：用来锁存PO口送出的低8位地RST（Reset）功能：复位信号输入端。EA功能：内外ROM选择端。4.I/O线8

12、0C51共有4个8位并行I/O端口：P0、Pl、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。组织讨论：职教云发起讨论，小组讨论：组内讨论LED1.电路设计能PPT/请各小组讨论完成LED灯光灯光系统硬件设计方案，有效地考查学职教云系统硬件方案设计。把设计方案上传职教云。生创造性思维能力，分析综合能力以及知识应用能力。2.小组讨论培任务发布：绘制LED灯光系统硬件设计方案组成框图。教师点评：对各小组设计方动手绘制：LED灯光系统硬件设计方案组成框图。汇报方案：小组代表汇报HaJlHIlMBE0UI16M1.ED灯光系统硬件子系统组成框图案做点评

13、，充分肯定学生的成果，总结确定红外线报警子系统硬件电路设计方案。方案设计。养学生团结协作的能力、锻炼学生沟通交流的能力。项目实施L单片机最小系统电源：5Vo供电电路40脚接的是+5V,通常也称为VCC或VDD,代表的是电源正极，20脚接的是GND,代表的是电源的负极。新知引入：讲解&proteus演示：单片机最小系统组成及仿真电路演示单片机最小系统，也叫做单片机最小应用系统，是指用聆听&记录:跟随老师一起学习并在相应的活页式讲义中做好记录。通过Proteus仿真电路设计，加深学生A单片机构连44引脚XTM1.XTAU;lIThtoproductprotected勿USSdrttmMo编程规范等

14、*/程序编写：学生实践：#include包含51单片机寄存器定义的头文件根据流程图编写LED控制C语言程序框架创建与代码编写。/*函数名称：main()* 函数功能：点亮P2.0口的LED灯(共阳)* 输入/输出参数：Void* 返回值：VOidvoidmain(void)主函数，程序入口(函数体结束代码。程序仿真与调试:在ProteusVkeil中联合调试。学生实践：仿真与调试。评估考核功能考核：根据项目评分细则，对学生作品进行项目功能考核，并评分、记录测验：发布课堂测验题目项目考核：进行项目考核并记录成绩，并记录典型问题测验发布：引导学生完成职教云课堂测验题目完成考核：完成任务考核完成测验

15、：在职教云中独立完成课堂测验，将还存在疑问的题目记录下来通过准确合理，富有鼓励性的考核和评价，调动学生学习的积极性STM32CubeIDE工具/职教云/单片机小车平台/赛道总结反思学生任务完成情况和存在问题分析与解决考核反馈：对任务完成度进行评价，充分鼓励学生的实践结果，同时对学生存在的问题进行反馈。总结：总结本节学习内容，学生反思总结，跟随老师汇总归纳本堂课的知识内容，加深对新知识的理解和记忆。以准确简练的语言，提纲挈领地总结归纳，促使学生加深对所学知识的理解和记忆，培养其综合概括能力。学习APP融会贯通加深学生对新知识的理解。Q课后任务-理论&实操理论知识点测试：课后测验实操：多个LED灯

16、光控制仿真设计与实物验证课后跟踪：了解学生对本堂课知识的掌握情况，对个别同学予以单独指导作业发布：1.通过职教云平台发布课后知识点测试作业。2 .实物制作：分组完成，每组学生去实训室制作单片机最小系统，并强调注意安全。3 .安排学生做好实训室清洁卫生。课后指导：及时关注学生遇到的问题进行课后单独指导。1 .完成职教云上的课后作业。2 .以小组为单位分工协作完成单片机最小系统实物制作与调试。3 .使用示例代码在制作的单片机最小系统进行功能验证。4 .将遇到的问题记录下来及时向老师进行咨询。课后实践使教师及时了解学生学习情况，利于老师切准学生“脉搏”，把握教学进程量思政点：通过焊接电子产品，鼓励学

17、生认真细心，培养学生工匠精神和劳动精神。职教云教学反思教案3项目2LED动感灯箱设计与实现、教学设计课程名称单片机应用技术学习项目授课班级授课人数I所选教材单片机应用技术授课时间教学内容项目2LED动感灯箱设计与实现其他资源媒体资源微课，PPT,视频，动画，职教云平台，Keil软件，ProteUS软件，51单片机实训平台等学情分析环境资源嵌入式实训室、教学一体机、职教云知识基础L熟悉Proteus和Keil2.熟悉C语言程序结构3.软件和使用。0认知能力1 .具有一定的电路阅读分析和设计能力。2 .能识别常见的电子元器件。3 .学习特点素质目标知识目标能力目标教学目标1 .通过需求分析、设计与

18、制作等任务，培养学生自主学习能力，规范意识，安全意识。2 .通过动感灯箱的创意设计，培养学生勇于实践和勇于创新的科学精神。1 .能概述MCS-51单片机并行输入/输出（I/O）端口的结构和功能。2 .能使用单片机的时钟和时序。3 .熟练使用C语言基本语句，能区别循环语句while、doWhile、for的语法特点。4 .熟练应用延时程序设计。1 .能根据用户需求进行灯光控制系统设计。2 .能够编写MCS-51单片机控制多路LED灯组合的驱动程序。3 .会制作与调试LED动感灯箱。教学重难点重点单片机并行I/O口和for循环难点位定义、数据运算符、循环程序结构。教学方法教法任务驱动教法、理虚实一

19、体化教法、情景化教法、讨论式教法、问题引导教法学法自主式学习、协作式学习、体验式学习、探究式学习二、教学内容思维导图课前一1.课中一J课后.-课前任务单LED闪烁灯系统设计方案-单片机IO口重点顼目3闪烁灯任务闪烁灯软硬软件设计-CPU时序一难点J延时函数的缩写1.LED闪烁灯控制程序编写与调试一重点&难点拓展任务：多个LED交替控制1.渤颉试三、教学实施教学环节教学内容教学活动设计意图信息化手段教师活动学生活动任务导入项目任务一:设计一个基于单片机LED信号灯控制系统，即以单片机的I/O口作输出口，接若干个LED发光二极管，通过编程实现发光二极管任意方式的闪烁发光控制系统。职教云讨论：1.E

20、D闪烁功能应用在哪些领域？归纳分享：LED闪烁灯的应用场景片段实物展示：单片机实训开发板及LED闪烁效果。职教云发起头脑风暴：引导学生思考：如果让灯闪烁动起来？查阅&回帖：结合自己的所见所用，或手机上网查阅答案，参与讨论回帖。观看&思考：观看应用场景，思考灯如何实现闪烁效果？同步体验：单片机实训开发板LED闪烁效果。参与头脑风暴：LED闪烁如何实现？通过创设情境，把学生引入项目学习。课堂上通过网上搜索相关资料及实物展示，激发学生的参与意识、创新意识，使其主观上产生对新知识的渴望，同时培养学生勤于思考的好习惯。职教云/实物/极域课堂任务分析LED闪烁灯整体方案设计启发引导：启发学生分组完成任务分

21、析讨论，确定设计总体方案。归纳总结：教师总结LED灯光系统的功能模块组成，确定系统整体设计方案。讨论也分享：学生组内讨论，分享设计方案。聆听&记录：学生明确系统方案。任务分析，能有效培养学生勤于思考，敏于发现，勇于发言，敢于表达的习惯。PPT/职教云任务实施任务1:绘制LED灯光系统设计方案组成框图硬件方案设计：组织讨论：职教云发起讨论，请各小组讨论完成LED灯光系统硬件方案设计。任务发布：绘制LED灯光系统硬件设计方案组成框图。教师点评：对各小组设计方案做点评，充分肯定学生的成果，总结确定红外线报警子系统硬件电路设计方案。小组讨论：组内讨论LED灯光系统硬件设计方案，把设计方案上传职教云。动

22、手绘制：LED灯光系统硬件设计方案组成框图。汇报方案：小组代表汇报方案设计。1 .电路设计能有效地考查学生创造性思维能力，分析综合能力以及知识应用能力。2 .小组讨论培养学生团结协作的能力、锻炼学生沟通交流的能力。PPT/职教云广1j2V11I.UW电稀IIlMT阳MUfl鲂IMI1.ED灯光系统硬件子系统组成框图任务实施1.并行输入输出（I/O）端口51系列单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，PO口分时作为低8位地址线和双向数据总线。新知引入：讲解&动画演示:PO口结构Pl口结构聆听&记录：跟随老师一起学习做

23、好记录。PO口是一个8位（PO.O-PO.7）漏极开路型双向I/O口。内部不带上拉电阻，通常作输出使用时需要外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，PO口是分时转换的地址（低8位）/数据总线。Pl口是一个带内部上拉电阻的8位准双向通用的I/O口。通过动画辅助分析IO结构,加深学生对IO理解，掌握不同IO的应用设计。Proteus/PPT/职教云任务实施补充知识：上拉电阻简单来说就是把电平拉高，通常用4.7K10K的电阻接到VCC也源，下拉电阻则是把电平拉低，电阻接到GND地线上。CPU时序：CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作。三种时序：常用的时序定时单位有时钟周期、状态周期、机器周

24、期和指令周期P2口：(c)P2口位结构P3口：(d)P3口位结构动画分析：时序原理及三种时序关系UmJUUUuUUUUUUlnJUmnJUUlnJUUIrUP2口是一个带内部上拉电阻的8位准双向通用的I/O口。访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。P3口是一个带内部上拉电阻的8位双功能口I/O口，能驱动4个LSTTL负载，作输入用时须先将端口置loP3口还具有第二功能(如表所列)，用于特殊信号输入输出和控制信号，任务实施Proteus系统仿真设计软件设计主程序设计流程图跟我做用Proteus作硬件电路图知识点：单片机外部结构、时钟电路、复位电路、LED接口电路同步实践：在

25、Proteus中完成单片机选型及电源、时钟、复位电路仿真设计。分析讲解：当PO口输出高电平，即PO=OXff时，根据发光二极管的单向导电性可知，这时发光二极管全亮；当Po口输出低电平，即聆听&记录：灯亮灭条件与电路设计的关系。学生同步实践，建构新的知识与技能培养Proteus/PPT/职教云PO=OxOO时，发光二极管DID7全熄灭；提问：如果完成交替闪烁，如何设置参数？讨论&回答：分组讨论并回答。任务实施程序编写：根据流程图编写LED控制代码。程序仿真与调试:在ProteUS与kei1中联合调试。任务布置：程序编写与调试学生实践：C语言程序框架创建与代码编写。学生实践：仿真与调试。评估考核功

26、能考核：根据项目评分细则，对学生作品进行项目功能考核，并评分、记录测验：发布课堂测验题目项目考核：进行项目考核并记录成绩，并记录典型问题测验发布：引导学生完成职教云课堂测验题目完成考核：完成任务考核完成测验：在职教云中独立完成课堂测验，将还存在疑问的题目记录下来通过准确合理，富有鼓励性的考核和评价，调动学生学习的积极性STM32CubeIDE工具/职教云/单片机小车平台/赛道总结反思学生任务完成情况和存在问题分析与解决考核反馈：对任务完成度进行评价，充分鼓励学生的实践结果，同时对学生存在的问题进行反馈。总结：总结本节学习内容，加深学生对新知识的理解。学生反思总结，跟随老师汇总归纳本堂课的知识内

27、容，加深对新知识的理解和记忆。以准确简练的语言，提纲挈领地总结归纳，促使学生加深对所学知识的理解和记忆，培养其综合概括能力。标询,融学习APP融会贯通课后任务-理论&实操理论知识点测试：课后测验实操：单片机最小系统实物制作课后跟踪：了解学生对本堂课知识的掌握情况，对个别同学予以单独指导作业发布：1 .通过职教云平台发布课后知识点测试作业。2 .实物制作：分组完成，每组学生去实训室制作单片机最小系统，并强调注意安全。3 .安排学生做好实训室清洁卫生。课后指导：及时关注学生遇到的问题进行课后单独指导。1 .完成职教云上的课后作业。2 .以小组为单位分工协作完成单片机最小系统实物制作与调试。3 .使

28、用示例代码在制作的单片机最小系统进行功能验证。4 .将遇到的问题记录下来及时向老师进行咨询。课后实践使教师及时了解学生学习情况，利于老师切准学生“脉搏”，把握教学进程也思政点：通过焊接电子产品，鼓励学生认真细心，培养学生工匠精神和劳动精神。职教云教学反思教案3项目3汽车转向灯设计与实现一、教学设计课程名称单片机应用技术项目3汽车转向灯设计与实现授课学时授课班级授课地点所选教材单片机应用技术授课方式教学内容项目3汽车转向灯设计与实现其他资源媒体资源微课，PPT,视频，动画，职教云平台，Keil软件，ProteUS软件，51单片机实训平台等环境资源嵌入式（单片机）实训室、教学一体机、职教云知识基础

29、1 .具有一定的单片机基础知识。2 .熟悉C语言基本语法和三种程序结构。学情分析认知能力1 .具有一定的电路阅读分析和设计能力。2 .有C语言程序设计基础能力。3 .能识别常见的电子元器件。学习特点3.喜欢网络学习，大多数同学能够认真学习资源库课程平台的动画、视频等相关数字资源，熟悉常用的网络工具和软件；对单片机的应用充满好奇。2.对抽象概念畏难和抵触，不喜欢枯燥的理论讲解。素质目标知识目标能力目标教学目标L通过汽车转向灯项目分析，培养学生安全意识和遵守规则意识。2 .通过天间BlOCk国产软件的应用，了解中国科技、增强民族自信。3 .通过软硬件设计培养学生的标准意识、规范意识、勇于实践的劳动

30、精神和精益求精的工匠精神。1 .能解释独立式键盘的工作原理与应用。2 .能熟练应用C语言选择语句。3 .能设计分支结构程序。L能够根据设计要求，选择参数、性能合理的电子元器件，使用Proteus进行硬件电路仿真设计。2 .熟练采用循环及选择语句编写程序。在调试过程中，针对出现的问题，提出合适的解决方案。3 .能够熟练利用独立式按键的思想编程，运用对并行I/O端口操作的编程方法实现开关控制及信息输入。教学重难点重点独立式键盘结构原理及应用。难点选择结构程序设计方法教学方法教法任务驱动教法、理虚实一体化教法、情景化教法、讨论式教法、问题引导教法学法自主式学习、协作式学习、体验式学习、探究式学习二、

31、教学内容思维导图单目引入汽车转向灯设计与实现课中T汽左移向打腾硬件设计除WW三软件Iftit汽格向灯系耐试与运行XWWT三、教学实施教学环节教学内容教学活动设计意图信息化手段教师活动学生活动项目引入项目任务：设计制作以C51单片机为主控芯片，外接键盘电路、LED电路，通过编程实现汽车转向灯控制系统。职教云讨论：汽车信号灯的种类及功能？归纳分享：汽车信号灯的种类及功能介绍片段动画展示：汽车信号灯的功能介绍查阅也回帖：结合自己的所见所用，或手机上网查阅答案，参与讨论回帖。观看&思考：观看功能介绍动画，思考如何控制汽车信号灯？通过创设情境，把学生引入项目学习。课堂上通过网上搜索相关资料及动画展示，激发学生的参与意识、职教云/实物/极域课堂项目分析职教云发起头脑风暴：引导学生思考：汽车信号灯的控制如何实现？参与头脑风暴：汽车信号灯的控制如何实现？创新意识，使其主