物联网应用技术实训课程教学大纲

PAGEPAGE1物联网应用技术实训课程教学大纲课程名称：八周实训学时：76学分：4讲课学时：34上机/实验等学时：42考核方式：考查成绩评定比例：平时成绩50%+期末成绩50%先修课程：C#程序设计、物联网综合布线、英语适用专业：物联网应用技术一、本课程在课程体系中的定位本课程是计算机物联网专业一门重要的软硬件系统架构专业课，课程主要介绍了实训系统硬件搭建方法、软件设计方法，借助PSoC1&3开发板并结合实验讲解嵌入式微处理器、中断控制、总线结构、存储系统、集成系统及模拟/数字子系统的基础知识，通过演示、讲解实训系统的软硬件设计方法，让学生更直观地了解物联网的整个架构。重要知识点包括PSoC常用的8个硬件用户模块、电路搭建、程序设计、通用的指令集、电路基础知识点、逻辑运算等。学生通过该课程的学习，可以系统的掌握物联网应用技术知识，可独立进行基础性的物联网实验开发。本课程采用理论学习和实践并重的教学方法，着重培养学生的实际动手能力，使学生能够熟练地独立进行物联网系统软硬件设计与开发。二、教学目标知识目标：1.了解实训课的目的和意义，了解实训课程的先修课程和必备的基础知识；2.熟练掌握学习应知应会的基础电路知识、模拟电路数字电路转换、常见的元器件及特性、物理量、专业名词和简写、本课程用到的编程语言；3.熟悉实验用到的硬件模块，如微处理器、接口、外围应用电路、存储设备等；4.熟悉PSoC的软硬件环境，了解嵌入式系统开发的流程，能根据需求画出流程图；5.独立完成演示实验、基础实验，在此基础上，进行提高实验的探究；6.具备实际开发能力：根据需求，完成原理图及程序设计，验证结果并出具相应报告。能力目标：1．能够使用PSoC、C语言或汇编程序语言独立完成课堂内的每次实训任务；2．能够解释硬件电路原理、PSoC常用的用户模块和功能；3．能够熟练掌握PSoC微处理器结构、指令系统以及搭建系统。情感目标：1．培养学生对软硬件架构的开发课程兴趣。2．提高学生独立分析问题，解决问题。3．提高学生学习的主动性。4．提高学生的团结协作精神。三、教学效果通过本课程的学习，学生可具备：1.理解和掌握实训系统的各个组成部分、功能以及基本的用户模块，为搭建物联网实训系统做好准备；2.熟练掌握PSoCDesigner5.4&Program1.16&Creator3.3集成开发环境的使用方法。3.理解硬件电路设计的模块、元器件、物理量，掌握软件开发环境的参数含义和设置方法。4.学习和掌握微处理器、存储器、接口的原理和使用。5.了解PSoC系统资源，熟知系统复位方式、数字时钟、低电压监测电路等。6.培养学生综合设计程序框架和整体逻辑结构、解决工程实际应用中具体问题的能力。7.通过实际应用训练项目，掌握万用表、示波器等常用工具的使用方法。8、熟悉嵌入式软硬件开发的总体流程，具备独立完成需求承接能力。四、教学内容与教学效果对照表（在相应的教学效果处打√）教学效果教学内容效果1效果2效果3效果4效果5效果6效果7效果8嵌入式系统的学习方法、演示实验1个PSoC的基础知识、演示实验1个实训实验系统涉及到的基础知识，汇编和C语言程序设计基础、基础实验2个PSoC原理、基础实验2个PSoC用户模块、基础实验3个提高实验2个自主研究型实验及总结五、教学内容和基本要求第一章物联网实训的基础教学内容：1.实训的目的和意义2.实训的主要内容3.实训实验平台的组成部分4.实训课程的学习方法5.PSoCProgram软件和PSoC单板配合使用的演示实验教学要求：1.掌握物联网实训系统的硬件知识、软件知识、接口电路以及应用领域2.根据学生特点，调用主动学习物联网实训课程的兴趣3.了解物联网实训课程的PSoC软硬件使用方法重点难点：【本章重点】1.掌握物联网实训系统的硬件知识、软件知识、接口电路以及应用领域2.了解物联网实训课程的PSoC软硬件使用方法【本章难点】实训实验平台的硬件知识、软件知识。第二章PSoC的基础知识教学内容：1.介绍Cypress公司的发展史、PSoC家族的演进和区别2.介绍软件安装方法3.PSoC1的软件功能区说明，特别说明单板的模块4.与PSoC1相关的知识点，如电路基础、逻辑门、物理量、微处理器、存储等5.PSoCDesigner软件和PSoC单板配合使用的演示实验教学要求：1.了解PSoC1&3&5家族的区别2.掌握常见、通用的缩略语3.掌握PSoCDesigner软件、PSoCProgram软件和PSoC单板使用方法重点难点：【本章重点】1.PSoC1单板的模块，通用的缩略语2.PSoCDesigner软件各功能区的使用3.引申出与PSoC1相关的知识点【本章难点】1.通用的缩略语的记忆2.基础知识的回顾和学习。第三章电路和软件基础知识教学内容：1、硬件电路设计的模块、原理图、印制板概念；元器件选用、物理量变换；2、软件开发环境的参数含义和设置方法3、汇编和C语言程序设计基础4、实训系统实验的设计方法流程、软硬件协同设计5、基础实验：可编程增益放大器PGA教学要求：1、看懂硬件电路原理图；2、掌握实训系统的设计方法流程；重点难点：【本章重点】1、实训系统的设计方法流程；2、理解选用元器件、芯片的基本依据，理解增益放大器的电路原理【本章难点】;1.汇编和C语言指令集2.实训中实验的设计方法、原理;第四章PSoC原理教学内容：1、8位微处理器；2、内部存储器3、常见的接口4、中断控制器及工作原理5、基础实验：增量型ADC/DAC转换器教学要求：1、理解微处理器5个内部寄存器，并了解执行汇编程序的基本操作2、熟练掌握常见的存储器、接口电路、中断控制器重点难点：【本章重点】1.5个内部寄存器2.寄存器的执行指令3.存储器的区别【本章难点】寄存器的执行指令第五章PSoC用户模块教学内容：1.PSoC用户模块2.基础实验：低通滤波器LPF23.基础实验：电压比较器CMPPR4.基础实验：计数器Counter8与定时器Timer8教学要求：掌握PSoC用户模块及模块原理重点难点：【本章重点】PSoC用户模块、模块功能及模块原理【本章难点】PSoC用户模块原理第六章提高型实验教学内容：1、正弦波发生器2、SPI通信3、单路温度测量控制教学要求：1.综合运用计数器，AD，DA用户模块进行设计，熟悉PSoC中断服务程序的设计方法。2.实现两个PSoC芯片之间的SPI通信。重点难点：【本章重点】1、了解正弦波的周期、频率计算方法，综合运用多模块进行组合电路设计，中断的设置方法；2、主从芯片的输入和输出，注意时钟的选择【本章难点】1.中断原理。2.应用程序设计。六、课内实验内容和基本要求章节上机内容提要基本要求实训实验的学习方法实验1：熟悉实训系统开发环境，LCD显示ADC测量值熟悉实训平台的设计流程；掌握工程创建、编译码、下载等实验过程。PSoC1介绍实验2：UART口调用方法通过实验，PSoCDesigner软件和PSoC单板配合使用。掌握UART接口调用方法，了解汇编语言的编码规则，CY8C29466-24PXI的寄存器。嵌入式系统的基础知识实验3：GPIO输出通过实验，掌握GPIO接口调用流程，掌握CY8C29466-24PXI的寄存器取指。进一步掌握汇编的指令集。PSoC原理实验4：LED灯显示控制利用PSoC芯片实现基本的软件和硬件功能。硬件通过使能数字端口产生一个周期控制，软件通过软件使能数字端口进行控制。PSoC原理实验5：可编程增益放大器PGA通过实验，进一步了解可编程增益放大器和其它（如普通、互阻）放大器的区别，了解反相和非反相模式，了解增益的概念。PSoC用户模块实验6：增量型ADC/DAC转换器掌握嵌入式应用系统单个功能模块的设计以及功能模块的联合调试等。PSoC用户模块实验7：低通滤波器LPF2实验8：电压比较器CMPPR实验9：计数器Counter8与定时器Timer8理解并掌握定时器/计数器的设置及控制。了解比较器的特点，输入和输出接口，理解布线查找表和比较器输出的关系。理解计数器和定时器的作用和模块的应用。提高型实验实验10：正弦波发生器实验11：SPI通信实验12：单路温度测量控制通过综合运用开发板的DAC和DMA，获取电位器的电压值产生正弦波周期，并借助LCD显示。借助PSoC的软件模块和其它用户模块实现通信功能。借助传感器、热敏电阻等设计温度测量控制。综合应用实验：研究型实验利用现有的硬件器件，搭建嵌入式应用系统（如红外设计安防短信报警系统）七、课时分配课程内容讲课上机小计实训系统的学习方法及演示实验248PSoC1介绍及演示实验248实训系统的基础知识448PSoC原理6410PSoC用户模块2810硬件设计应用举例8816提高