机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）-教学大纲、授课计划

《机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）》教学大纲课程信息课程名称：机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：64计划学分：4先修课程：无选用教材：《机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）》，秦志强，熊根良，吴明晖主编，2022年，电子工业出版社教材。适用专业：本课程可作为高等院校“单片机技术及应用”或“机器人制作与开发”的参考课程，也可作为科研院所相关专业的科技工作者的参考课程。课程负责人：二、课程简介本课程将教学机器人引入单片机课程，采用基于系统化项目的教学方法，将单片机的I/O端口资源、定时器和中断系统、键盘接口技术、A/D和D/A扩展等教学内容融入循序渐进的教学机器人制作和比赛项目中，使学生直接在项目应用和比赛过程中学习单片机技术，提升学习效率，最后通过归纳总结，获得单片机应用系统设计的知识和技能。本课程所有项目都使用C语言作为开发语言，这样可以便学生进一步强化C语言学习效果，同时在毕业时具备应用C语言和单片机完成机器人应用系统开发的能力。本课程打破了传统的单片机教学方法和教学体系结构，解决了单片机课程抽象、难学和学习效果差的难题。三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1工程知识1.掌握单片机最小系统及其搭建、定时器和中断系统和单片机计时与键盘接口技术。2.了解机器人制作与开发的应用领域和市场需求，为产品设计和开发提供指导。L2问题分析1.学会对机器人制作与开发中出现的问题进行分析和解决，包括硬件故障、软件错误等。2.学会进行故障排除和维修。H3设计/开发解决方案1.掌握数机器人制作与开发的方法，能将机器人制作与开发应用到工作和生活领域中。2.学会进行系统测试和验证，以确保系统的质量和性能符合要求。H4研究L5使用现代工具1.掌握机器人制作与开发领域研发的现代工具等。2.学会使用现代工具进行数据分析和处理，提高工作效率和准确性。M6工程与社会1.了解机器人制作与开发对社会的影响和作用，以及相关的法律法规和标准。2.学会将相应技术应用于实际生产和社会服务中，为社会做出贡献。L7环境和可持续发展L8职业规范L9个人和团队1.学会个人发展和团队合作，提高个人和团队的综合素质。2.学会与他人合作和沟通，建立良好的人际关系和团队合作氛围。H10沟通1.学会进行有效的沟通和表达，与客户、同事和上级保持良好的沟通和协作。2.学会进行跨文化沟通和合作，提高国际化视野和跨文化交流能力。M11项目管理1.学会进行项目管理和组织，包括项目计划、进度控制、质量管理等。2.学会进行风险评估和管理，提高项目成功的概率和效率。L12终身学习1.学会进行自我学习和自我提升，不断提高自身的专业水平和创新能力。2.学会进行终身学习和职业发展规划，不断拓展职业领域和发展空间。H注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。四、课程教学内容章节名称主要内容重难点关键词学时类型1单片机最小系统及其搭建AT89S52单片机最小系统的搭建用搭建的最小系统控制两轮机器人运动了解单片机详细工作原理；掌握使用C语言编写一个基本的运动程序8理论+实操2单片机并行I/O端口应用——机器人信息显示控制8个LED闪烁流水灯控制数码管显示字符型液晶显示（LED）模块和广告机器人的制作熟悉单片机并行I/O端口的操作方法和功能8理论+实操3定时器和中断系统机器人速度测量与控制简易数字编码器的安装和电机转速的测量用PID控制算法控制小车速度简易里程计的设计掌握通过设定事件的优先级来提高单片机的工作效率，保证重要的事件优先处理8理论+实操4单片机计时与键盘接口技术——机器人计时用8位八段数码管制作简易秒表裁判机器人的制作——测量选手的反应时间具有简单设置功能的计时机器人制作具有简单设置功能的时钟机器人制作掌握重要的显示模块——8位八段数码管，用其制作一个计时装置8理论+实操5A/D、D/A转换、接口与漫游机器人制作基于红外测距导航的漫游机器人的制作和编程红外测距云台导航机器人的制作D/A转换和机器人LED的亮度控制掌握使用TLC549通过三态数据输出与微处理器或外围设备串行通信8理论+实操6SPI与混湿度检测机器人的制作温湿度传感器与温湿度测量温湿度检测机器人的制作掌握温湿度智能传感器制作一款温湿度检测机器人8理论+实操7综合比赛项目——“机器人高铁游中国”比赛采用RFID读卡器读取RFID卡号利用语音芯片播报景点实现“机器人高铁游中国”比赛任务掌握RFID读卡器的安装和电路连接等内容8理论+实操8综合比赛项目——“机器人智能消防”比赛确定完成比赛所需的传感器和灭火装置确定超声波传感器连接端口和编写测距函数安装火焰传感器和灭火风扇，编写寻找火源和灭火程序“机器人智能消防”程序设计掌握根据超声波测距信息编写导航程序8理论+实操五、考核要求及成绩评定序号成绩类别考核方式考核要求权重（%）备注1期末成绩期末考试大作业50百分制，60分为及格2平时成绩实践8次40优、良、中、及格、不及格3平时表现出勤情况10两次未参加课程则无法获得学分注：此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。六、学生学习建议学习方法建议1.依据专业教学标准，结合岗位技能职业标准，通过案例展开学习，将每个项目分成多个任务，系统化地学习。2.通过每个项目最后搭配的习题，巩固知识点。3.了解行业企业技术标准，注重学习新技术、新工艺和新方法，根据教材中穿插设置的智能终端产品应用相关实例，对已有技术持续进行更新。4.通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队协作能力，学会如何与他人合作、沟通、协调等等。学生课外阅读参考资料《机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）》，秦志强，熊根良，吴明晖主编，2022年，电子工业出版社教材。七、课程改革与建设课程严格遵循了循序渐进、赛学合一、以终为始和全面综合的编写原则，它们形成了一个有机的整体，目的是为培养创新型人才提供食粮。课程创造性地以机器人作为单片机的应用开发平台，以C语言作为开发语言，辅以比赛机器人作为综合实践对象，将单片机技术及应用的学习与一系列循序渐进的趣味机器人项目结合起来，寓教于乐，化被动学习为主动学习，提高单片机技术及应用课程的教学效率和教学水平，帮助学生全面掌握嵌入式机器人创新系统的设计能力。平时对学生的考核内容包括出勤情况、学生的学习成果、课堂讨论等方面，占期末总评的50%。期末考试成绩占期末总评的50%。制订人签字：教研室主任签字：院部负责人签字：修订时间：年月日教学日历（20xx～20xx学年第x学期）开课学院开课专业讲授学时32课程名称机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）授课教师实践/实验学时32授课年级授课班级总学时64使用教材《机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）》参考书目《机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）》校历周次授课内容分章节题目第1周第一章单片机最小系统及其搭建（4学时）1.1AT89S52单片机最小系统的搭建（4学时）第2周第一章单片机最小系统及其搭建（4学时）1.2用搭建的最小系统控制两轮机器人运动（4学时）第3周第二章单片机并行I/O端口应用——机器人信息显示（4学时）2.1控制8个LED闪烁（2学时）2.2流水灯控制（2学时）第4周第二章单片机并行1/0端口应用——机器人信息显示（4学时）2.3数码管显示（2学时）2.4字符型液晶显示（LED）模块和广告机器人的制作（2学时）第5周第三章定时器和中断系统机器人速度测量与控制（4学时）3.1简易数字编码器的安装和电机转速的测量（2学时）3.2用PID控制算法控制小车速度（2学时）第6周第三章定时器和中断系统机器人速度测量与控制（4学时）3.3简易里程计的设计（4学时）第7周第四章单片机计时与键盘接口技术——机器人计时（4学时）4.1用8位八段数码管制作简易秒表（2学时）4.2裁判机器人的制作——测量选手的反应时间（2学时）第8周第四章单片机计时与键盘接口技术——机器人计时（4学时）4.3具有简单设置功能的计时机器人制作（2学时）4.4具有简单设置功能的时钟机器人制作（2学时）第9周第五章A/D、D/A转换、接口与漫游机器人制作（4学时）5.1基于红外测距导航的漫游机器人的制作和编程（2学时）5.2红外测距云台导航机器人的制作（2学时）第10周第五章A/D、D/A转换、接口与漫游机器人制作（4学时）5.3D/A转换和机器人LED的亮度控制（4学时）第11周第六章SPI与混湿度检测机器人的制作（4学时）6.1温湿度传感器与温湿度测量（4学时）第12周第六章SPI与混湿度检测机器人的制作（4学时）6.2温湿度检测机器人的制作（4学时）第13周第七章综合比赛项目——“机器人高铁游中国”比赛（4学时）7.1采用RFID读卡器读取RFID卡号（2学时）7.2利用语音芯片播报景点（2学时）第14周第七章综合比赛项目——“机器人高铁游中国”比赛