智能小车系统设计-基于STM32-教学大纲

《智能小车系统设计——基于STM32》教学大纲课程信息课程名称：智能小车系统设计——基于STM32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：《智能小车系统设计——基于STM32》，潘志铭、钟世达主编，2021年，电子工业出版社教材。适用专业：凡是对智能小车系统设计感兴趣的学生，都可以通过本课程掌握到软件的完整设计思路。本课程也鼓励学生能够青出于蓝而胜于蓝，在学完本课程的基础上，设计出属于自己的智能小车。课程负责人：二、课程简介该课程通过7个底层驱动实验和5个应用实验，将重要的知识点串连起来，使学生可以轻松地学习嵌入式系统设计的相关知识和技术。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工程知识除了介绍智能小车的电路设计、程序设计和微控制器系统设计，还涵盖了智能小车控制的相关技术，如电机控制、舵机控制、避障、寻迹、测速、超声测距和蓝牙无线通信等。L2问题分析对嵌入式系统的学习往往从电路分析、数字电路和模拟电路等相关课程开始，进一步学习微机原理和C语言程序设计，最后在微控制器系统设计课程中，通过实验综合应用以上知识。这种传统的学习模式往往需要花费较长的时间，学习效果也不佳。H3设计/开发解决方案本课程尝试了多种学习模式，最终通过智能小车系统的设计基本实现了这种学习模式。智能小车的学习可分为4个阶段:(1)通过5种玩法对智能小车及其资源形成宏观的认知;(2)学习智能小车的硬件电路、执行单元(电机、舵机等)及传感器(避障、寻迹、测速等模块)等知识;(3)通过7个底层驱动实验，学习如何通过STM32控制智能小车;(4)通过5个应用实验，学习如何调用底层驱动玩转智能小车。H4研究L5使用现代工具L6工程与社会学生能够意识到智能小车系统设计的重要性，不仅要有良好的思想道德素质、科学文化素质、专业技能和健康的身体，而且要有良好的心理素质，勇于承担责任，能够承受失败与挫折等。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智能小车简介为什么选择智能为什么选择STM32智能小车系统简介智能小车玩法简介了解选择智能小车、选择STM32微控制器的原因；了解并掌握智能小车系统及其各种玩法。1理论+实操2智能小车硬件电路设计电源电路STM32微控制器电路功能模块电路了解并掌握智能小车核心板上的各个电路模块。3理论+实操3实验1——F103基准工程实验内容寄存器与固件库Keil編辑和编译及STM32下载过程STM32工程模块名称及说明实验步骤了解Keil软件的配置和使用以及工程的编译和程序下载。掌握软件的使用和工具的操作。4理论+实操4实验2——GPIO与蜂鸣器实验内容蜂鸣器电路原理图STM32系统架构与存储器组织GPIO功能框图GPIO部分寄存器GPIO部分固件库函数RCC部分寄存器RCC部分固件库函数实验步骤了解可以在智能小车开发系统上实现的代表性实验；掌握STM32的部分GPIO功能；掌握基于寄存器和固件库的GPIO配置及使用方法。6理论+实操5实验3——电机驱动实验实验内容PWM简介直流电机简介电机驱动芯片简介电机电路原理图通用定时器功能框图通用定时器部分寄存器通用定时器部分固件库函数RCC部分寄存器RCC部分固件库函数PWM相关寄存器PWM输出实验相关的固件库函数实验步骤了解PWM以及相关寄存器和固件库函数；掌握PWM输出控制的方法。7理论+实操6实验4——舵机控制实验实验简介舵机介绍舵机控制原理舵机接口电路原理图高级定时器TIMI和TIM8简介高级定时器部分寄存器高级定时器固件库函数实验步骤了解STM32微控制器高级定时器，以及相关寄存器和固件库；掌握高级定时器的配置和使用方法。5理论+实操7实验5——寻迹与避障实验实验内容寻迹模块简介避障寻光模块简介寻迹与避障电路原理图实验步骤了解并掌握GPIO的输入功能。3理论+实操8实验6——超声测距实验实验内容超声测距模块简介超声测距模块接口电路原理图输入捕获时序输入捕获程序设计通用定时器部分固件库函数实验步骤了解输入捕获的工作原理，以及相关寄存器和固件库函数；掌握捕获一个脉冲的上升沿或下降沿的流程。4理论+实操9实验7——码盘测速实验实验内容测速模块简介测速时序测速模块接口电路原理图EXTI功能框图EXTI部分寄存EXTI部分固件库函AFIO部分寄存器AFIO部分固件库函数实验步骤了解STM32的外部中断/事件控制器EXTI；掌握GPIO外部中断有关的寄存器和库函数。7理论+实操10实验8——电池电压检测实验实验内容电池电压测量电路原理图ADC功能框图DMA功能框图ADC部分寄存器ADC部分固件库函数DMA部分寄存器DMA部分固件库函数多通道ADC采样原理实验步骤了解ADC及其相关的寄存器和固件库函数；掌握通过ADC进行模—数转换。8理论+实操11实验9——魔术手应用实验实验内容实验原理实验步骤了解并掌握魔术手模式的工作原理及魔术手应用程序。3理论+实操12实验10——跟从应用实验实验内容实验原理实验步骤了解并掌握跟从模式的工作原理及跟从应用程序。3理论+实操13实验11——寻迹应用实验实验内容实验原理实验步骤了解并掌握寻迹模式的工作原理及寻迹应用程序。3理论+实操14实验12——避障应用实验实验原理通过超声测距模块计算角度避障模式流程实验步骤了解并掌握智能小车避障应用程序；掌握避障模式。3理论+实操15实验13---蓝牙控制应用实验实验内容配置蓝牙模块蓝牙控制模式设计实验步骤了解并掌握编写智能小车蓝牙控制应用程序。4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期末成绩期末考试考试50百分制，60分为及格2平时成绩课后作业15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.通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队交流能力，学会如何与他人合作、沟通、协调等等。2.通过思考，加深自己的兴趣，巩固知识点。3.进行练习和实践，提高自己的技能和应用能力，加深对知识的理解和记忆。学生课外阅读参考资料《智能小车系统设计——基于STM32》，潘志铭、钟世达主编，2021年，电子工业出版社教材。七、课程改革与建设该课程内容涵盖的知识点非常广泛，包括:(1)智能小车控制方面，如电机控制、舵机控制、避障、寻迹、测速、超声测距及蓝牙无线通信等;(2)微控制器方面，如集成开发环境搭建和使用