单片机应用技术 教案1-1 项目1 LED指示灯设计与实现（硬件设计）

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，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、职教云学情分析知识基础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。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。教学目标素质目标知识目标能力目标1.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；1.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1.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软件的使用难点单片机时钟振荡电路、复位电路。Proteus仿真软件和Keil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课程定位课程目标课程内容考核评价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？查阅&回帖：手机上网查阅答案，参与讨论回帖。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项目引入项目任务：设计制作以MCS-51单片机为主控芯片，外接LED电路，通过编程实现LED点亮与熄灭的LED指示灯控制系统。职教云讨论：LED信号指示功能应用在哪些领域？归纳分享：LED信号灯的应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：引导学生思考：如果让单片机动起来？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/极域课堂项目分析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，敢于表达的习惯。PPT/职教云项目实施回顾强化：单片机的概念。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）；b、I/O的数量充足；c、外设资源（RTC、IIC（硬件、模拟）、SPI、UART）;开发周期：熟悉该类型单片机的硬件与软件，可用高级语言编写和调试；单片机的价格、货源、体积、封装；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几款单片机：51(低端)、ST(中端)、ARM(高端)；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讲解，思政融入（芯片事件）STC下载软件、技术手册等项目实施单片机内部结构（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，其内部框图如下图所示。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(RAM128B/256B）:用以存放可以读/写的数据。3.片内4kB程序存储器Flash

ROM（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。学生同步观看或聆听、查阅、理解，建构新的知识与技能培养动画辅助分析项目实施4.单片机外部结构（引脚）：常见的51单片机中一般采用双列直插（DIP）封装，共40个引脚。实物展示：结合实物分析引脚功能。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。学生同步观看或操作，掌握STC引脚功能分配。⒈电源:

⑴VCC-接+5V；

⑵VSS-接地端；⒉时钟:XTAL1、XTAL2⒊控制线:

ALE功能：用来锁存P0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。

⒋I/O线

80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、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）。项目实施任务1：绘制LED灯光系统设计方案组成框图硬件方案设计：LED灯光系统硬件子系统组成框图组织讨论：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1.单片机最小系统电源：5V。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。时钟电路复位电路新知引入：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，是指用最少的原件组成单片机可以工作的系统。单片机最小系统的三要素就是电源、晶振、复位电路，Proteus绘制最小系统原理图：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，加深学生对最小系统的理解，掌握时钟电路和复位电路的应用设计。Proteus/PPT/职教云Proteus的安装与使用单片机最小系统仿真设计操作演示：安装与使用Proteus绘制硬件仿真电路图重点：单片机最小系统绘制（时钟电路、复位电路）、LED接口电路。电源电路仿真默认。同步实践：安装Proteus及工程文件创建。跟我做——同步实践：在Proteus中完成单片机选型及电源、时钟、复位电路仿真设计。学生同步实践，建构新的知识与技能培养Proteus/PPT/职教云项目评价功能考核：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：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。项目拓展课后任务-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