单片机应用技术 教案2 项目2 LED动感灯箱设计与实现

教案3项目2LED动感灯箱设计与实现一、教学设计课程名称单片机应用技术学习项目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单片机实训平台等环境资源嵌入式实训室、教学一体机、职教云学情分析知识基础1.熟悉Proteus和Keil软件和使用。2.熟悉C语言程序结构。3.……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.……学习特点教学目标素质目标知识目标能力目标1.通过需求分析、设计与制作等任务，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、do…while、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任务导入项目任务——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：LED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：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/职教云任务实施并行输入输出(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，P0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：P0口结构P1口结构聆听&记录：跟随老师一起学习做好记录。P0口是一个8位（P0.0-P0.7）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，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线。P1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口的应用设计。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4.7K～10K的电阻接到Vcc电源，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、机器周期和指令周期P2口：P3口：图2－SEQ图2－\*ARABIC图2－SEQ图2－\*ARABIC4时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期之间的关系图P2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1。P3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系统仿真设计图2－图2－SEQ图2－\*ARABIC7单片机控制灯闪烁系统的电路图开始开始P0=0xFF，D1灯点亮熄灭调用延时子程序P0=0x00，D1灯熄灭调用延时子程序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接口电路分析讲解：当P0口输出高电平，即P0＝0xff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P0口输出低电平，即P0＝0x00时，发光二极管D1～D7全熄灭；提问：如果完成交替闪烁，如何设置参数？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。聆听&记录：灯亮灭条件与电路设计的关系。讨论&回答：分组讨论并回答。学生同步实践，建构新的知识与技能培养Proteus/PPT/职教云任务实施延时功能函数开始开始外循环次数i内循环次数j空操作j-1=0?i-1=0?结束YYNN延时函数流程引导回顾：C语言的三种程序结构布置编程任务：根据流程图用for循环结构，实现延时功能提示：循环体:{;}每个语句执行时间为1μs。职教云讨论回帖：学生回顾所学知识，回帖。学生实践：编程调试。注意：延时函数delay使用了双重循环，内外循环的循环次数由变量i和j提供，总的循环次数是i×j，循环体是空操作。Proteus/PPT/职教云任务实施程序编写：根据流程图编写LED控制代码。程序仿真与调试:在Proteus与keil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。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