单片机应用技术 教案4 项目4 产品计数器设计与实现

教案4项目4产品计数器设计与实现一、教学设计课程名称单片机应用技术学习项目项目4产品计数器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4产品计数器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（单片机）实训室、教学一体机、职教云学情分析知识基础1.具有一定的单片机基础知识。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.通过数码管低功耗节能显示培养学生节约意识。2.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.能说出数码管常见型号和类型和数码管静态显示方式。2.能提供数码管静态电路设计。3.能说出C语言一维数组的使用。1.能分析电路原理图和能使用常用元器件设计数码管静态显示电路模块。2.能够基于C语言，熟练使用一维数组的查表功能，学会数码管静态显示的程序编写调试。教学重难点重点1.数码管分类及外部引脚。2.数码管静态显示方法3.C语言一维数组的定义和初始化难点一维数组的查表功能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前导入产品计数器的应用领域。数码管的分类及尺寸。数码管的显示方式数组的使用职教云讨论：什么是产品计数器?产品计数器的主要载体？词频统计分析：产品计数器，计数、数码管。视频播放：数码管的应用领域职教云讨论：数码管在生活中的应用？总结引出：产品计数器的应用领域？数码管的应用及分类？查阅&回帖：手机上网查阅答案，参与讨论回帖。观看&回帖：结合自己对产品计数器（数码管）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：设计一个产品计数器的单片机应用系统，即单片机的某个I/O口作输入口，外接红外线光电传感器作为实时产品计数，1个独立按键为计数值复位清零的功能按钮；单片机的某些I/O口作输出口，接2个1位数码管，通过编程实现产品计数显示效果。职教云讨论：数码管的结构和分类？归纳分享：数码管的应用场景实物展示：产品计数器显示计数效果。职教云发起头脑风暴：引导学生思考：如果让数码管显示数字？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，思考数码管如何显示数字？同步体验：产品计数器显示计数效果。参与头脑风暴：数字显示如何实现?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（硬件设计）产品计数器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：教师总结产品计数器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（硬件设计）回顾强化：什么是数码管。数码管的结构和分类数码管八段数显结构；数码管的位数；共阴极数码管和共阳极数码管；数码管显示颜色也不同；2.数码管字形编码（难点）共阴极数码管的字形编码；共阳极数码管的字形编码；3.数码管的显示方式数码管静态显示方式；（重点）数码管动态显示方式职教云提问：什么是数码管及特点？演示分析：共阴极和共阳极数码管如何连接电源？共阴极数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上；共阳极数码管在应用时应将公共极COM接到+5V；字型码是怎么定义的？各位定义为：数据线D0与a字段对应，D1与b字段对应……，依此类推。数码管的显示方式？静态显示和动态显示阅读记录&回答：阅读教材：什么是数码管？它的特点？相关内容并做好记录，并完成抢答。学生同步观看或操作，掌握数码管的结构和分类。理解并掌握数码管的字形编码。掌握两者的电路连接和显示方式的区别结合实物或仿真实例教师进行相关知识的讲解，思政融入（节约意识培养）STC下载软件、技术手册等项目实施（硬件设计）红外线光电传感器红外线光电传感器是一种利用人肉眼看不见的、波长为780nm-1mm的近红外线和红外线的反射在介质中传播后经过长距离后返回接收信息来自动检测和判别物体的传感器，其实物见图红外线光电传感器是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。结合传感器技术手册教师进行相关知识的讲解：1.波长为780nm-1mm的近红外线和红外线的反射在介质中传播后经过长距离后返回接收信息来自动检测和判别物体的传感器。2.由发射器、接收器和检测电路三部分组成。3.发射器对检测对象发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）或者激光二极管。4.接收器由光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等，在其后面的是检测电路，它能输出和应用有效信号。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（硬件设计）任务1：绘制产品计数器设计方案组成框图硬件方案设计：产品计数器硬件子系统组成框图组织讨论：职教云发起讨论，请各小组讨论完成产品计数器硬件方案设计。任务发布：绘制产品计数器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，总结确定产品计数器硬件电路设计方案。小组讨论：组内讨论产品计数器硬件设计方案，把设计方案上传职教云。动手绘制：产品计数器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2产品计数器电路仿真设计Proteus绘制硬件仿真电路图重点：两位数码管显示电路、按键电路。电源电路仿真默认。跟我做——同步实践：在Proteus中完成数码管选择及数码管电路、按键电路的仿真设计。学生同步实践，建构新的知识与技能培养Proteus/PPT/职教云项目分析（软件设计）数组数组是构造数据类型，是一组有序数据的集合，数组的基本特点数组是同类型数据的一个有序集合。一维数组的定义和引用一维数组的定义：类型标识符数组名[常量表达式];一维数组的初始化一维数组初始化的一般格式：数据类型数组名[常量表达式]＝{初值表};一维数组的查表功能数组非常有用的功能之一就是查表。表可以事先定义以后装入程序存储器中。二维数组、多维数组和字符数组结合图书馆书架存书例子讲解数组数组用一个名字来标识，称为数组名。数组中各元素的顺序用下标表示，下标为n的元素可以表示为数组名[n]。改变[]中的下标就可以访问数组中所有的元素。对一维数组使用的说明：（1）数组名——见名知意；数组名中存放的是一个地址常量，它代表整个数组的首地址。同一数组中的所有元素，按其下标的顺序占用一段连续的存储单元。（2）方括弧而非圆括弧。（3）常量表达式：可以是常量或符号常量；表示数组元素的个数（也称数组长度）。不允许对数组大小作动态定义。（4）数组元素下标从0开始。array[10]中的数组元素分别是:array[0],array[1],…array[9];对一维数组初始化的说明：（1）定义时赋初值。（2）给一部分元素赋值。（3）不对数组全部元素赋值，则全部元素被赋值为0。（4）给全部数组元素赋初值时，可以不指定数组长度。4.一维数组的查表功能数组非常有用的功能之一就是查表。表可以事先定义以后装入程序存储器中。学生同步观看或聆听、查阅、理解，建构新的知识与技能培养结合实际例子讲解项目实施（软件设计）任务1：算法分析共阳极数码管的段码表：所谓表格（数组）是指在程序中定义的一串有序的常数，如平方表、字形码表、键码表等。因为程序一般都是固化在程序存储器（通常是只读存储器ROM类型）中，因此可以说表格（数组）是预先定义在程序的数据区中，然后和程序一起固化在ROM中的一串常数。在程序设计中，有时需要预先把非线性数据以表格的形式存放在存储器中，然后使用程序读出，这种能读出数据表格的程序就称为查表程序。查表程序的关键是表格的定义和如何实现查表。任务2：主程序流程图分析与绘制主程序主要完成数码管静态显示（即循环查表）、延时功能函数调用以及键盘扫描与键位功能处理子程序等功能。数码管静态显示子程序是在两个1位数码管上显示计数值，其中一个数码管作为个位数显示，与单片机的P3口相连；另外一个数码管作为十位数显示，与单片机的P2口相连。显示的时候将个位和十位分离后通过循环查表的方式来实现显示。键盘扫描与键位功能处理子程序是查询判断哪个功能键被按下，确认某个键被按下后再转到该键的功能处理程序。组织讨论：职教云发起讨论，请各小组讨论完成产品计数器计数显示方案。任务发布：绘制产品计数器主程序流程图。教师点评：对各小组流程图做点评，充分肯定学生的成果，总结确定产品计数器主程序流程图设计。小组讨论：组内讨论产品计数器计数显示方案，把设计方案上传职教云。动手绘制：产品计数器主程序流程图。汇报方案：小组代表汇报流程图设计。1.流程图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/职教云项目实施（软件设计）任务3产品计数器软件程序设计主程序定义段码表（数组）查表语句Keil软件编写产品计数器程序重点：定义段码表、利用在for循环中执行一维数组实现查表。跟我做——同步实践：在Keil中完成段码表定义、查表语句以及产品计数器程序设计。学生同步实践，建构新的知识与技能培养Keil/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：产品计数器实物制作课后跟踪：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