单片机应用项目化教程 教案-花样彩灯设计与仿真

《花样彩灯设计与仿真》教案《单片机应用技术》教案任务3-1花样彩灯的设计与仿真教学设计授课班级电气自动化技术专业二年级学生课程名称单片机应用技术授课地点单片机一体化实训室授课时数2学时教学内容项目三：单片机输出/输入系统的工程应用任务3-1：花样彩灯的设计与仿真要求学生运用循环移位、按位移位操作指令编写多样式LED彩灯程序，按照FTA故障树分析法进行软硬件联调并排除故障，实现四种以上8位LED灯的点亮效果。学情分析通过前导任务的学习，已完成花样彩灯的硬件电路设计。学生对单片机设计很感兴趣，但思维分析能力较弱，对编程存有畏惧心理，软硬件联调中出现的故障更是无从下手。教学目标知识目标（1）理解循环移位、按位移位指令工作原理；（2）掌握FTA故障分析法。技能目标（1）能够按照要求编写四种以上LED彩灯变换的程序；（2）能够运用FTA分析法进行故障的分析与排除。素质目标（1）具备举一反三的编程思维能力；（2）自主探究排除故障的能力；（3）遵守排故操作规范，养成严谨认真的工匠精神。教学重点（1）循环左移、按位左移指令的工作原理；（2）FTA分析法进行故障排除的思路与方法。教学难点（1）多样式LED彩灯的故障检测与排除。教学方法项目导向、任务驱动、小组协作，课堂讨论，直观演示。教学策略利用动画演示，PROTEUS智能仿真系统，“FTA联调故障排查”软件，学生在理解程序、设计程序、联调排故中逐层递进，掌握花样彩灯的设计与联调排故方法，解决教学重点。以任务驱动为主线，学生为主体，教师为主导，采用虚拟仿真与实践操作相结合；自主探究与小组合作相结合，线上、线下混合式教学、完成花样彩灯编程与联调核心教学任务。参考资料参考教材高职高专十二五规划教材《单片机技术与应用》第1版；主编：戴娟；出版社：航空工业出版社。专业教学标准《单片机应用技术》课程标准。教学策略教学方法任务驱动法、案例分析、小组合作、自主探究。评价方法过程评价、小组自评、组间互评、教师评价、线上评价。信息化资源智慧职教专业资源库职教云微课《单片机应用技术》在线开放课程云课堂App环境资源（悬臂监控云台总体设计三、教学过程教学环节内容教学活动教师活动学生活动课前自学预习新知学习多样式LED彩灯编程方法及FTA故障分析方法（1）下发任务单。（2）通过平台获取学生自测题完成情况。（3）根据成绩反馈调整教学实施。（1）学生观看微课视频学习多样式LED彩灯编程方法。（2）学习FTA故障排除法。（3）完成在线测试。课上导学案例演示5min创意彩灯实物展示教师展示课前制作的创意彩灯。学生们通过分组对教师演示的彩灯进行功能分析。原理解析10min动画演示“循环左移、按位左移”分解动作着重讲解“循环左移、按位左移”不同输出效果。学生探究规律、举一反三总结循环移位、按位移位操作的不同效果。优化方案5min确定多样式LED彩灯的花样引导学生花样彩灯的方案设计。（1）小组通过讨论对彩灯设计方案进行优化整理；（2）小组为单位进行汇报；（3）小组间自评、互评。编写程序20min根据设计方案编写多样式LED彩灯的程序协助学生运用程序纠错软件，解决程序编写过程中遇到的编译错误。用单片机智能仿真软件PROTEUS，配合“单片机引脚地图”，编写程序。课上导学仿真实现10min利用PROTEUS进行仿真引导学生完成花样LED彩灯仿真。（1）完成花样LED彩灯仿真；（2）各小组展示仿真效果；（3）完成小组自评、互评。软硬联调15min将编写的程序烧写到单片机开发板中，进行联调

（1）教师查看故障汇总情况，总结高发故障；（2）运用思维导图讲解FTA故障树分析法。（1）各组将编写的程序烧写到单片机开发板中，进行联调；（2）将联调故障汇总后提交至云课堂教学平台。故障排查20min对LED彩灯软硬联调出现的故障进行排查（1）教师利用悬臂监控云台实时演示“FTA联调故障排查”软件的操作方法；（2）教师通过查看各组“云端”数据，及时给予指导；（3）对平台大数据统计得出排查频率较高的故障进行着重强调。（1）各小组运用“FTA联调故障排查”软件完成调试及排故操作；（2）利用e-Lab“云端”实验教学平台实时记录检测数据并上传至教师端。考核评价5min伴随整个教学过程（1）线上评价小组自评（2）线下评价（2）小组互评课后拓展拓展应用作品升级、改造指导学生参与校企合作项目。对花样彩灯进行升级、改造，制作出更加完善的作品。四、教学反思教学特色（1）多种信息化手段合理使用，优化学习进程，提升学习效率。（2）PROTEUS智能仿真系统，配合e-Lab“云端”实验教学平台，打破传统单片机教学对时间、空间、设备的要求，避免实际电路搭建中元件易损耗、检测设备昂贵的弊端，降低教学成本，提高学习效率，达成教学目标。教学创新（1）秉承学生为主体，教师为主导，师生共同提升的教学理念，以实践为导向，项目为依托，使学生职业能力与教师专业技能得到双提升。（2）对接电子工程师岗位能力要求，自主开发“FTA联调故障排查”软件，辅助学生掌握排故方法，规范学生操作行为。在教学和实际应用中具有可推广性。附录1：任务3-1课前自测题附录2：FTA联调故障排查软件微信扫此二维码即可添加软件（输入密码930520）。附录3：评价标准表一：总评成绩总评成绩项目名称任务名称班级日期序号学号姓名组号自我评价10%小组互评10%仿真操作30%作品、制作30%设计报告20%总评成绩123456789表二：自我评价自我评价项目名称任务名称班级日期学号姓名组号组长序号评价项目分值得分1参与查阅资料5分2参与同组成员间的交流沟通5分3参与设计程序10分4参与设计仿真电路15分5参与实物制作15分6参与作品调试15分7参与作品汇报10分8撰写作品设计报告10分9课程结束电脑和操作台是否干净5分10课程结束电脑是否关闭5分12参与交流区讨论、答疑5分表三：小组互评小组互评项目名称任务名称班级日期评价人姓名序号评价项目分值得分1前期资料准备完备10分3程序设计正确20分4仿真电路设计正确20分5实物制作实现功能正确20分6心得体会汇总丰富详实10分7积极参与平台上的讨论、答疑10分8积极对遇到困难的组给与帮助与技术支持10分总分表四：仿真操作（教师评价）仿真操作项目名称任务名称班级日期姓名学号组别序号评价项目得分1KeilC51程序编语法错误3分逻辑错误5分2proteus仿真电路错误元件使用错误5分元件参数错误3分接线不正确4分表五：调试排故（教师评价）调试排故项目名称任务名称班级日期姓名学号组别序号评价项目分值得分1调试流程合理可行10分22实物调试能选择合适调试设备5分完成故障排查10分实现效果与设计方案一致20分故障排除故障原因排查得当15分故障解决方法得到15分3仪器使用完毕后归放整齐、有序5分4工作台干净、整洁5分5调试记录单是否完成5分6课程结束桌面是否干净5分7课程