教案1項目1LED指示燈系統設計與實現（硬件設計）一、教學設計課程名稱單片機應用技術學習項目項目1LED指示燈系統設計與實現授課學時授課班級授課人數授課地點所選教材《單片機應用技術》授課時間授課方式教學內容項目1LED指示燈系統設計與實現（硬件設計）其他資源媒體資源微課，PPT，視頻，動畫，職教云平臺，Keil軟件，Proteus軟件，51單片機實訓平臺等環境資源嵌入式（單片機）實訓室、教學一體機、職教云學情分析知識基礎1.具有一定的電路基礎知識。2.熟悉C語言基本語法和三種程序結構。認知能力1.具有一定的電路閱讀分析和設計能力。2.有C語言程序設計基礎能力。3.能識別常見的電子元器件。學習特點喜歡網絡學習，大多數同學能夠認真學習資源庫課程平臺的動畫、視頻等相關數字資源，熟悉常用的網絡工具和軟件；對單片機的應用充滿好奇。2.對抽象概念畏難和抵觸，不喜歡枯燥的理論講解。教學目標素質目標知識目標能力目標1.通過單片機應用和國產芯片現狀，激發學生的民族自信，厚植愛國情懷、責任感和使命感。2.通過任務實施過程培養學生自主學習及團隊協作意識，提高學生合作探究解決問題的能力。3.通過軟硬件設計培養學生的標準意識、規范意識、勇于實踐的勞動精神和精益求精的工匠精神。1.能概述C51系列單片機的內部結構與主要型號；2.能概括C51系列單片機系統構成;3.能提供51單片機最小系統電路設計；4.能說出單片機應用系統的組成；5.熟練應用C51文件結構；1.能夠根據設計要求，選擇參數、性能合理的電子元器件，使用Proteus進行硬件電路仿真設計。2.能夠根據項目和產品對微控制器的性能要求，進行單片機選型。3.能夠使用Keil集成開發環境創建、編譯、配置工程項目。4.能夠根據芯片類型，選擇和配置程序下載、調試工具。教學重難點重點1.單片機概念及外部引腳。2.單片機最小系統組成3.Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用難點單片機時鐘振蕩電路、復位電路。Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用。教學方法教法任務驅動教法、理虛實一體化教法、情景化教法、討論式教法、問題引導教法學法自主式學習、協作式學習、體驗式學習、探究式學習二、教學內容思維導圖三、教學實施教學環節教學內容教學活動設計意圖信息化手段教師活動學生活動課程導入課程定位課程目標課程內容考核評價學習方法職教云討論：什么是單片機?詞頻統計分析：單片機是一塊芯片，集成CPU、存儲器及IO口一體。視頻播放：單片機的應用領域職教云討論：小小單片機在生活中的應用？總結引出：為什么學？學什么？怎么學？如何評？查閱&回帖：手機上網查閱答案，參與討論回帖。觀看&回帖：結合自己對單片機技術在日常生活中的應用，參與討論回帖。聆聽&思考&記錄通過對課程的簡介，激發學生學習的興趣，明確學習目標，學會學習。視頻、PPT項目引入項目任務：設計制作以MCS-51單片機為主控芯片，外接LED電路，通過編程實現LED點亮與熄滅的LED指示燈控制系統。職教云討論：LED信號指示功能應用在哪些領域？歸納分享：LED信號燈的應用場景片段實物展示：單片機實訓開發板及LED點亮效果。職教云發起頭腦風暴：引導學生思考：如果讓單片機動起來？查閱&回帖：結合自己的所見所用，或手機上網查閱答案，參與討論回帖。觀看&思考：觀看應用場景，思考燈如何控制亮滅？同步體驗：單片機實訓開發板及LED點亮效果。參與頭腦風暴：LED控制如何實現?通過創設情境，把學生引入項目學習。課堂上通過網上搜索相關資料及實物展示，激發學生的參與意識、創新意識，使其主觀上產生對新知識的渴望，同時培養學生勤于思考的好習慣。職教云/實物/極域課堂項目分析LED控制系統整體方案設計啟發引導：啟發學生分組完成任務分析討論，確定設計總體方案。歸納總結：教師總結LED燈光系統的功能模塊組成，確定系統整體設計方案。討論&分享：學生組內討論，分享設計方案。聆聽&記錄：學生明確系統方案。任務分析，能有效培養學生勤于思考，敏于發現，勇于發言，敢于表達的習慣。PPT/職教云項目實施回顧強化：單片機的概念。單片機的選型原則單片機的性能；單片機的自身資源是否滿足項目需求，長遠考慮后續的更新迭代(封裝、功能)、系統升級和維護難度；a、內存是否足夠（儲存常量數組、密碼等數據）；b、I/O的數量充足；c、外設資源（RTC、IIC（硬件、模擬）、SPI、UART）;開發周期：熟悉該類型單片機的硬件與軟件，可用高級語言編寫和調試；單片機的價格、貨源、體積、封裝；職教云提問：什么是單片機？演示分析：STC單片機型號如何選擇？市面的產品基本都是圍繞這幾款單片機：51(低端)、ST(中端)、ARM(高端)；閱讀記錄&回答：閱讀教材P2：什么是單片機？相關內容并做好記錄，并完成搶答。學生同步觀看或操作，掌握STC單片機選型原則。結合實物或仿真實例教師進行相關知識的講解，思政融入（芯片事件）STC下載軟件、技術手冊等項目實施單片機內部結構（重點）MCS-51單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、定時/計數器、并行接口、串行接口和中斷系統等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線，其內部框圖如下圖所示。結合芯片技術手冊教師進行相關知識的講解：1.一個8位微處理器CPU。2.片內數據存儲器(RAM128B/256B）:用以存放可以讀/寫的數據。3.片內4kB程序存儲器Flash

ROM（4KB）:用以存放程序、一些原始數據和表格。4.兩個或三個定時/計數器:用以對外部事件進行計數，也可設置成定時方式。5.一個全雙工UART串行I/O口6.片內振蕩器和時鐘產生電路:但需外接晶振和電容。7.5個中斷源中斷控制系統。學生同步觀看或聆聽、查閱、理解，建構新的知識與技能培養動畫輔助分析項目實施4.單片機外部結構（引腳）：常見的51單片機中一般采用雙列直插（DIP）封裝，共40個引腳。實物展示：結合實物分析引腳功能。40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。學生同步觀看或操作，掌握STC引腳功能分配。⒈電源:

⑴VCC-接+5V；

⑵VSS-接地端；⒉時鐘:XTAL1、XTAL2⒊控制線:

ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地RST（Reset）功能：復位信號輸入端。EA功能：內外ROM選擇端。

⒋I/O線

80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。

P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。項目實施任務1：繪制LED燈光系統設計方案組成框圖硬件方案設計：LED燈光系統硬件子系統組成框圖組織討論：職教云發起討論，請各小組討論完成LED燈光系統硬件方案設計。任務發布：繪制LED燈光系統硬件設計方案組成框圖。教師點評：對各小組設計方案做點評，充分肯定學生的成果，總結確定紅外線報警子系統硬件電路設計方案。小組討論：組內討論LED燈光系統硬件設計方案，把設計方案上傳職教云。動手繪制：LED燈光系統硬件設計方案組成框圖。匯報方案：小組代表匯報方案設計。1.電路設計能有效地考查學生創造性思維能力,分析綜合能力以及知識應用能力。2.小組討論培養學生團結協作的能力、鍛煉學生溝通交流的能力。PPT/職教云1.單片機最小系統電源：5V。供電電路40腳接的是+5V，通常也稱為VCC或VDD，代表的是電源正極，20腳接的是GND，代表的是電源的負極。時鐘電路復位電路新知引入：講解&proteus演示：單片機最小系統組成及仿真電路演示單片機最小系統，也叫做單片機最小應用系統，是指用最少的原件組成單片機可以工作的系統。單片機最小系統的三要素就是電源、晶振、復位電路，Proteus繪制最小系統原理圖：聆聽&記錄：跟隨老師一起學習并在相應的活頁式講義中做好記錄。通過Proteus仿真電路設計，加深學生對最小系統的理解，掌握時鐘電路和復位電路的應用設計。Proteus/PPT/職教云Proteus的安裝與使用單片機最小系統仿真設計操作演示：安裝與使用Proteus繪制硬件仿真電路圖重點：單片機最小系統繪制（時鐘電路、復位電路）、LED接口電路。電源電路仿真默認。同步實踐：安裝Proteus及工程文件創建。跟我做——同步實踐：在Proteus中完成單片機選型及電源、時鐘、復位電路仿真設計。學生同步實踐，建構新的知識與技能培養Proteus/PPT/職教云項目評價功能考核：根據項目評分細則，對學生作品進行項目功能考核，并評分、記錄測驗：發布課堂測驗題目項目考核：進行項目考核并記錄成績，并記錄典型問題測驗發布：引導學生完成職教云課堂測驗題目完成考核：完成任務考核完成測驗：在職教云中獨立完成課堂測驗，將還存在疑問的題目記錄下來通過準確合理，富有鼓勵性的考核和評價，調動學生學習的積極性STM32CubeIDE工具/職教云/單片機小車平臺/賽道總結反思學生任務完成情況和存在問題分析與解決考核反饋：對任務完成度進行評價，充分鼓勵學生的實踐結果，同時對學生存在的問題進行反饋。總結：總結本節學習內容，加深學生對新知識的理解。學生反思總結，跟隨老師匯總歸納本堂課的知識內容，加深對新知識的理解和記憶。以準確簡練的語言，提綱挈領地總結歸納，促使學生加深對所學知識的理解和記憶，培養其綜合概括能力。項目拓展課后任務-理論&實操理論知識點測試：課后測驗實操：單片機最小系統實物制作課后跟蹤：了解學生對本堂課知識的掌握情況，對個別同學予以單獨指導作業發布：1.通過職教云平臺發布課后知識點測試作業。2.實物制作：分組完成，每組學生去實訓室制作單片機最小系統，并強調注意安全