教案9項目7聲光報警器設計與實現（軟件設計）一、教學設計課程名稱學習模塊項目8：報警器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7聲光報警器設計與實現（軟件設計）以MCS-51單片機為主控芯片，外接傳感器及聲光、顯示電路，通過編程實現自動監測、實時報警和狀態信息顯示等功能，完成智能聲光報警器的設計與實現。其他資源媒體資源微課，PPT，視頻，動畫，職教云平臺，智能小車，智慧大棚模擬沙盤，虛擬仿真系統，Keil4軟件，Proteus軟件等環境資源嵌入式實訓室、教學一體機、機器人測試平臺、騰訊會議學情分析知識基礎1.已掌握紅外線聲光報警器硬件電路的工作原理2.已掌握C51單片機中斷的基礎概念知識認知能力1.會使用Keil4軟件編寫順序、選擇、循環結構程序2.具備初步的程序設計編寫能力學習特點教學目標素質目標1.通過趣味案例激發好奇心和學習興趣。2.通過學習情境挖掘學生求知欲和創造欲，樹立問題能力3.通過項目制作訓練學生思考問題，解決總是能力4.通過情境實現培養學生互助、協作的團隊精神知識目標1.通過對紅外線報警子系統工作流程的分析，掌握C51單片機中斷響應的過程和組成要素2.通過對子系統響應紅外報警信號過程的分析，掌握中斷處理函數的用法和注意事項能力目標1.掌握單片機中斷系統使用方法；2.掌握中斷服務程序的編寫；3.掌握單片機外部中斷技術的應用；4.初步學會單片機實時控制系統的設計和調試方法。教學重難點重點1.單片機外部中斷技術的應用難點1.C51單片機中斷處理函數的調用教學方法教法任務驅動教法、情景化教法、差異化教法、討論式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、教學流程圖三、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項目導入1.課后任務展示——組織學生展示課后焊接制作的紅外線報警子系統硬件電路2.前節知識回顧——引導學生回顧中斷的概念3.教師實物展示——棚小衛機器人紅外報警子系統實物展示展示：職教云展示同學們課后焊接的紅外報警器硬件做展示點評：依照學生展示的情況點評，充分肯定學生的成果實物展示：棚小衛機器人紅外報警子系統（實物）思考：仔細聽取老師的點評，思考不足之處聆聽：跟隨老師了解棚小衛機器人的紅外報警子系統實物結構從回顧舊知識開始整堂課程，首先充分肯定學生作品和能力，提高學生的學習興趣職教云/圖片/實物/3D視頻項目分析項目任務：1.開機界面顯示字符“OLEDOK”，1秒后顯示開機圖片。延時1秒后進入信息界面，選取“人民至上，自信自立，守正創新，問題導向，系統觀念，胸懷天下”24字，用取字模軟件生成，作為待機界面在OLED上顯示。2.實現對布防區域手動/自動監測，實時報警和狀態信息顯示等功能。溫濕度監測子系統軟件方案分析：按鍵模擬或紅外探測傳感器輸入功能聲光報警功能OLED顯示功能明確項目目標：完成聲光報警器軟件設計并在硬件平臺上實現功能思考：學生跟隨老師明確本項目的目標任務，開始思考功能實現邏輯引導學生明確任務目標PPT/實物/視頻/職教云教師提問：根據紅外線報警子系統的硬件結構，是否能如下邏輯來實現紅外線報警功能？那要如何使用中斷來實現紅外線報警功能呢？討論&回答：討論紅外報警系統功能實現方式并回答調動學生思維，引導學生主動回憶中斷的概念作用，培養學生勤動腦、善分析的能力動畫/PPT/職教云項目實施知識點：1.OLED顯示屏模塊的功能描述：OLED顯示模塊能夠顯示數字、字符、中文以及圖片等，可用于實時顯示汽車當前的速度。2.OLED顯示屏硬件連接OLED顯示模塊，其使用方法非常簡單，模塊上有4根引腳，分別是連接3.3V或5V的VCC引腳，接地的GND引腳，連接IIC時鐘線的SCL引腳，連接IIC數據線的SDA引腳。3.I2C是一種兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。多用于主機和從機在數據量不大且傳輸距離短的場合下的主從通信。2.I2C總線由數據線SDA和時鐘線SCL構成通信線路，既可用于發送數據，也可接收數據，是一種半雙工通信協議。模塊分析通過OLED顯示系統功能模塊框圖，引導學生對其進行分解，引出本節重點是OLED顯示模塊。思政融入遇到問題，學會分析問題本質。功能分析結合OLED顯示模塊通信原理，引導學生查詢資料，然后匯總歸納OLED顯示屏的數據顯示方式。啟發引導根據OLED顯示工作原理，在職教云發布討論，引導學生討論OLED顯示字符、數字、漢字、圖片的方法。總結點評(1)點評學生討論結果，引導學生深入思考OLED顯示數據的過程。(2)引導學生回顧IIC通信技術的使用，明確OLED顯示屏需要顯示的內容。思考&明確重點(1)引導學生通過OLED顯示系統功能模塊框圖對電路進行分解，明確本節重點是OLED顯示模塊。(2)結合已學知識，思考OLED顯示數字如何實現。聆聽&分解電路根據OLED顯示模塊通信原理，查詢資料，然后匯總歸納OLED顯示屏的數據顯示方式。聆聽&思考根據已有知識，小組研討老師的問題，并在職教云上討論OLED顯示字符、數字、漢字、圖片的方式。總結&記錄(1)認真聆聽老師的點評，結合老師的引導，明確OLED顯示數據的過程。(2)學生理解OLED顯示屏通過IIC技術實現字符圖片顯示。項目實施任務：1.開機顯示“人民至上，自信自立，守正創新，問題導向，系統觀念，胸懷天下”24字，用取字模軟件生成，作為待機界面在OLED上顯示。示范講解：1.Keil工程添加源組及外部*.c源文件和*.h頭文件2.OLED取模與使用3.OLED顯示函數調用巡視指導：了解學生知識的掌握程度，針對個別同學單獨講解的同時，注意典型問題統一講解，幫助學生完成任務聆聽操作：參照教材添加源組及外部*.c源文件和*.h頭文件和字模提取應用記錄：仔細記錄遇到的問題，并向老師提問思政點：通過OLED應用融入二十大精神思政元素，引導學生學習領會實踐二十大精神Keil4工具/

ProteusPPT/職教云知識點引入：中斷應用及處理過程知識點：中斷處理過程中斷處理過程包括中斷請求、中斷響應、中斷服務以及中斷返回。2.中斷控制相關寄存器在MCS-51單片機中斷控制中，具有以下4個特殊功能寄存器：1.定時和外中斷控制寄存器TCON；2.串行口中斷控制寄存器SCON；3.中斷允許控制寄存器IE；4.中斷優先級控制寄存器IP；知識引入：近期我們國家引以為豪的火星探測器“天問一號”發射升空，大家看過“天問一號”的發射過程嗎？其實，它的點火過程也可以我們學習的中斷來實現。組織回顧：大家還記得什么是單片機的中斷嗎？它有什么樣的特點？動畫演示：單片機中斷的響應過程板書歸納：在中斷響應過程中總結中斷的幾個要素（主程序、中斷源、斷點、中斷處理函數）知識講解：4個特殊功能寄存器觀看&思考：觀看天問一號升空的視頻，跟隨老師思路，理解如何在點火過程中使用中斷功能討論&回顧：跟隨老師思路做討論，回顧中斷的概念和特點聆聽：跟隨老師學習單片機中斷的響應過程思考總結：跟隨老師思路總結中斷的組成要素，回顧中斷源類型記錄：將遇到的問題記錄到活頁式講義總結與問題反饋中思政點：通過思政元素引入新知識點，加強學生對新知識點的記憶，同時激發學生的民族自豪感和科技強國的精神將難點知識點有機的分解為動畫流程圖，幫助學生對難點知識進行理解和掌握視頻/PPT/動畫/職教云項目實施項目實施知識點：C51中斷初始化教師提問：結合我們上節課學習的中斷組成要素，我們一起來思考下這三個問題單片機監控紅外線探測器的報警信號需要使用外部中斷還是內部中斷？單片機使用哪個GPIO引腳連接到紅外線傳感器？紅外線傳感器檢測到人體時輸出的報警信號是高電平還是低電平？思考&回答：結合紅外線報警硬件電路和中斷的組成要素，思考并回答老師提出的三個問題通過設問，組織學生討論引入新知識點，使課堂深入展開，培養學生積極思考，善于交流和表達的能力PPT/職教云項目實施中斷初始化速配口訣一源，二口，三類型，四配，五開一源——確定使用哪個中斷源二口——確定使用哪個IO口三類型——確定使用哪種中斷觸發類型四配——配置中斷優先級五開—打開EA中斷和對應中斷問題提煉：我們把這三個問題總結提煉，就能夠得到中斷初始化速配口訣初始化子程序代碼分析：//中斷初始化voidEX_init(){ IT0=1;//邊沿觸發方式EA=1;//開總中斷EX0=1;//開外部中斷0}巡視指導：巡回指導，根據學生情況進行典型問題講解，引導學生完成設置。聆聽&記憶：學生聆聽記憶中斷初始化步驟觀摩：學生認真觀看學習老師的操作步驟邊聽邊做：分組在Keil4工具中完成中斷初始化配置，并思考課堂在深入體驗中精彩展開，使學生進入問題情景，逐一研究切課內容，讓學生充分實踐、體驗PPT/Keil4工具/

職教云/視頻項目實施知識點：中斷服務子程序及中斷類型號1.若中斷請求符合響應條件，則CPU將響應中斷請求。中斷響應過程就是自動調用并執行中斷函數的過程。C51編譯器支持在C源程序中直接以函數形式編寫中斷服務程序。常用的中斷函數的定義形式如下： void函數名()interruptn其中n為中斷類型號，C51編譯器允許0～31個中斷，n的取值范圍為0～31。2.5個中斷源所對應的中斷類型號和中斷服務程序的入口地址。實操演示：中斷方案紅外報警器功能體驗中斷服務程序說明：提供需要使用的功能函數中斷類型號：中斷源中斷類型號n入口地址外部中斷000003H定時器T0中斷1000BH外部中斷120013H定時器T1中斷3001BH串行口中斷40023H實操演示：在聲光報警器產品上燒錄紅外報警器示例代碼進行功能展示理解應用：學習使用到的中斷服務子程序的編寫聆聽&思考：跟隨老師分析熟記各斷源入口地址及中斷類型號觀摩：仔細觀察老師演示的流程和測試方法及示例代碼在硬件平臺上的測試效果引導學生學習相關中斷服務子程序的編寫，培養學生自主學習、勤于動手的能力；同時，通過實物演示，提起學生興趣，為后續引導學生實操練習做鋪墊Keil4工具PPT職教云項目實施實踐任務：聲光報警器程序編寫，實現基于中斷的按鍵報警器功能并燒錄到硬件中進行測試。代碼分析：通過仿真電路分析下基于中斷的按鍵報警器測試代碼框架，提供需要使用到的函數。組織實操：引導學生進行項目實操，巡視并注意學生在實操中遇到的典型問題聆聽&思考：跟隨老師一起學習分析示例代碼項目實操：按照分組，小組協同，完成代碼編寫，并下載到紅外報警器硬件電路中進行仿真記錄：將遇到的問題記錄到活頁式講義總結與問題反饋中通過軟硬件聯合測試，完成基于中斷的報警器制作，增強學生的學習體驗，激發學生的成就感，提升學生學習興趣Keil4工具PPT職教云項目考核考核評價典型展示：選取功能實現效果較好的小組同學進行展示并分享程序心得總結點評：對學生本次課堂的典型問題進行評價問題測驗：根據本節內容提出問題，隨機抽取學生進行測驗進行實物展示并簡單分享心得思考測驗問題通過準確合理，富有鼓勵性的評價，調動學生學習的積極性，增強學生的自信心職教云總結反思測驗問題分析課堂總結測驗分析：簡要分析測驗問題的答案總結歸納：總結本堂課程的內容，使學生對知識的記憶更加深