機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）-教學(xué)大綱、授課計劃

《機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）》教學(xué)大綱課程信息課程名稱：機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）課程類別：素質(zhì)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：選修/必修計劃學(xué)時：64計劃學(xué)分：4先修課程：無選用教材：《機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）》，秦志強，熊根良，吳明暉主編，2022年，電子工業(yè)出版社教材。適用專業(yè)：本課程可作為高等院?！皢纹瑱C技術(shù)及應(yīng)用”或“機器人制作與開發(fā)”的參考課程，也可作為科研院所相關(guān)專業(yè)的科技工作者的參考課程。課程負責(zé)人：二、課程簡介本課程將教學(xué)機器人引入單片機課程，采用基于系統(tǒng)化項目的教學(xué)方法，將單片機的I/O端口資源、定時器和中斷系統(tǒng)、鍵盤接口技術(shù)、A/D和D/A擴展等教學(xué)內(nèi)容融入循序漸進的教學(xué)機器人制作和比賽項目中，使學(xué)生直接在項目應(yīng)用和比賽過程中學(xué)習(xí)單片機技術(shù)，提升學(xué)習(xí)效率，最后通過歸納總結(jié)，獲得單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的知識和技能。本課程所有項目都使用C語言作為開發(fā)語言，這樣可以便學(xué)生進一步強化C語言學(xué)習(xí)效果，同時在畢業(yè)時具備應(yīng)用C語言和單片機完成機器人應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的能力。本課程打破了傳統(tǒng)的單片機教學(xué)方法和教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，解決了單片機課程抽象、難學(xué)和學(xué)習(xí)效果差的難題。三、課程教學(xué)要求序號專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識1.掌握單片機最小系統(tǒng)及其搭建、定時器和中斷系統(tǒng)和單片機計時與鍵盤接口技術(shù)。2.了解機器人制作與開發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域和市場需求，為產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)提供指導(dǎo)。L2問題分析1.學(xué)會對機器人制作與開發(fā)中出現(xiàn)的問題進行分析和解決，包括硬件故障、軟件錯誤等。2.學(xué)會進行故障排除和維修。H3設(shè)計/開發(fā)解決方案1.掌握數(shù)機器人制作與開發(fā)的方法，能將機器人制作與開發(fā)應(yīng)用到工作和生活領(lǐng)域中。2.學(xué)會進行系統(tǒng)測試和驗證，以確保系統(tǒng)的質(zhì)量和性能符合要求。H4研究L5使用現(xiàn)代工具1.掌握機器人制作與開發(fā)領(lǐng)域研發(fā)的現(xiàn)代工具等。2.學(xué)會使用現(xiàn)代工具進行數(shù)據(jù)分析和處理，提高工作效率和準確性。M6工程與社會1.了解機器人制作與開發(fā)對社會的影響和作用，以及相關(guān)的法律法規(guī)和標準。2.學(xué)會將相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)和社會服務(wù)中，為社會做出貢獻。L7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展L8職業(yè)規(guī)范L9個人和團隊1.學(xué)會個人發(fā)展和團隊合作，提高個人和團隊的綜合素質(zhì)。2.學(xué)會與他人合作和溝通，建立良好的人際關(guān)系和團隊合作氛圍。H10溝通1.學(xué)會進行有效的溝通和表達，與客戶、同事和上級保持良好的溝通和協(xié)作。2.學(xué)會進行跨文化溝通和合作，提高國際化視野和跨文化交流能力。M11項目管理1.學(xué)會進行項目管理和組織，包括項目計劃、進度控制、質(zhì)量管理等。2.學(xué)會進行風(fēng)險評估和管理，提高項目成功的概率和效率。L12終身學(xué)習(xí)1.學(xué)會進行自我學(xué)習(xí)和自我提升，不斷提高自身的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。2.學(xué)會進行終身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，不斷拓展職業(yè)領(lǐng)域和發(fā)展空間。H注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述?！瓣P(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”。“課程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點關(guān)鍵詞學(xué)時類型1單片機最小系統(tǒng)及其搭建AT89S52單片機最小系統(tǒng)的搭建用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機器人運動了解單片機詳細工作原理；掌握使用C語言編寫一個基本的運動程序8理論+實操2單片機并行I/O端口應(yīng)用——機器人信息顯示控制8個LED閃爍流水燈控制數(shù)碼管顯示字符型液晶顯示（LED）模塊和廣告機器人的制作熟悉單片機并行I/O端口的操作方法和功能8理論+實操3定時器和中斷系統(tǒng)機器人速度測量與控制簡易數(shù)字編碼器的安裝和電機轉(zhuǎn)速的測量用PID控制算法控制小車速度簡易里程計的設(shè)計掌握通過設(shè)定事件的優(yōu)先級來提高單片機的工作效率，保證重要的事件優(yōu)先處理8理論+實操4單片機計時與鍵盤接口技術(shù)——機器人計時用8位八段數(shù)碼管制作簡易秒表裁判機器人的制作——測量選手的反應(yīng)時間具有簡單設(shè)置功能的計時機器人制作具有簡單設(shè)置功能的時鐘機器人制作掌握重要的顯示模塊——8位八段數(shù)碼管，用其制作一個計時裝置8理論+實操5A/D、D/A轉(zhuǎn)換、接口與漫游機器人制作基于紅外測距導(dǎo)航的漫游機器人的制作和編程紅外測距云臺導(dǎo)航機器人的制作D/A轉(zhuǎn)換和機器人LED的亮度控制掌握使用TLC549通過三態(tài)數(shù)據(jù)輸出與微處理器或外圍設(shè)備串行通信8理論+實操6SPI與混濕度檢測機器人的制作溫濕度傳感器與溫濕度測量溫濕度檢測機器人的制作掌握溫濕度智能傳感器制作一款溫濕度檢測機器人8理論+實操7綜合比賽項目——“機器人高鐵游中國”比賽采用RFID讀卡器讀取RFID卡號利用語音芯片播報景點實現(xiàn)“機器人高鐵游中國”比賽任務(wù)掌握RFID讀卡器的安裝和電路連接等內(nèi)容8理論+實操8綜合比賽項目——“機器人智能消防”比賽確定完成比賽所需的傳感器和滅火裝置確定超聲波傳感器連接端口和編寫測距函數(shù)安裝火焰?zhèn)鞲衅骱蜏缁痫L(fēng)扇，編寫尋找火源和滅火程序“機器人智能消防”程序設(shè)計掌握根據(jù)超聲波測距信息編寫導(dǎo)航程序8理論+實操五、考核要求及成績評定序號成績類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績期末考試大作業(yè)50百分制，60分為及格2平時成績實踐8次40優(yōu)、良、中、及格、不及格3平時表現(xiàn)出勤情況10兩次未參加課程則無法獲得學(xué)分注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.依據(jù)專業(yè)教學(xué)標準，結(jié)合崗位技能職業(yè)標準，通過案例展開學(xué)習(xí)，將每個項目分成多個任務(wù)，系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)。2.通過每個項目最后搭配的習(xí)題，鞏固知識點。3.了解行業(yè)企業(yè)技術(shù)標準，注重學(xué)習(xí)新技術(shù)、新工藝和新方法，根據(jù)教材中穿插設(shè)置的智能終端產(chǎn)品應(yīng)用相關(guān)實例，對已有技術(shù)持續(xù)進行更新。4.通過開展課堂討論、實踐活動，增強的團隊協(xié)作能力，學(xué)會如何與他人合作、溝通、協(xié)調(diào)等等。學(xué)生課外閱讀參考資料《機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）》，秦志強，熊根良，吳明暉主編，2022年，電子工業(yè)出版社教材。七、課程改革與建設(shè)課程嚴格遵循了循序漸進、賽學(xué)合一、以終為始和全面綜合的編寫原則，它們形成了一個有機的整體，目的是為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供食糧。課程創(chuàng)造性地以機器人作為單片機的應(yīng)用開發(fā)平臺，以C語言作為開發(fā)語言，輔以比賽機器人作為綜合實踐對象，將單片機技術(shù)及應(yīng)用的學(xué)習(xí)與一系列循序漸進的趣味機器人項目結(jié)合起來，寓教于樂，化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，提高單片機技術(shù)及應(yīng)用課程的教學(xué)效率和教學(xué)水平，幫助學(xué)生全面掌握嵌入式機器人創(chuàng)新系統(tǒng)的設(shè)計能力。平時對學(xué)生的考核內(nèi)容包括出勤情況、學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、課堂討論等方面，占期末總評的50%。期末考試成績占期末總評的50%。制訂人簽字：教研室主任簽字：院部負責(zé)人簽字：修訂時間：年月日教學(xué)日歷（20xx～20xx學(xué)年第x學(xué)期）開課學(xué)院開課專業(yè)講授學(xué)時32課程名稱機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）授課教師實踐/實驗學(xué)時32授課年級授課班級總學(xué)時64使用教材《機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）》參考書目《機器人制作與開發(fā)（單片機技術(shù)及應(yīng)用）（第2版）》校歷周次授課內(nèi)容分章節(jié)題目第1周第一章單片機最小系統(tǒng)及其搭建（4學(xué)時）1.1AT89S52單片機最小系統(tǒng)的搭建（4學(xué)時）第2周第一章單片機最小系統(tǒng)及其搭建（4學(xué)時）1.2用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機器人運動（4學(xué)時）第3周第二章單片機并行I/O端口應(yīng)用——機器人信息顯示（4學(xué)時）2.1控制8個LED閃爍（2學(xué)時）2.2流水燈控制（2學(xué)時）第4周第二章單片機并行1/0端口應(yīng)用——機器人信息顯示（4學(xué)時）2.3數(shù)碼管顯示（2學(xué)時）2.4字符型液晶顯示（LED）模塊和廣告機器人的制作（2學(xué)時）第5周第三章定時器和中斷系統(tǒng)機器人速度測量與控制（4學(xué)時）3.1簡易數(shù)字編碼器的安裝和電機轉(zhuǎn)速的測量（2學(xué)時）3.2用PID控制算法控制小車速度（2學(xué)時）第6周第三章定時器和中斷系統(tǒng)機器人速度測量與控制（4學(xué)時）3.3簡易里程計的設(shè)計（4學(xué)時）第7周第四章單片機計時與鍵盤接口技術(shù)——機器人計時（4學(xué)時）4.1用8位八段數(shù)碼管制作簡易秒表（2學(xué)時）4.2裁判機器人的制作——測量選手的反應(yīng)時間（2學(xué)時）第8周第四章單片機計時與鍵盤接口技術(shù)——機器人計時（4學(xué)時）4.3具有簡單設(shè)置功能的計時機器人制作（2學(xué)時）4.4具有簡單設(shè)置功能的時鐘機器人制作（2學(xué)時）第9周第五章A/D、D/A轉(zhuǎn)換、接口與漫游機器人制作（4學(xué)時）5.1基于紅外測距導(dǎo)航的漫游機器人的制作和編程（2學(xué)時）5.2紅外測距云臺導(dǎo)航機器人的制作（2學(xué)時）第10周第五章A/D、D/A轉(zhuǎn)換、接口與漫游機器人制作（4學(xué)時）5.3D/A轉(zhuǎn)換和機器人LED的亮度控制（4學(xué)時）第11周第六章SPI與混濕度檢測機器人的制作（4學(xué)時）6.1溫濕度傳感器與溫濕度測量（4學(xué)時）第12周第六章SPI與混濕度檢測機器人的制作（4學(xué)時）6.2溫濕度檢測機器人的制作（4學(xué)時）第13周第七章綜合比賽項目——“機器人高鐵游中國”比賽（4學(xué)時）7.1采用RFID讀卡器讀取RFID卡號（2學(xué)時）7.2利用語音芯片播報景點（2學(xué)時）第14周第七章綜合比賽項目——“機器人高鐵游中國”比賽