單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 教案 項(xiàng)目9 煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

教案1項(xiàng)目9煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（需求分析與方案設(shè)計(jì)）一、教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目項(xiàng)目9煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)授課學(xué)時(shí)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)所選教材《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》授課時(shí)間授課方式教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目9煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（硬件設(shè)計(jì)）其他資源媒體資源微課，PPT，視頻，動(dòng)畫，職教云平臺(tái)，Keil軟件，Proteus軟件，51單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等環(huán)境資源嵌入式（單片機(jī)）實(shí)訓(xùn)室、教學(xué)一體機(jī)、職教云學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)1.具有一定的電路基礎(chǔ)知識(shí)。2.熟悉C語言基本語法。3.掌握51單片機(jī)I/O端口的結(jié)構(gòu)原理。認(rèn)知能力1.具有一定的電路閱讀分析和設(shè)計(jì)能力，能識(shí)別常見的電子元器件。2.具備C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)能力。3.具有使用51單片機(jī)I/O端口實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)設(shè)置與檢測(cè)的能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)1.喜歡網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，大多數(shù)同學(xué)能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)資源庫課程平臺(tái)的動(dòng)畫、視頻等相關(guān)數(shù)字資源，熟悉常用的網(wǎng)絡(luò)工具和軟件；對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用充滿好奇。2.對(duì)抽象概念畏難和抵觸，不喜歡枯燥的理論講解。教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)1.通過煙霧報(bào)警器現(xiàn)狀的調(diào)研和功能設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有安全意識(shí)和科技創(chuàng)新意識(shí)。2.通過調(diào)研匯報(bào)和需求分析，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)3.通過方案研討和設(shè)計(jì)，提高學(xué)生合作探究解決問題的能力。1.能概述煙霧報(bào)警器的原理和構(gòu)成；2.能說明A/D轉(zhuǎn)換的概念和作用;3.掌握MQ-2煙霧傳感器的工作原理和引腳結(jié)構(gòu)。1.能夠根據(jù)根據(jù)場(chǎng)景需求，選擇合適的煙霧報(bào)警器方案。2.能應(yīng)用MQ-2煙霧傳感器的工作方式和使用方法。3.掌握煙霧報(bào)警器穩(wěn)態(tài)測(cè)試和報(bào)警測(cè)試。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)1.A/D轉(zhuǎn)換的概念和原理。2.煙霧報(bào)警器的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式。3.Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用難點(diǎn)單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路。Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用。教學(xué)方法教法任務(wù)驅(qū)動(dòng)教法、理虛實(shí)一體化教法、情景化教法、討論式教法、問題引導(dǎo)教法學(xué)法自主式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)二、教學(xué)內(nèi)容思維導(dǎo)圖三、教學(xué)實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖信息化手段教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課程導(dǎo)入1.煙霧報(bào)警器的作用煙霧報(bào)警器可以通過對(duì)環(huán)境煙霧的監(jiān)測(cè)，判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。2.課前調(diào)研匯報(bào)安排分組匯報(bào)。職教云|討論：什么是煙霧報(bào)警器?播放視頻：煙霧報(bào)警器在火災(zāi)防范中的重要作用。職教云|討論：現(xiàn)在的煙霧報(bào)警器中使用了哪些和單片機(jī)相關(guān)的重要技術(shù)？（職教云詞云統(tǒng)計(jì)展示）組織調(diào)研匯報(bào)：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行課前調(diào)研匯報(bào)。討論總結(jié)&項(xiàng)目引入：總結(jié)點(diǎn)評(píng)討論和調(diào)研匯報(bào)內(nèi)容。查閱&回帖：手機(jī)上網(wǎng)查閱答案，參與討論回帖。觀看&回帖：結(jié)合本組調(diào)研情況，參與討論回帖。匯報(bào)&聆聽&記錄：上臺(tái)按照小組制作的調(diào)研匯報(bào)PPT，進(jìn)行課前調(diào)研匯報(bào)。其他小組進(jìn)行思考記錄。聆聽&思考&記錄通過對(duì)課程的簡(jiǎn)介，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。職教云/視頻/PPT項(xiàng)目引入1.項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)制作以MCS-51單片機(jī)為主控芯片，搭配MQ-2煙霧傳感器，設(shè)計(jì)硬件電路，并編程實(shí)現(xiàn)煙霧報(bào)警器功能。2.A/D轉(zhuǎn)換的概念模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)示意圖A/D轉(zhuǎn)換的作用就是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)可以使用A/D轉(zhuǎn)換功能檢測(cè)煙霧傳感器的電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)煙霧濃度檢測(cè)的功能。職教云|頭腦風(fēng)暴：煙霧報(bào)警器在哪些場(chǎng)景中被廣泛使用？職教云|詞云統(tǒng)計(jì)：匯總展示煙霧報(bào)警器的使用場(chǎng)景。實(shí)物展示&功能體驗(yàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)訓(xùn)開發(fā)板及煙霧報(bào)警器工作效果。職教云|討論：樣機(jī)中單片機(jī)是如何感知到存在煙霧或可燃?xì)怏w的？討論總結(jié)&知識(shí)引入：煙霧傳感器檢測(cè)到煙霧或可燃?xì)怏w時(shí)會(huì)輸出電壓信號(hào)，單片機(jī)通過采集電壓值實(shí)現(xiàn)煙霧檢測(cè)功能。職教云|回顧討論：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)有什么區(qū)別？新知引出：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過A/D轉(zhuǎn)換功能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息用于處理和存儲(chǔ)。查閱&回帖：結(jié)合調(diào)研情況或上網(wǎng)查閱資料，參與討論回帖。觀看&記錄：觀看并記錄，思考煙霧報(bào)警器的工作流程和實(shí)現(xiàn)方法。同步體驗(yàn)：煙霧報(bào)警器樣機(jī)工作效果體驗(yàn)。討論&回帖：結(jié)合樣機(jī)結(jié)構(gòu)和功能體驗(yàn)，小組討論，參與回帖。聆聽&思考：聆聽老師總結(jié)，并思考功能實(shí)現(xiàn)方法。討論&回帖：小組回顧討論并參與職教云回帖。聆聽&記錄：聆聽講解并做好新知記錄。通過創(chuàng)設(shè)情境，把學(xué)生引入項(xiàng)目學(xué)習(xí)。課堂上通過網(wǎng)上搜索相關(guān)資料及實(shí)物展示，激發(fā)學(xué)生的參與意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)，使其主觀上產(chǎn)生對(duì)新知識(shí)的渴望，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的好習(xí)慣。職教云/實(shí)物/實(shí)物樣機(jī)極域課堂項(xiàng)目分析煙霧報(bào)警器系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)引導(dǎo)討論：?jiǎn)l(fā)學(xué)生分組完成任務(wù)分析討論，確定設(shè)計(jì)總體方案。組織分享：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行討論成果分享。歸納總結(jié)：教師煙霧報(bào)警器系統(tǒng)的功能模塊組成，確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案。小組討論：根據(jù)煙霧報(bào)警器樣機(jī)，進(jìn)行小組討論，分解煙霧報(bào)警器構(gòu)架。分享&反思：小組代表分享本組討論結(jié)果并反思。聆聽&記錄：學(xué)生明確系統(tǒng)方案。任務(wù)分析，能有效培養(yǎng)學(xué)生勤于思考，敏于發(fā)現(xiàn)，勇于發(fā)言，敢于表達(dá)的習(xí)慣。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)要求：使用MQ-2離子式煙霧傳感器模塊，設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單的煙霧報(bào)警器，該報(bào)警器主要功能如下：1.具有煙霧濃度檢測(cè)功能；2.當(dāng)煙霧濃度超標(biāo)時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警；3.聲光報(bào)警信號(hào)延遲關(guān)閉，并且可以手動(dòng)按下消音鍵關(guān)閉聲光報(bào)警動(dòng)作；4.煙霧報(bào)警器電池電壓過低時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示。任務(wù)發(fā)布：發(fā)布本次項(xiàng)目具體內(nèi)容和功能。功能展示：根據(jù)任務(wù)要求依次在煙霧報(bào)警器實(shí)物上展示功能。聆聽&記錄：聆聽講解，知悉本次項(xiàng)目具體任務(wù)。觀看&思考：觀看老師演示，記錄演示流程并思考功能邏輯關(guān)系。任務(wù)明晰，引導(dǎo)學(xué)生明確本次項(xiàng)目具體內(nèi)容，幫助學(xué)生進(jìn)行功能梳理。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施1.MQ-2煙霧傳感器工作原理MQ-2是離子式煙霧傳感器當(dāng)MQ-2傳感器與煙霧接觸時(shí)，晶粒間界處的勢(shì)壘感應(yīng)到煙霧濃度的變化，就會(huì)引起表面導(dǎo)電率的變化。利用這一點(diǎn)就可以獲得煙霧存在的信息，煙霧濃度越大導(dǎo)電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬信號(hào)就越大。視頻播放：MQ-2煙霧傳感器工作原理強(qiáng)化提問：應(yīng)該使用單片機(jī)的什么功能來檢測(cè)MQ-2輸出的電壓信號(hào)？（職教云）觀看&思考：觀看視頻內(nèi)容并做好思考記錄。思考&回復(fù)：根據(jù)新知內(nèi)容參與職教云討論。結(jié)合實(shí)物或仿真實(shí)例教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)視頻項(xiàng)目實(shí)施2.MQ-2煙霧傳感器I/O引腳MQ-2煙霧傳感器模塊具有雙路信號(hào)輸出的功能，分別是DOUT（模擬輸出）和AOUT（數(shù)字輸出）搶答提問：MQ-2煙霧傳感器具有哪些I/O引腳？（職教云）實(shí)物展示講解：本課程使用的MQ-2煙霧傳感器是集成模塊，同時(shí)具有數(shù)字輸出和模擬輸出引腳。思考&搶答：根據(jù)課前知識(shí)思考搶答。觀察&聆聽：結(jié)合課堂配套MQ-2煙霧傳感器，觀察并聆聽。從簡(jiǎn)單問題入手，了解學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，并梳理學(xué)生學(xué)習(xí)信心。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施3.MQ-2煙霧傳感器的使用方法回顧提問：結(jié)合電子電路知識(shí)思考，在MQ-2煙霧傳感器原理圖中，電壓比較器U1A有什么作用？思考&討論：通過討論、查閱資料等方法思考并進(jìn)行回答?；仡櫱皩?dǎo)課程知識(shí)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。項(xiàng)目實(shí)施數(shù)字輸出方案使用此種信號(hào)輸出方案時(shí)，傳感器與電壓比較器電路相連，MQ-2煙霧濃度傳感器輸出隨煙霧濃度變化的直流信號(hào)，該信號(hào)被傳遞到電壓比較器U1A的2號(hào)引腳；同時(shí)，電壓比較器U1A的3號(hào)引腳與可調(diào)變阻器Rp相連，產(chǎn)生比較器的門限電壓。引導(dǎo)思考：U1A輸出什么樣的信號(hào)？結(jié)合前面章節(jié)學(xué)習(xí)的單片機(jī)知識(shí)，如何對(duì)電壓比較器U1A的1號(hào)引腳的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)判斷？新知講解：結(jié)合硬件實(shí)物，原理圖和原理動(dòng)畫講解MQ-2煙霧報(bào)警器數(shù)字輸出方案。知識(shí)回顧：?jiǎn)纹瑱C(jī)I/O口高低電平檢測(cè)方法。討論&回顧：結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)，小組討論并進(jìn)行成果分享。觀看&聆聽&記錄：觀看聆聽老師講解分析，并做好知識(shí)記錄。聆聽&思考：聆聽老師講解，并回顧思考前期項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)。硬件實(shí)物與原理圖和原理動(dòng)畫三維一體，幫助學(xué)生掌握難點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)原理動(dòng)畫項(xiàng)目實(shí)施模擬輸出方案使用此種信號(hào)輸出方案時(shí)，MQ-2煙霧濃度傳感器輸出隨煙霧濃度變化的電壓信號(hào)到模塊AOUT（模擬輸出）引腳，信號(hào)電壓范圍為0~5V，濃度越高電壓越高。此種方案下，將MQ-2煙霧傳感器的AOUT（模擬輸出）信號(hào)管腳接到處理器的A/D轉(zhuǎn)換管腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，即可得到MQ-2煙霧傳感器輸出的電壓值。引導(dǎo)討論：AOUT引腳輸出電壓值和煙霧濃度之間存在什么關(guān)系？展示講解：展示MQ-2煙霧報(bào)警器AOUT引腳輸出電壓與煙霧濃度關(guān)系圖，并進(jìn)行講解。提問討論：兩種使用方案有和優(yōu)劣勢(shì)？你認(rèn)為哪種方案更具有普適性？查閱&討論：通過資料查閱等方法在職教云進(jìn)行討論。聆聽&記錄：聆聽老師講解，并做好記錄。討論&展示：小組討論，并展示本小組討論結(jié)果及原因。以探究討論開始，著力培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力，結(jié)合圖形關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)方法和角色定位，完成難點(diǎn)突破。職教云PPT/項(xiàng)目實(shí)施4.MQ-2煙霧傳感器的穩(wěn)態(tài)誤差MQ-2煙霧傳感器作為一種測(cè)量器件，不同個(gè)體之間存在合理的穩(wěn)態(tài)誤差，因此在使用前需要進(jìn)行校準(zhǔn)。本項(xiàng)目采用按鍵校準(zhǔn)方案，在使用前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。知識(shí)講解：穩(wěn)態(tài)誤差的概念和產(chǎn)生的原因。問題提出：這種個(gè)體之間的誤差是否會(huì)對(duì)煙霧報(bào)警器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響？方案講解：本項(xiàng)目中使用按鍵校準(zhǔn)方案，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。仿真功能展示：通過Proteus仿真工具，對(duì)比展示有無校準(zhǔn)流程的煙霧報(bào)警器使用場(chǎng)景狀況。聆聽&記錄：聆聽講解并做好知識(shí)記錄。思考&討論：思考老師提出的問題，進(jìn)行小組討論，并參與職教云回帖。方案記錄：理解本次項(xiàng)目方案，做好方案記錄。觀看演示：仔細(xì)觀看教師的對(duì)比操作，記錄操作流程便于獨(dú)立測(cè)試。通過從理論分析，問題討論，方案介紹到功能展示的流程，把難點(diǎn)知識(shí)從理論到實(shí)際層層分解，幫助學(xué)生突破難點(diǎn)知識(shí)。職教云PPT/Proteus/項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)1：繪制MQ-2煙霧報(bào)警器硬件框圖硬件方案設(shè)計(jì)：MQ-2煙霧報(bào)警器硬件結(jié)構(gòu)框圖組織討論：職教云發(fā)起討論，請(qǐng)各小組討論MQ-2煙霧報(bào)警器硬件具有哪些部分？任務(wù)發(fā)布：繪制MQ-2煙霧報(bào)警器硬件組成框圖。教師點(diǎn)評(píng)：對(duì)各小組設(shè)計(jì)方案做點(diǎn)評(píng)，充分肯定學(xué)生的成果，總結(jié)并發(fā)布MQ-2煙霧報(bào)警器硬件結(jié)構(gòu)框圖。小組討論：組內(nèi)MQ-2煙霧報(bào)警器硬件結(jié)構(gòu)，并上傳職教云進(jìn)行討論。動(dòng)手繪制：在活頁對(duì)應(yīng)位置繪制MQ-2煙霧報(bào)警器硬件組成框圖。匯報(bào)方案：小組代表匯報(bào)方案設(shè)計(jì)。1.電路設(shè)計(jì)能有效地考查學(xué)生創(chuàng)造性思維能力,分析綜合能力以及知識(shí)應(yīng)用能力。2.小組討論培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、鍛煉學(xué)生溝通交流的能力。PPT/職教云任務(wù)2：繪制MQ-2煙霧報(bào)警器軟件流程圖知識(shí)回顧：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)的三要素就是電源、晶振、復(fù)位電路。組織討論：根據(jù)剛剛的演示和講解，請(qǐng)大家討論校準(zhǔn)和煙霧檢測(cè)的順序，并設(shè)計(jì)總體軟件功能流程。任務(wù)發(fā)布：繪制MQ-2煙霧報(bào)警器總體軟件功能流程圖。展示點(diǎn)評(píng)：組織學(xué)生展示成果并進(jìn)行匯總點(diǎn)評(píng)。聆聽&記錄：跟隨老師一起學(xué)習(xí)并在相應(yīng)的活頁式講義中做好記錄。思考&討論：小組討論，完成總體功能流程圖設(shè)計(jì)。動(dòng)手繪制：在活頁對(duì)應(yīng)位置繪制MQ-2煙霧報(bào)警器總體軟件功能流程圖。匯報(bào)&思考：分小組進(jìn)行匯報(bào)，并聆聽老師總結(jié)，做好記錄?；仡櫱靶蛑R(shí)，加深學(xué)生對(duì)最小系統(tǒng)的理解。軟件流程圖的設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)邏輯思維能力和前序知識(shí)綜合應(yīng)用的能力。PPT/職教云任務(wù)3：?jiǎn)纹瑱C(jī)I/O資源預(yù)分配A/D轉(zhuǎn)換引腳可選擇P1.0-P1.7引腳。問題提出：根據(jù)前序知識(shí)和項(xiàng)目要求，使用模擬輸出方案時(shí)，應(yīng)選用單片機(jī)的哪一類引腳？（下節(jié)新知引出）任務(wù)發(fā)布：根據(jù)樣機(jī)結(jié)構(gòu)和課前知識(shí)，完成單片機(jī)I/O引腳資源預(yù)分配。A/D轉(zhuǎn)換引腳可選擇P1.0-P1.7。實(shí)物觀察&討論：仔細(xì)觀察MQ-2煙霧報(bào)警器樣機(jī)，并進(jìn)行小組討論，完成單片機(jī)I/O資源預(yù)分配。資源分配：在活頁對(duì)應(yīng)位置中，完成單片機(jī)I/O引腳資源預(yù)分配表培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和規(guī)劃能力，建構(gòu)新的知識(shí)與技能培養(yǎng)Proteus/PPT/職教云項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)4：MQ-2煙霧報(bào)警器樣機(jī)測(cè)試測(cè)試并統(tǒng)計(jì)不同MQ-2在潔凈空氣和丁烷氣體測(cè)試環(huán)境下AOUT（模擬輸出）信號(hào)管腳輸出的具體電壓值。任務(wù)發(fā)布：測(cè)試并統(tǒng)計(jì)不同MQ-2在潔凈空氣和丁烷氣體測(cè)試環(huán)境下AOUT（模擬輸出）信號(hào)管腳輸出的具體電壓值實(shí)操測(cè)試：使用教師提供的MQ-2煙霧報(bào)警器樣機(jī)，進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試和煙霧檢測(cè)測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果填寫到活頁上的測(cè)試表格中。通過樣機(jī)實(shí)操，引導(dǎo)學(xué)生了解項(xiàng)目產(chǎn)品的具體使用方法和效果，幫助學(xué)生明確目標(biāo)的同時(shí)，提升學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。PPT/職教云/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目評(píng)價(jià)功能考核：根據(jù)項(xiàng)目評(píng)分細(xì)則，對(duì)學(xué)生作品進(jìn)行項(xiàng)目功能考核，并評(píng)分、記錄測(cè)驗(yàn)：發(fā)布課堂測(cè)驗(yàn)題目項(xiàng)目考核：進(jìn)行項(xiàng)目考核并記錄成績(jī)，并記錄典型問題測(cè)驗(yàn)發(fā)布：引導(dǎo)學(xué)生完成職教云課堂測(cè)驗(yàn)題目完成考核：完成任務(wù)考核完成測(cè)驗(yàn)：在職教云中獨(dú)立完成課堂測(cè)驗(yàn)，將還存在疑問的題目記錄下來通過準(zhǔn)確合理，富有鼓勵(lì)性的考核和評(píng)價(jià)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性STM32CubeIDE工具/職教云/單片機(jī)小車平臺(tái)/賽道總結(jié)反思學(xué)生任務(wù)完成情況和存在問題分析與解決考核反饋：對(duì)任務(wù)完成度進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分鼓勵(lì)學(xué)生的實(shí)踐結(jié)果，同時(shí)對(duì)學(xué)生存在的問題進(jìn)行反饋?？偨Y(jié)：總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。學(xué)生反思總結(jié)，跟隨老師匯總歸納本堂課的知識(shí)內(nèi)容，加深對(duì)新知識(shí)的理解和記憶。以準(zhǔn)確簡(jiǎn)練的語言，提綱挈領(lǐng)地總結(jié)歸納，促使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和記憶，培養(yǎng)其綜合概括能力。項(xiàng)目拓展課后任務(wù)-理論&實(shí)操理論知識(shí)點(diǎn)測(cè)試：課后測(cè)驗(yàn)實(shí)操：MQ-2煙霧報(bào)警器樣機(jī)實(shí)測(cè)課后跟蹤：了解學(xué)生對(duì)本堂課知識(shí)的掌握情況，對(duì)個(gè)別同學(xué)予以單獨(dú)指導(dǎo)作業(yè)發(fā)布：1.通過職教云平臺(tái)發(fā)布課后知識(shí)點(diǎn)測(cè)試作業(yè)。2.樣機(jī)實(shí)測(cè)：分組完成，將樣機(jī)放置到日常生活環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試體驗(yàn)。3.安排學(xué)生做好實(shí)訓(xùn)室清潔衛(wèi)生。課后指導(dǎo):及時(shí)關(guān)注學(xué)生遇到的問題進(jìn)行課后單獨(dú)指導(dǎo)。1.完成職教云上的課后作業(yè)。2.以小組為單位完成樣機(jī)日常環(huán)境測(cè)試。3.使用示例代碼在制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。4.將遇到的問題記錄下來及時(shí)向老師進(jìn)行咨詢。課后實(shí)踐使教師及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，利于老師切準(zhǔn)學(xué)生“脈搏”，把握教學(xué)進(jìn)程思政點(diǎn)：通過日常測(cè)試，鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真細(xì)心，培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和勞動(dòng)精神。職教云教學(xué)反思教案1項(xiàng)目9煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)）一、教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目項(xiàng)目9煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)授課學(xué)時(shí)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)所選教材《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》授課時(shí)間授課方式教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目9煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)）其他資源媒體資源微課，PPT，視頻，動(dòng)畫，職教云平臺(tái)，Keil軟件，Proteus軟件，51單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等環(huán)境資源嵌入式（單片機(jī)）實(shí)訓(xùn)室、教學(xué)一體機(jī)、職教云學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)1.具有一定的電路基礎(chǔ)知識(shí)，掌握MQ-2煙霧傳感器使用方法。2.熟悉C語言基本語法。3.掌握51單片機(jī)I/O端口的結(jié)構(gòu)原理。認(rèn)知能力1.具有一定的電路閱讀分析和設(shè)計(jì)能力，能識(shí)別常見的電子元器件。2.具備C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)能力。3.具有使用51單片機(jī)I/O端口實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)設(shè)置與檢測(cè)的能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)1.喜歡網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，大多數(shù)同學(xué)能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)資源庫課程平臺(tái)的動(dòng)畫、視頻等相關(guān)數(shù)字資源，熟悉常用的網(wǎng)絡(luò)工具和軟件；對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用充滿好奇。2.對(duì)抽象概念畏難和抵觸，不喜歡枯燥的理論講解。教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)1.通過煙霧報(bào)警器現(xiàn)狀的調(diào)研和功能設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有安全意識(shí)和科技創(chuàng)新意識(shí)。2.通過調(diào)研匯報(bào)和需求分析，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)3.通過方案研討和設(shè)計(jì)，提高學(xué)生合作探究解決問題的能力。1.能概述煙霧報(bào)警器的原理和構(gòu)成；2.能說明A/D轉(zhuǎn)換的概念和作用;3.掌握MQ-2煙霧傳感器的工作原理和引腳結(jié)構(gòu)。1.能夠根據(jù)根據(jù)場(chǎng)景需求，選擇合適的煙霧報(bào)警器方案。2.能應(yīng)用MQ-2煙霧傳感器的工作方式和使用方法。3.掌握煙霧報(bào)警器穩(wěn)態(tài)測(cè)試和報(bào)警測(cè)試。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)1.STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的寄存器。2.STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換使用流程。難點(diǎn)1.STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算。教學(xué)方法教法任務(wù)驅(qū)動(dòng)教法、理虛實(shí)一體化教法、情景化教法、討論式教法、問題引導(dǎo)教法學(xué)法自主式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)二、教學(xué)內(nèi)容思維導(dǎo)圖

三、教學(xué)實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖信息化手段教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課程導(dǎo)入1.課前樣機(jī)測(cè)試匯報(bào)安排分組匯報(bào)。組織測(cè)試匯報(bào)：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行課前樣機(jī)測(cè)試匯報(bào)。討論總結(jié)&項(xiàng)目引入：總結(jié)點(diǎn)評(píng)討論和匯報(bào)內(nèi)容。匯報(bào)&聆聽&記錄：上臺(tái)按照小組制作的調(diào)研匯報(bào)PPT，進(jìn)行課前調(diào)研匯報(bào)。其他小組進(jìn)行思考記錄。聆聽&思考&記錄了解學(xué)生課后任務(wù)完成情況，引入本堂課內(nèi)容。職教云/PPT項(xiàng)目引入1.功能引入煙霧報(bào)警器樣機(jī)使用STC12C5A60S2單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換功能獲取煙霧傳感器的模擬信號(hào)STC12C5A60S2單片機(jī)作為新一代C51單片機(jī)，其內(nèi)部集成了8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，位于單片機(jī)P1端口（P1.0~P1.7），可用于溫度檢測(cè)、電池、電壓檢測(cè)、頻譜檢測(cè)等功能設(shè)計(jì)，其速度可達(dá)25萬次/秒。單片機(jī)上電復(fù)位后，P1端口默認(rèn)為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換功能，不需作為I/O使用的接口可繼續(xù)作為普通I/O口使用。知識(shí)引入：STC12C5A60S2單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口被設(shè)計(jì)復(fù)用為P1端口。引導(dǎo)學(xué)生自主講解：請(qǐng)學(xué)生或小組代表根據(jù)課前學(xué)習(xí)為其他同學(xué)介紹STC12C5A60S2單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口的基礎(chǔ)知識(shí)。總結(jié)點(diǎn)評(píng)：匯總展示煙霧報(bào)警器的使用場(chǎng)景。聆聽&記錄：結(jié)合課前知識(shí)或上網(wǎng)查閱資料，參與討論回帖。參與講解&思考：積極參與自主講解，并聆聽他人的講解。聆聽&思考：聆聽老師總結(jié)，并思考。培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的好習(xí)慣。職教云/PPT/極域課堂項(xiàng)目分析2.單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換引腳與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)STC12C5A60S2單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口被設(shè)計(jì)復(fù)用為P1端口。STC12C5A60S2單片機(jī)通過模擬多路開關(guān)，將通過ADC0~ADC7的模擬量輸入給比較器，因此ADC0~ADC7具有相同的結(jié)構(gòu)和屬性，在本項(xiàng)目中可以任選一個(gè)使用。職教云提問：上次課中進(jìn)行了單片機(jī)I/O資源預(yù)分配，請(qǐng)問大家為MQ-2煙霧傳感器分配的哪個(gè)A/D引腳？組織分享：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行討論成果分享。新知講解：STC12C5A60S2單片機(jī)具有8個(gè)A/D轉(zhuǎn)換引腳，分別對(duì)應(yīng)P1.0~P1.7引腳。引導(dǎo)討論：大家認(rèn)為STC12C5A60S2單片機(jī)的8個(gè)A/D轉(zhuǎn)換接口在本項(xiàng)目中是否可以任意選用？總結(jié)點(diǎn)評(píng)：總結(jié)學(xué)生回答，并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生參與討論。動(dòng)畫講解：通過STC12C5A60

S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)圖，動(dòng)態(tài)展示模擬量轉(zhuǎn)換的過程，幫助學(xué)生理解知識(shí)?；仡?回帖：回顧上次課程內(nèi)容，參與回帖投票。分享&聆聽：小組代表分享本組結(jié)果并聆聽。聆聽&記錄：仔細(xì)聆聽老師講解。思考&討論：思考老師提出問題，根據(jù)教材知識(shí)或上網(wǎng)查詢并討論。聆聽&記錄：聆聽老師總結(jié)并做好記錄。觀看&思考&記錄：觀看動(dòng)畫并聆聽講解，做好新知記錄，對(duì)比本組討論結(jié)果并反思。提問式切入，能有效培養(yǎng)學(xué)生勤于思考，敏于發(fā)現(xiàn)，勇于發(fā)言，敢于表達(dá)的習(xí)慣。從討論中引出新知，并結(jié)合正向點(diǎn)評(píng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)獲得感和成就感。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施3.MQ-2煙霧報(bào)警器硬件仿真電路設(shè)計(jì)1）回顧Proteus仿真中的重點(diǎn)內(nèi)容；2）模塊化電路設(shè)計(jì)：MQ-2接口仿真電路設(shè)計(jì)Proteus中并未集成MQ-2煙霧傳感器器件，在仿真中，為方面測(cè)試，使用分壓電路模擬MQ-2煙霧傳感器的模擬電壓輸出。按鍵仿真電路設(shè)計(jì)蜂鳴器報(bào)警仿真電路設(shè)計(jì)狀態(tài)指示燈仿真電路設(shè)計(jì)知識(shí)回顧：以學(xué)生代表演示的方法，引導(dǎo)學(xué)生回顧Proteus仿真工具的使用方法和注意事項(xiàng)。包括：1）單片機(jī)的選擇2）三極管的選擇3）虛擬電壓表的使用引導(dǎo)討論：在Proteus中，沒有MQ-2傳感器直接使用，在仿真時(shí)應(yīng)當(dāng)如何處理？總結(jié)點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)學(xué)生討論成果，通過正向點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)獲得感和積極性。任務(wù)實(shí)操：組織學(xué)生完成MQ-2煙霧報(bào)警器硬件仿真電路設(shè)計(jì)繪制。組織展示：組織分組展示本組繪制的MQ-2煙霧報(bào)警器硬件仿真電路，并做點(diǎn)評(píng)。聆聽&記錄：積極參與知識(shí)引導(dǎo)回顧，聆聽并做好回顧思考記錄。討論&回帖：小組討論思考，并在職教云進(jìn)行回帖。聆聽&記錄：聆聽老師總結(jié)并記錄，明確仿真中MQ-2傳感器的處理方式。實(shí)操設(shè)計(jì)：根據(jù)小組討論內(nèi)容和項(xiàng)目要求，在Proteus中，完成MQ-2煙霧報(bào)警器硬件仿真電路設(shè)計(jì)和繪制。展示&聆聽：進(jìn)行小組成果展示并聆聽其他小組演示講解。任務(wù)明晰，引導(dǎo)學(xué)生明確本次項(xiàng)目具體內(nèi)容，幫助學(xué)生進(jìn)行功能梳理。同時(shí)，從知識(shí)回顧開始課堂主要內(nèi)容，達(dá)成循序漸進(jìn)的教學(xué)。職教云PPT/Proteus仿真工具項(xiàng)目實(shí)施4.MQ-2煙霧報(bào)警器仿真電路測(cè)試測(cè)試步驟如下：1）將滑動(dòng)變阻器調(diào)整到1%位置處，按下校準(zhǔn)按鈕進(jìn)行模擬校準(zhǔn)，觀察此時(shí)電壓表顯示值并記錄；2）多次改變滑動(dòng)變阻器阻值，觀察電壓表上的MQ-2傳感器輸出電壓，觀察LED警示燈和蜂鳴器的工作情況并將測(cè)試結(jié)果記錄程序下發(fā)：下發(fā)MQ-2_Verify.HEX文件到各小組，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行仿真電路功能測(cè)試。組織展示：組織小組分享展示測(cè)試結(jié)果。點(diǎn)評(píng)驗(yàn)收：點(diǎn)評(píng)實(shí)操測(cè)試結(jié)果和問題，驗(yàn)收測(cè)試表格。實(shí)操測(cè)試：根據(jù)MQ-2_Verify.HEX文件說明，適當(dāng)修改仿真硬件接口，完成測(cè)試并做好測(cè)試記錄。展示&觀察：完成本小組測(cè)試結(jié)果展示并觀察聆聽其他小組展示。聆聽&反思：聆聽老師點(diǎn)評(píng)，并進(jìn)行反思。結(jié)合仿真實(shí)例教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解。學(xué)生手動(dòng)進(jìn)行復(fù)測(cè)，強(qiáng)化知識(shí)。職教云PPT/Proteus仿真工具項(xiàng)目實(shí)施5.MQ-2煙霧報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)1）STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的寄存器P1口模擬功能控制寄存器-P1ASF該寄存器對(duì)應(yīng)位置置1時(shí)有效，即當(dāng)P1口中的相應(yīng)位作為A/D轉(zhuǎn)換使用時(shí)，要將P1ASF中的相應(yīng)位置置1。A/D控制寄存器-ADC_CONTR該寄存器包含了A/D轉(zhuǎn)換器電源開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器速度控制、A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)束標(biāo)志位、A/D轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)控制和模擬輸入通道選擇這5項(xiàng)重要功能。提出問題：還記得單片機(jī)引腳復(fù)用的概念嗎，請(qǐng)大家回顧思考一下，參與職教云回帖討論？（職教云）組織回顧：組織小組討論，安排學(xué)生代表帶領(lǐng)其他同學(xué)進(jìn)行知識(shí)回顧。新知講解：STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的寄存器。案例提出：使用P1.0和P1.1引腳作為A/D接口，P1ASF寄存器如何配置？思考&回帖：根據(jù)前序知識(shí)回顧思考，參與回帖。觀察&聆聽：結(jié)合課堂配套MQ-2煙霧傳感器，觀察并聆聽。聆聽&記錄：聆聽新知講解，并做好新知記錄。案例思考：思考案例，并結(jié)合教材知識(shí)內(nèi)容，積極參與討論。從簡(jiǎn)單問題入手，了解學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，并梳理學(xué)生學(xué)習(xí)信心。職教云PPT/Proteus仿真工具項(xiàng)目實(shí)施輔助寄存器1-AUXR1本項(xiàng)目中僅關(guān)注其用于控制A/D輸出結(jié)果格式的標(biāo)志位ADRJ，用于選擇A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)寄存器-ADC_RES、ADC_RESLADRJ=0時(shí)寄存器結(jié)構(gòu)ADRJ=0時(shí)寄存器結(jié)構(gòu)組織分享：每組小組代表分享案例思考和小組討論成果。示例討論：ADC_CONTR=(10001001)2的配置下，單片機(jī)ADC將會(huì)按照什么樣的邏輯運(yùn)行？邏輯梳理：講解ADC轉(zhuǎn)換的使用邏輯順序。問題提出：ADC轉(zhuǎn)換完成后如何計(jì)算出MQ-2煙霧傳感器輸入的具體電壓值呢？分享&聆聽：小組代表分享本組成果，并聆聽其他小組的講解。聆聽&討論：聆聽老師的示例講解，并進(jìn)行討論思考。聆聽&觀看&記錄：觀看PPT模擬動(dòng)畫，并做好新知記錄。思考&探究：小組討論，根據(jù)教材內(nèi)容進(jìn)行思考探究。職教云PPT/項(xiàng)目實(shí)施6.STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算在ADRJ=0的情況下，計(jì)算結(jié)果取10位精度時(shí)：取8位精度時(shí)：新知講解：ADC_RES寄存器和ADC_RESL寄存器中存儲(chǔ)的是A/D采樣后得到的采樣值，需要進(jìn)行換算，才能得到實(shí)際的端口電壓值。案例分析：給出案例請(qǐng)學(xué)生小組討論并進(jìn)行計(jì)算。組織分享：組織學(xué)生進(jìn)行案例計(jì)算分享。聆聽&思考：通過討論、查閱資料等方法思考并進(jìn)行回答。思考&計(jì)算：小組討論思考，并進(jìn)行案例計(jì)算。分享展示：小組代表分享小組討論成果。通過案例強(qiáng)化理論知識(shí)，幫助學(xué)生快速掌握新知。職教云PPT/項(xiàng)目實(shí)施7.STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換使用流程A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，完成轉(zhuǎn)換后才能獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果。ADC_CONTR寄存器在這一流程中扮演極其重要的角色。發(fā)布流程圖：發(fā)布空缺流程圖，引導(dǎo)學(xué)生討論并進(jìn)行流程圖完善。引導(dǎo)反思：流程圖中步驟分別對(duì)應(yīng)ADC的哪個(gè)寄存器？總結(jié)講解：A/D轉(zhuǎn)換的流程和ADC寄存器的對(duì)應(yīng)關(guān)系。任務(wù)發(fā)布：閱讀教材中的算法分析部分，并繪制煙霧報(bào)警器軟件流程圖。組織展示：組織小組分享展示。聆聽&思考&討論：聆聽老師講解，并討論流程空缺的邏輯，并進(jìn)行完善。思考&討論：根據(jù)流程圖和知識(shí)理解，進(jìn)行討論，并參與職教云回帖。聆聽&記錄：聆聽老師講解，并做好記錄。閱讀&討論&繪制：閱讀教材，小組討論，完成軟件流程圖設(shè)計(jì)。展示&交流：完成小組展示和交流。從完善流程圖開始，引導(dǎo)學(xué)生通過探究實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和意識(shí)。幫助學(xué)生轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)方法和角色定位。思政點(diǎn)：（融入規(guī)則意識(shí)）職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)原理動(dòng)畫項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)：創(chuàng)建新工程：SmokeAlarm_學(xué)號(hào).UVPROJ根據(jù)教材示例程序和課堂知識(shí)內(nèi)容，完成煙霧報(bào)警器軟件程序。在Proteus中完成軟件程序功能測(cè)試。任務(wù)布置：發(fā)布任務(wù)要求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行任務(wù)實(shí)操。巡視輔導(dǎo)：巡視檢查學(xué)生任務(wù)情況，進(jìn)行單獨(dú)針對(duì)指導(dǎo)。組織總結(jié)展示：組織學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)和成果展示，并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。查閱&討論：查閱任務(wù)要求，進(jìn)行程序編寫實(shí)踐。交流&實(shí)踐：與老師交流，完成任務(wù)。展示&總結(jié)：小組代表進(jìn)行小組成果展示和總結(jié)。通過實(shí)踐，幫助學(xué)生打成知識(shí)的內(nèi)化，同時(shí)，提出任務(wù)要求，培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)則意識(shí)。職教云PPT/Keil/Proteus仿真工具項(xiàng)目實(shí)施測(cè)試任務(wù)：MQ-2煙霧報(bào)警器焊接調(diào)試煙霧報(bào)警