【课堂教学设计】跑马灯的基本原理与应用

单元课堂教学基本信息

【课程单元】：跑马灯的基本原理与应用
【所属课程】：《物联网硬件技术基础》，总48学时。
【单元学时】：2学时，90分钟。
【授课对象】：物联网191班，物联网192班。

【纸质教材推荐】：“职业教育物联网应用技术专业‘十三五’规划教材”《CC2530单片机技术与应用》
【纸质教材推荐】：“1+X职业技能等级证书配套教材”《传感网应用开发》

【在线开放式教材】：【CC2530应用开发02】跑马灯的基本原理与应用
【实训平台及资源】：【XMF09B】CC2530开发板资源汇总

学情分析

【学习基础】：
【1】通过前面10课时的硬件设计理论基础学习，同学们对单片机应用开发有了基本的认识。
【2】通过“CC2350概述与项目开发流程”单元的学习，同学们对CC2530的特性和资源有了一定的了解，并且掌握了在IAR环境下进行CC2530项目开发的流程和步骤，可以在本单元课程中进行CC2530相关的实训项目开发。

【学习态度】：
【1】动手能力强，实践兴趣浓厚是高职院校的学生普遍特点。经过全面10课时的理论学习，同学们对开展实训，动手实践充满期待。
【2】上一个单元学习了 在IAR环境下进行CC2530项目开发的流程和步骤 ，同学们很希望通过具体的项目案例一试身手。

教学目标

【知识目标】：
【1】掌握CC2530微处理器I/O端口的基础知识。
【2】掌握端口功能选择寄存器PxSEL的定义。
【3】掌握端口方向选择寄存器PxDIR的定义。

【能力目标】：
【1】能够在IAR环境下新建CC2530的项目工程与配置参数。
【2】能够设计程序准确的进行LED灯引脚的初始化。
【3】能够设计程序实现跑马灯项目的功能。

【素质目标】：
【1】培养学生利用已学理论知识解决具体应用问题的基本职业素养。
【2】培养硬件工程师系统分析、独立思考、动手实践、协同合作的基本素质。

内容组织

【实训项目】：基于CC2530的跑马灯
在物联网国赛Zigbee黑色模块或XMF09B开发板上，完成以下任务：
【1】设计端口初始化函数Init_Port()，配置D3、D4、D5、D6灯的引脚。
【2】设计跑马灯函数LED_Running()，实现D4点亮，延时，D3点亮，延时，D6点亮，延时，D5点亮，延时；D4熄灭，延时，D3熄灭，延时，D6熄灭，延时，D5熄灭，延时（LED灯高电平点亮）。
【3】在main()函数中，反复调用LED_Running()，实现跑马灯功能。

【知识内容】：
【1】掌握CC2530微处理器I/O端口的基础知识。
【2】掌握端口功能选择寄存器PxSEL的定义。
【3】掌握端口方向选择寄存器PxDIR的定义。
【4】在CC2530中LED灯开关的控制原理。
【5】跑马灯的工作原理与程序实现思路。

【技能内容】：
【1】巩固IAR环境下，CC2530的项目开发流程。
【2】设计CC2530的端口初始化函数，配置LED灯引脚的相关寄存器。
【3】设计普通延时函数。
【4】根据项目的要求，设计跑马灯函数。
【5】程序框架的搭建与主函数的设计。
【6】CC2530程序的仿真与调试。

【教学重点】：
【1】端口功能选择寄存器PxSEL的定义与应用。
【2】端口方向选择寄存器PxDIR的定义与应用。
【教学难点】：
【1】让同学们从本质上理解CC2530端口初始化函数的设计。
【2】让同学们能够根据案例的功能需求，独立完成整个跑马灯项目。

教学方法

【教学方法】：项目驱动，任务分解，理实一体化。
【指导思想】：根据课程标准和教学目标，设计相应的实训案例项目，寓基本原理于案例实践中，引导学生通过动手实践在直接经验习得的过程中去获得间接经验，有意识地使学生通过经验的习得逐步实现策略的获取，通过“做中学，做中教”的方式，让学生在具体实践中理解基础理论。

【教学实施过程】：分为5个环节。
【1】理论知识学习：讲述项目相关的知识点。
【2】项目方案构思：讲述实训项目的设计思路与实现步骤。
【3】学生动手实践：在实践过程中观察学生的知识盲点与存在问题。
【4】老师讲解演示：结合学生实践情况手把手全程演示项目实现细节。
【5】修正完善总结：学生再次实践，完成本单元实训项目的功能。

教学过程

课前预习：将以下内容制作成网页，于课前2天发给同学们。

【视频教程】：IAR环境下CC2530的开发流程

【视频教程】：将寄存器中某些位清0或置1

【视频教程】：CC2530的通用I/O及相关寄存器

【本单元预习要点】：
【1】复习巩固在IAR环境下，CC2530项目的基本开发流程和步骤。
【2】掌握将寄存器中某些位清0操作的方法，并理解其实现原理。
【3】掌握将寄存器中某些位置1操作的方法，并理解其实现原理。
【4】CC2530数字I/O引脚的重要特性。
【5】初步认识I/O端口的两个重要寄存器PxSEL和PxDIR。

课堂教学过程（2课时，90分钟）

【教学实施过程分为五个环节】：
【理论知识学习】–>【项目方案构思】–>【学生动手实践】–>【老师讲解演示】–>【修正完善总结】

【理论知识学习】：20分钟。
【1】从整体上对CC2530微控制器的数字I/O端口进行讲解。特别指出：P2端口只有5个引脚；P1_0和P1_1引脚没有上拉设置，可以输出20mA的大电流。
【2】讲解“特殊功能寄存器”的概念，并解释为什么我们在编写代码的时候，需要引入头文件“ioCC2530.h”。
【3】讲解端口功能选择寄存器PxSEL，并结合例子阐述具体编码。
【4】讲解端口方向选择寄存器PxDIR，并结合例子阐述具体编码。
【5】讲解2020年1月份“1+X证书传感网应用开发”考试中，跟上述知识点相关的3道理论考题。

【1+X证书真题剖析视频】2020年1月CC2530相关理论考题

【项目方案构思】：10分钟。
【1】以板书的方式，讲解跑马灯项目程序设计的流程图。
【2】对实训案例的实训流程进行分解，分为5个步骤来实现。
【3】跟学生强调代码设计过程中，可能会遇到的难度以及容易犯的错误。

【学生动手实践】：30分钟。
【1】学生根据老师对项目实现思路的讲解以及项目实现流程的分解，动手编写代码，进行项目调试，尝试完成实训案例中的功能。
【2】在学生动手实践过程中，老师不断巡查学生的进展情况，发现同学的错误，就地分析解决。
【3】学生在实践过程中，遇到问题或需要答疑的，老师会过来进行讲解分析，给出方案。对于大多数同学提出的共性问题，则暂停学生的实践过程，进行统一的临时讲解后，再继续实践。

【老师讲解演示】：20分钟。
【1】老师依据“项目构思环节”中的思路和步骤，手把手的演示实训案例的实现过程及编码细节。
【2】在讲解演示过程中，对于在“学生动手实践”环节中发现的问题进行特别的分析，并给出针对性的学习建议。

【项目讲解演示视频】：基于CC2530的LED跑马灯实现

【修正完善总结】：10分钟。
【1】在“学生动手实践”环节已完成实训项目的学生，将自己的实现思路和代码编写与老师的进行对比总结，进一步优化。
【2】 在“学生动手实践”环节没完成实训项目的学生， 则依照老师的演示过程以及实现源码，进行修正完善，完成实训项目。
【3】课程结束前3分钟，老师对本单元课程进行小结，布置作业。

【本单元的在线教案】【CC2530应用开发02】跑马灯的基本原理与应用
【1】相关理论基础
【2】项目案例实现源码及注释
【3】课后作业
【4】1+X证书“传感器应用开发”相关考题剖析

教学评价与课后反思

【教学评价】：三个维度。
【1】学生课堂表现评价。
【2】老师课堂表现评价。
【3】教学目标达成度评价。
【具体实现方式】：尽量客观、简单、有效、可操作，例如调查问卷，学生交流，作业批改等形式。

【课后反思】
【1】实训案例核心知识点的讲授是否到位，措辞是否通俗易懂，学生的接受程度是否达到预期？如果未能达到，应该从那个环节进行改进？
【2】实训案例的演示过程是否完整，演示过程中有没有突发状况，学生动手实践中的问题是否完全解答清楚，学生对实训案例演示的接受程度是否达到预期？
【3】辅助教学资源的形式和内容是否能满足学生课后复习、强化、拓展的需求，是否能激发学生的思维，从而进行创新和探索？
【4】观察学生在案例实践中的表现，归纳分析学生在实现案例过程中提出的问题，评估学生对本次课程的掌握程度，思考下一次课程的授课计划。

课后技能拓展与辅助资源

【课外文章阅读】： 一位15年经验的老司机给单片机初学者的几条建议

【技能拓展视频】：基于51单片机的LED跑马灯实现