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智能终端技术与应用专业教学资源库《智能终端产品设计与制作》

《智能终端产品设计与制作》课程标准

——2024年6月修订版


课程类型	电子产品开发设计方向	课程类别		必修
课程类型	理论+实践	课程性质		职业能力方向课程
课程学分	4	课程学时		64
修读学期	第4学期	核心课程		是
合作开发企业	恒鸿达科技有限公司、北京新大陆时代科技有限公司、福州中美捷恩西电子科技有限公司
执笔人	林励、上官诚江、胡灿峰		审核人	陈晓文、李文亮、丁佛福生

1．课程定位与设计思路

1．1课程定位

单片机提高类课程《智能终端产品设计与制作》是电子信息专业群的电子产品开发设计方向的必修课程，核心职业能力课程之一，如图1所示。课程定位目标是通过理论与实践结合的一体化教学方式，采取分模块项目教学的教学方法，培养学生利用单片机（微控制器）进行电子产品设计的能力：模块硬件设计能力、模块程序编写能力以及实验模块的制作与调试能力。本课程与前修课程《C语言程序设计》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电路板设计与制作》、《单片机技术基础》课程相衔接，共同培养学生的电子电路综合应用能力，与后续课程《项目综合实训》和《实务（毕业）专题制作》课程相衔接，如图2所示，使学生熟悉智能电子产品开发的流程，培养学生初步的开发简单项目（例如冷链环境测试仪）的能力。

图1 电子产品开发设计方向课程

图2 本课程与前后课程关系

2．课程目标

本课程是电子产品开发设计方向的第一门职业能力课程，将实际工程案例的设计要求融入模块，而不是为完成单一课堂演示任务的教学实验。目的是帮助学生进一步提高单片机综合应用技术，培养智能终端系统设计需要的核心能力和培养独立完成电子产品设计与制作过程的能力。

2．1能力目标

2.1.1专业能力

在理解掌握微控制器系统结构、存储器结构、指令系统、时钟系统、中断系统、定时器、串行口、接口技术应用知识的基础上,要掌握以下能力：

（1）掌握基于单片机的智能终端产品开发的基本流程；

（2）掌握基于时间片轮转的系统框架的程序设计及调试能力；

（3）掌握单片机应用系统的初步的应用分析和软硬件设计能力；

（4）掌握单片机典型外围硬件线路的分析与设计能力、软硬件调试能力；

（5）掌握基于单片机的智能终端的安装制作和软硬件联调、故障诊断维护技能。

2.1.2社会能力

电子产品的集成开发流程是一个团队合作，通过集体智慧完成开发任务的过程。从初期市场调研，聚焦客户需求，到需求逐渐收敛。考虑效率与质量的平衡，结构化分批投入，跨专业、部门，团队协作，从个人的设计活动变为群体智慧成果。这需要以下能力：

（1）具有良好的职业道德；

（2）具有较强的计划组织能力和团队协作能力；

（3）具有较强的沟通交流能力；

（4）具有良好的工作态度与责任感。

2.1.3方法能力

电子产品开发方向学习的智能终端产品设计制作不仅仅指模电数电、C语言和单片机。更多情况下你会发现，电子产品系统（智能终端）设计也包括如下知识：物理、数学、信号与系统、机械、自动化…。也就是电子产品开发的工程师需要掌握一定的传感网、信号处理、通信技术、自动控制等各方面的专业知识。这跟计算机专业学生方向学生从事软件工程开发有一定的区别。所以需要以下能力：

（1）具有较好的学习新技术和技能的能力；

（2）具有解决问题的方法能力和制订工作计划的能力；

（3）具有查找资料和获取信息的能力。

2．2知识目标

电子产品开发涉及的控制对象种类多、控制要求多、控制器种类多。本课程选取国产宏晶公司的STC15系列单片机作为系统主控制器，便于学生入门。同时该控制器也有丰富的片上外设。通过类比学习，后期可以较快上手stm32f103之类的32位单片机。典型的知识包括：

（1）了解常用微控制器芯片及外围芯片的功能结构和引脚分布；

（2）了解微控制器的指令系统，掌握C语言语法及典型应用（如结构体、二维数据、指针）；

（3）掌握基于时间片轮转的系统框架的程序设计原理；

（4）掌握单片机GPIO、定时器、PWM、计数器、AD、串行口的结构化编程应用；

（5）掌握2种以上常用传感器的原理；

（6）掌握Keil V5.21(C51.EXE V9.56)、Proteus 8、Altium Designer 20软件的使用方法。

3．教学内容及教学设计

3.1教学内容选择

该门课程是以培养面向微控制器系统设计、开发、调试岗位的工作任务所需的相关专业知识与必要技能为依据设置的。该岗位需掌握微控制器系统的基本知识，掌握系统的设计、开发、调试能力。因此，在课程的教学内容选取上突出与岗位能力需求相适应，通过学习内部结构、内部资源、工作原理以及常用指令系统、常用的程序设计等，并通过实际项目的设计与制作，达到掌握微控制器的GPIO、定时器、中断、串行通信、接口等知识的应用。

以实际产品为课程载体，物流冷链环境监测仪硬件需求框图，如图3所示。结合典型电子产品开发方向所需要的技能点和实际监测仪产品情况，设计本课程配套的分模块实验平台。实验平台分模块进行情景设计，各个模块综合应用又可以最终完成一个典型产品（监测仪）的设计开发过程。

图3 检测仪硬件需求框图

课程实验平台包括底板和电路板两大部分，而电路板主要包括核心板和功能模块两大部分。底板为核心板和功能模块提供电源。电路板通过磁吸式接口（或者香蕉头接口）连接在底板上面。

课程实验平台包括底板和电路板两大部分，而电路板主要包括核心板和功能模块两大部分。底板为核心板和功能模块提供电源。电路板通过磁吸式接口（或者香蕉头接口）连接在底板上面。按照学习情境设计情况，并围绕冷链环境监测仪的功能主要划分为6个模块，包括：（1）按键和指示灯模块；（2）数码管显示模块；（3）传感器模块；（4）通信模块；（5）功能外设模块；（6）电源模块。这不仅仅是硬件分模块设计便于学生理解，更重要的是引导学生掌握工程化标准的模块式软件设计的方法。根据课程实施情况，软件系统的框架，可以采用基于时间片轮转的简单框架，也可以采用小型操作系统。

3.2教学设计思路

课程打破传统学科课程模式，采用以工作过程为导向的项目化学习课程模式。根据企业人才需求，开展广泛调研，在分析岗位技能需求的基础上，采用工作过程系统化的课程开发技术，遵循现代职业教育理念，以实际产品开发过程为切入点，根据课程应学知识确定本课程的学习目标并进行学习情境设计。让学生在学习情境中学习并掌握微控制器基础知识及基本应用，培养智能终端系统设计需要的核心能力，最终实现电子产品设计与制作。

在教学的组织安排上遵循由简单到复杂，由单一到综合的原则。该门课程主要目的是要掌握微控制器的编程，因此按照认知规律先安排认识微控制器学习情境，主要通过图片、实物等形式展示微控制器的功能及其内部结构，并讲述其工作原理以及常用指令的编程。在完成微控制器技术基础课程学习上，通过智能终端开发流程、软件工程框架、软件系统结构框架、存储器结构应用、指示灯、无源蜂鸣器、数码管、独立按键、温度检测、湿度检测和串行通信等情境的设计，达到掌握微控制器的GPIO的应用，定时器、中断、AD、串行通信、接口应用的等知识的、应用，从而完成一个完整的基于微控制器的智能终端产品。

在每一个学习情境中，根据实际岗位技能的要求，按照功能分析、设计、仿真制作、编程、调试等工作步骤，可设计若干学习子情境，由浅入深，由易及难，循序渐进。理论知识的选取根据项目要求来安排，不求面面俱到，以够用为度。

具体学习情境与学时分配如表1所示。

表1学习情境描述与学时分配


序号	学习情境	情境描述	参考学时
1	智能终端产品开发方案设计	了解智能终端开发流程、了解项目不同阶段完成相应的文档；掌握常用国产微控制器的产品选型；掌握单片机开发工具的使用方法。单片机C语言编程强化。	8
2	软件工程框架（定时器）	掌握基于定时器原理，实现时间片轮转的软件系统结构框架；掌握软件工程结构框架。	4
3	微控制器仿真与调试（选做）	了解存储器结构；掌握软件仿真、硬件仿真，会查看单片机存储器信息。	（4）
4	指示灯模块设计（GPIO输出）	掌握GPIO输出和系统时钟工作原理，设计物流冷链环境监测仪的指示灯，要求指示灯实现智能终端的各种状态指示功能；画出原理图，并编程调试。	4
5	无源蜂鸣器模块设计（GPIO输出+PWM）	掌握PWM工作原理，设计物流冷链环境监测仪的蜂鸣器，要求蜂鸣器实现智能终端的各种状态提示功能；画出原理图，并编程调试。	4
6	数码管显示模块设计（GPIO输出+接口电路）	掌握常用微机接口芯片和显示器件原理，设计物流冷链环境监测仪的显示模块；掌握串口转并口芯片和数码管动态显示原理，要求显示模块能实现智能终端系统信息的显示功能，画出原理图，并编程仿真调试和实物调试。	4
7	按键输入模块设计（GPIO输入）	掌握GPIO输入和按键原理，设计物流冷链环境监测仪的输入模块；掌握独立按键的按键扫描、按键处理原理，要求智能终端实现外部信息的输入功能，画出原理图，并编程仿真调试。	4
8	湿度检测模块设计（计数器+传感器）	掌握计数器和湿度检测传感器原理，设计物流冷链环境监测仪的湿度检测模块；要求智能终端实现湿度检测功能，画出原理图，并编程仿真调试。	4
9	温度检测模块设计（AD+传感器）	掌握AD转换和常用温度检测传感器原理，设计物流冷链环境监测仪的温度检测模块；要求智能终端实现温度检测功能，画出原理图，并编程仿真调试。	4
10	硬件时钟模块和信息存储模块设计（选做）	掌握硬件时钟和信息掉电存储芯片原理，设计物流冷链环境监测仪的硬件系统时钟模块和信息存储模块；要求智能终端实现时间信息显示和实时存储功能，画出原理图，并编程仿真调试。	（4）
11	串行通信模块设计	掌握串行通信的原理，系统串口调试方法；设计物流冷链环境监测仪的通信协议，完成串行通信模块软件设计；画出原理图，并编程调试。	8
12	物流冷链环境监测仪（二选一）	掌握物流冷链环境监测仪的原理图设计、PCB设计和外壳设计；掌握物流冷链环境监测仪的硬件焊接调试；掌握物流冷链环境监测仪的软件设计调试。	16
13	智能自适应风扇（二选一）	掌握智能自适应风扇的原理图设计、PCB设计和外壳设计；掌握智能自适应风扇的硬件焊接调试；掌握智能自适应风扇的软件设计调试。	16
14	无线通信模块设计（选做）	掌握wifi通信和MQTT原理，设计物流冷链环境监测仪的无线信息传输模块；要求智能终端实现无线信息交互功能，画出原理图，并编程仿真调试。	（8）
15	产品推介	了解产品功能介绍，分组交流汇报。	4
合计			64
说明：项目1智能终端产品开发方案设计中涵盖了4学时单片机C语言编程强化模块，可以将该模块内容更换为其他选做模块。项目1（1.2.3）中有介绍项目3的微控制器仿真与调试的基本概念。

4.学习情境设计

学习情境的顺序按知识的前后关系及能力的递进关系来排序。项目详细描述见表2至表13。

表2 学习情境1描述


学习情境1：智能终端产品开发方案设计				参考学时		8
学习目标
知识目标	1.了解智能终端开发流程； 2.了解项目不同阶段对应的文档编制内容； 3.掌握常用单片机型号参数； 4.C语言位操作、结构体、位变量、指针、枚举、条件编译和关键字；
专业能力目标	1.掌握STC系列微控制器芯片选型； 2.掌握主要项目文件内容修改编写； 3.掌握智能终端产品开发环境搭建； 4.掌握电子产品开发常用工具使用方法； 5.掌握单片机C语言编程能力；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力；
素质能力目标	1.通过学习智能产品行业现状，厚植向新而行、用新技术报国的情怀； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力；
思政元素	了解智能产品发展史和中国电子行业发展史，坚定中国理想信念。只有掌握核心高科技，才不会受制于人（以本课程的Keil C51编译器和仿真软件Proteus为例，介绍国产芯片STC15系列和国产软件WAVE）。尤其介绍宏晶公司STC官方网站的家国情怀。厚植爱国主义情怀，把爱国情投入到后序学习，将来工作，实现中华民族伟大复兴的奋斗之中。了解职业素养：职业道德、职业思想意识和职业习惯。提升管理自我学习职业素养，提高职业技能。毕业后，能够对接智能产品工程师岗位，增强工作中的担当精神，提高职业技术操守，坚守职业道德底线。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）			学时安排	教学方法建议
1.0	课程前言			2	以讲解为主，配以应用文档、视频等资料；
1.1	开发需求报告		1.1.1 微控制器（单片机）与智能终端产品概述		以讲解为主，配以应用文档、视频等资料；
			1.1.2 智能终端产品的集成开发流程
			1.1.3 单片机的片上资源及引脚说明		实物、官方软件和文档；
			1.1.4 单片机芯片选型		单片机官方网站，配以应用文档、视频等资料；
1.2	单片机开发工具；		1.2.1 设计开发环境	2	一体化教学
			1.2.2 硬件开发环境		一体化教学
			1.2.3 智能终端产品调试		一体化教学
			1.2.4 单片机C语言编程（数字教材）	4	一体化教学
任务实施	智能终端产品开发环境布置任务实施		子任务1：Keil C51软件安装和设置	课外选做	作业和课外学习任务
			子任务2：Proteus仿真软件基本操作		作业和课外学习任务
			子任务3：STC-ISP软件安装和Keil C51中添加STC芯片型号		作业和课外学习任务
			子任务4：编写第一个单片机程序		作业和课外学习任务
			子任务5：STC单片机程序下载		作业和课外学习任务
			子任务6：STC单片机硬件调试仿真		作业和课外学习任务
			子任务7：Multisim14软件的安装与使用
			子任务8：Visual Studio Code软件安装与使用
			子任务9：Source Insight软件安装与使用
媒体		学生的基础		教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单。		计算机、查阅新技术的基本知识。		熟悉智能终端开发流程；有典型智能终端开发设计经验；

表3 学习情境2描述


学习情境2：软件工程框架（定时器）			参考学时		4
学习目标
知识目标	1.掌握定时器的原理及应用； 2.掌握基于定时器原理，实现时间片轮转的软件系统结构框架； 3.掌握软件工程结构框架；
专业能力目标	1.掌握基于前后台和定时器原理，实现时间片轮转的软件系统结构框架的程序应用； 2.掌握新建和修改软件工程结构框架的方法； 3.掌握不同微控制器系列，基于前后台和定时器原理，实现时间片轮转的软件系统结构框架的修改应用。
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	操作系统是智能终端硬件的灵魂。“中央关心、群众关切、社会关注”。终端和应用场景复杂多样，介绍华为鸿蒙OS、优麒麟操作系统、中标麒麟操作系统、RTThread物联网操作系统、京东云云舰操作系统等。本课程的基于定时器中断的时间片轮转的改进型前后台模式适用于不带操作系统的单片机，实现宏观上并行运行应用任务。善于思考、勇于创新，鼓励进行系统移植尝试。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
2.1	学习定时器的原理及应用；		0.5	以讲解为主
2.2	学习基于定时器原理，实现时间片轮转的软件系统结构框架；		1.5	一体化教学
2.3	软件工程结构框架；		1	一体化教学
2.4	设计基于模块的系统软件工程结构框架；		1	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单。		微控制器的定时器基础知识；keil c51 工具的使用；	掌握微控制器前后台模式的软件工程框架；

表4 学习情境3描述


学习情境3：微控制器仿真与调试			参考学时		4
学习目标
知识目标	1.了解IDE调试配置和步骤； 2.了解硬件调试的设置和步骤； 3.了解仿真软件和IDE联调的系统配置和步骤；
专业能力目标	1.了解软件调试方法； 2.了解硬件调试方法； 3.了解仿真软件和IDE联调的方法； 4.掌握软硬件联调的方法；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	编译器、仿真工具和调试工具等国产化道路需要一步一步坚实迈进。牢固树立大国工匠精神，提高国产化意识，提高奋斗精神。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
3.1	学习IED软件调试；		1.5	一体化教学
3.2	学习仿真软件和IDE联调；		1	一体化教学
3.3	学习软硬件联调；		1.5	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单；		IDE的基本使用方法，仿真软件使用方法；	掌握智能终端调试方法；

表5 学习情境4描述


学习情境4：物流冷链环境监测仪指示灯模块设计（GPIO输出）			参考学时		4
学习目标
知识目标	1.了解指示灯种类和原理； 2.掌握指示灯驱动电路设计；
专业能力目标	1.掌握智能终端指示灯驱动电路的设计方法； 2.掌握指示灯的应用设计方法；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	点亮人生之灯，树立正确的人生观、世界观和价值观。成长为“点亮自己，照亮别人”的“大写”的人民。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
4.1	指示灯应用（GPIO输出）		2	以讲解为主
4.2	指示灯仿真设计和调试		2	一体化教学
4.3	指示灯硬件设计和调试		2	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单。		LED指示灯的基础知识；。	掌握智能终端指示灯设计与调试能力，以及具有组织协调能力。

表6 学习情境5描述


学习情境5：物流冷链环境监测仪无源蜂鸣器模块设计（GPIO输出+PWM）		参考学时		4
学习目标
知识目标	1.了解PWM波原理； 2.掌握单片机寄存器配置产生PWM波方法； 3.掌握PWM控制无源蜂鸣器的原理。
专业能力目标	1.能够绘制单片机PWM仿真电路，添加、编译、调试代码、完成仿真实训； 2.能够配置PWM波控制寄存器产生PWM波； 3. 能够调试PWM波控制蜂鸣器实训系统。
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	利用蜂鸣器播放“歌唱祖国”和校歌，感染学生，爱家爱国。激发学生爱国主义情怀、责任感和使命感。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）	学时安排	教学方法建议
5.1	PWM概述；	1	以讲解为主
5.2	蜂鸣器概述；	1	一体化教学
5.3	无源蜂鸣器设计应用；	1	一体化教学
5.4	设计代码，实现PWM波控制无源蜂鸣器的发声；	1	一体化教学

表7 学习情境6描述


学习情境6：物流冷链环境监测仪数码管显示模块设计（GPIO输出+接口电路）			参考学时		4
学习目标
知识目标	1．掌握数码管动态显示原理； 2．掌握74HC595串行转并行原理； 3. 了解74HC595的内部结构及特点；
专业能力目标	1．能够绘制数码管仿真电路； 2．能够编制修改基于74HC595的动态数码管显示驱动程序； 3．能够在线调试数码管显示应用程序；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力；
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力；
思政元素	数码管显示CPC-100和时间倒计时，推开历史前进的大门，迎接中国共产党的百岁生日。无人机列队显示，祖国大好河山，激发学生的爱国主义情操。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
6.1	74HC595工作原理		1	以讲解为主
6.2	物流冷链环境监测仪数码管显示仿真实训		1	一体化教学
6.3	物流冷链环境监测仪数码管显示实操训练		2	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单、在线开放实验室（网络实验室）；		单片机数码管显示基础知识；KEIL和Proteus基本操作；LED的动态显示方法；	基于74HC595的动态数码管显示驱动程序编程能力以及具有组织协调能力；

表8 学习情境7描述


学习情境7：按键输入模块设计（GPIO输入）			参考学时		4
学习目标
知识目标	1．了解输入模块的种类和功能； 2．掌握按键扫描和按键处理的原理； 3．掌握按键处理的软件流程图；
专业能力目标	1．能够绘制按键的仿真电路，添加、编译、调试代码、完成仿真实训； 2．能够掌握按键系统的硬件环境搭建、安装、接线的步骤和工艺； 3．能够设计程序，完成独立按键控制LED灯的状态变化； 4．能够设计程序，完成组合按键控制LED灯的状态变化；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	从诺基亚的按键到华为手机的触屏，普通的按键也可以做到精雕细琢。按键输入变为触摸输入，具有创新精神。在平凡的岗位上做到爱岗敬业、精益求精。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
7.1	学习输入模块和按键输入模块理论知识		1	以讲解为主
7.2	物流冷链环境监测仪按键输入模块仿真实训		1	一体化教学
7.3	物流冷链环境监测仪按键输入模块实操训练		2	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单		1．对微控制器的GPIO有一定的认识，了解GPIO输入和输出的基本理论知识； 2．已经掌握查询式按键扫描的基本原理；	1.单片机按键输入模块的仿真原理图设计、编程调试能力； 2.实物实训硬件环境搭建、程序编写、下载、系统调试能力； 3.良好的沟通、组织协调能力；

表9 学习情境8描述


学习情境8：监测仪湿度监测模块设计（计数器+传感器）			参考学时		4
学习目标
知识目标	1．了解计数器的概念、工作原理和内部结构； 2．了解计数器的相关寄存器； 3．掌握计数器的工作方式和使用方法； 4．掌握计数器中断服务函数设计； 5．了解湿度的基本概念； 6．了解湿度传感器HS1101； 7．了解TLC555振荡电路；
专业能力目标	1. 掌握Keil C51、STC-ISP、PROTEUS 8.9、NI Multisim14软件的使用方法； 2. 掌握示波器和信号发生器的使用方法； 3. 掌握计数器相关寄存器的配置方法，能编程实现定时器、计数器功能； 4. 掌握计数器仿真实训的电路设计、程序编写、下载、编译、调试的方法； 5. 掌握计数器相关实物实训的硬件环境搭建、程序编写、下载、编译、系统调试的方法；
方法能力目标	1．提升自主学习理论知识、技能知识的能力； 2．提高规范操作的能力和团队协作意识； 3．学习新技术和技能的能力； 4．查找资料和获取信息的能力； 5．具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力；
素质能力目标	1．具有适应相关职业岗位的能力； 2．具有分析和解决实际工程问题的能力； 3．具有良好的职业道德； 4．具有计划组织能力和团队协作能力； 5．具有沟通与交流能力；
思政元素	大国三农，振兴乡村。中国是农业大国，传统农业生产受天气影响巨大，而大棚种植可以调控土壤湿度和空气湿度，消除制约蔬菜生长的因素，一年四季都有美味的蔬菜供应市场。有了植物工厂现代化种植方式（精确的湿度调控），改变了过去北方冬天蔬菜匮乏的状态，老百姓餐桌上的蔬菜的消费品种越来越丰富。除了生产过程中设施农业湿度自动化控制方式外，湿度管理也是蔬菜鲜度管理的重要手段，贯穿蔬菜储藏、销售的全过程。中国人对于土地和农业种植有着深深的爱。农业大国正向农业强国迈进。中国农业，未来可期。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
8.1	任务8-1 设计分析TLC555振荡电路		1	一体化教学
8.2	任务8-2 设计基于信号发生器模拟输入的频率检测模块		1	一体化教学
8.3	任务8-3 设计基于信号发生器模拟输入的湿度检测模块		1	一体化教学
8.4	任务8-4 设计基于HS1101的湿度检测模块		1	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
KEIL C51软件环境开发平台、STC-ISP、Proteus仿真软件平台、NI Multisim14仿真软件平台、实训平台、网络学习平台、教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单；		单片机的基础知识；单片机的定时器应用设计；数码管的动态显示。	1.基于HS1101和TLC555的湿度检测电路设计； 2.单片机计数器的原理、编程调试能力； 3.实物实训硬件环境搭建、程序编写、下载、系统调试能力； 4.良好的沟通、组织协调能力；

表10 学习情境9描述


学习情境9：温度检测模块设计（AD+传感器）			参考学时		4
学习目标
知识目标	1.了解AD转换原理； 1.了解热敏电阻的工作原理； 2.了解热敏电阻电路的工作特点及原理； 3.了解温度传感模块的原理；
专业能力目标	1.掌握多路AD转换程序设计方法； 2.掌握温度传感器应用设计方法； 3.掌握温度测量方法；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	2021年7月16日，全国碳排放权交易系统正式上线。利用市场机制控制和减少温室气体排放，推动绿色低碳发展。全球气温进一步升高2摄氏度，那么地球超过四分之一的土地，即15亿多人口的家园都将陷入干旱。绿水青山就是金山银山，保护地球，就是保护我们自己。新冠疫情一度让我们的正常生活暂停，经过中国政府严格的措施，疫情得到了控制。然而接种疫苗才是预防病毒的最佳方案。医药冷链运输被称为冷链行业金字塔的顶尖。冷链配送是一个复杂的系统工程。从运输品的采购、库存、运输、配送、验收到使用等环节需要做到无缝衔接。冷链的连贯性至关重要。而疫苗冷链运算过程中，温度等参数的实时监控，预防冷藏车“断链”直接关系到疫苗的安全，人民的安全。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
9.1	学习AD转换原理理论知识		1	以讲解为主
9.2	物流冷链环境监测仪温度检测模块仿真实训		1	一体化教学
9.3	物流冷链环境监测仪温度检测模块实操训练		2	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单；		AD基本原理；传感与检测基础知识；	掌握智能终端温度传感器的应用设计；

表11 学习情境10描述


学习情境10：硬件时钟模块和信息存储模块设计			参考学时		4
学习目标
知识目标	1.了解采用芯片通信接口原理； 2.了解常用微控制器外设模块原理；
专业能力目标	1.掌握IIC通信协议接口处理函数程序设计方法； 2.掌握硬件时钟模块应用设计方法； 3.掌握EEPROM的应用设计方法；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	时钟和时间，岁月如梭，不负韶华。饮水思源，畅写青春。常怀一颗感恩之心，认真学习，努力工作，报效祖国。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
10.1	IIC通信协议接口处理函数程序设计		2	一体化教学
10.2	硬件时钟模块应用设计		1	一体化教学
10.3	EEPROM的应用设计		1	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单		微控制器的综合知识；微控制器接口基础知识；	掌握智能终端硬件时钟模块和信息存储模块设计。

表12 学习情境11描述


学习情境11：串行通信模块设计			参考学时		8
学习目标
知识目标	1.了解串行通信协议； 2.掌握微控制器串口硬件知识； 3.掌握微控制器串行通信软件知识； 4.掌握串口应用设计的软件设计思路；
专业能力目标	1.了解串行通信协议参数设置； 2.掌握基于中断的串行通信函数的编程方法； 3.掌握串口通信的软件串口调试方法；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	通信表面上是看不见，摸不着的。介绍古代“烽火戏诸侯”的通信案例。通信领域自由度大，要坚守职业道德底线。现在要学习技术技能，也要学习法律法规，增强法律意识。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
11.1	微控制器的串口通信原理和基于中断的串行通信函数设计		1	一体化教学
11.2	微控制器的软件串口调试方法		1	一体化教学
12	串行通信的协议设计与实现		2	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单		微控制器的综合知识；微控制器串口通信知识；	掌握串行通信协议知识、基于中断的串行通信函数程序设计与调试能力、具有组织协调能力；

表13 学习情境12描述


学习情境12：物流冷链环境监测仪			参考学时		16
学习目标
知识目标	1.掌握物流冷链环境监测仪原理图； 2.掌握物流冷链环境监测仪印制板图； 3.掌握物流冷链环境监测仪产品功能；
专业能力目标	1.掌握原理图设计方法； 2.掌握PCB设计方法； 3.掌握电路板焊接方法； 4.掌握智能终端调试；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力； 4.具有分析问题、解决问题的实践操作能力。 5.富有劳动精神和工匠精神。
思政元素	敬业爱岗、精益求精的工匠精神；完成物流冷链环境监测仪的综合设计和制作。设计制作过程，发挥学生主观能动性，注重学生自身体悟。尊重每个小组的成果，树立诚信意识。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
13	物流冷链环境监测仪原理图综合设计（原理图）		4	一体化教学
14	物流冷链环境监测仪PCB综合设计（印制板图）		4	一体化教学
15	物流冷链环境监测仪硬件制作测试综合设计（硬件制作）		4	一体化教学
16	物流冷链环境监测仪软件综合设计（产品功能设计）		4	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单		微控制器的综合知识；电路板硬件设计基础知识；电路板焊接能力；	掌握智能终端软硬件设计能力；

表14 学习情境15描述


学习情境13：物流冷链环境监测仪汇报交流			参考学时		4
学习目标
知识目标	1.掌握智能终端产品说明书的结构组成知识； 2.了解智能终端产品的推荐和介绍；
专业能力目标	1.掌握智能终端产品说明书编制方法； 2.了解智能终端产品产品推介方法； 3.换位思考，从用户角度去提出产品的改进意见；
方法能力目标	1.学习新技术和技能的能力； 2.查找资料和获取信息的能力； 3.具有制订工作计划的能力和寻求解决问题的方法能力。
素质能力目标	1.具有良好的职业道德； 2.具有计划组织能力和团队协作能力； 3.具有沟通与交流能力。
思政元素	考虑学生掌握知识程度、表达能力和性格等方面的差异，组建优化的“同组异质、组间同质”的情景项目学习小组；小组间能够无障碍进行交流，能够顺利完成成功汇报交流。对设计细节提出了更高的要求，精益求精的精神理念逐步树立。尊重设计成果，尊重版权。不忘初心，增强自信，对自身职业的认同感进一步加强。
学习单元	学习内容（工作任务、载体）		学时安排	教学方法建议
17	物流冷链环境监测仪汇报交流（产品推介）		2	一体化教学
媒体		学生的基础	教师的能力
教材、多媒体系统、电子课件、工作任务单		电子产品设计的综合知识；文档、款图、流程图等工具使用的基础知识；	掌握智能终端说明书编写和产品功能介绍的能力；

5．教学方法与手段

5.1教材及相关资源

本课程选用“十四五”职业教育国家规划教材《单片机技术应用项目化教程（C语言版）》，电子工业出版社，2021年07月第2版；也可以选用校本教材的《智能终端产品设计与制作（51内核版）》为教材，同时可参考网络论坛的资源进行配合教学指导。

5.2教学组织模式

教学要围绕既定的教学目标、教学内容，在充分利用一体化、多媒体教学环境中进行的教学活动，一体化教室应装有Keil，Proteus软件。理论教学集中授课，项目制作要分组进行，一般2-3人一组，按照工作步骤要求进行项目的设计与制作。

5.3教学方法

（1）一体化教学法：将理论学习、实践应用有机地结合为一体，将理论知识点融入到实践训练中，以掌握知识和技能、制作产品为教学目标。鼓励学生积极通过完成各种小项目（任务），在实验室中掌握相关知识和技能。这种将教学做紧密结合的一体化教学法极大地提高了学生学习积极性和学习效果。

（2）分组讨论法：由教师给出模拟开发案例，要求学生分组进行讨论，并设计出实施方案。通过比较各组方案，选出最优解决方案，给予适当鼓励，以此提高学生的学习的积极性和主动性。

（3）项目教学法：将课程中要求学生掌握的各个基本知识点和各项技能分解到各个项目中，让学生自行设计和调试一个实际控制电路，以激发了他们的学习兴趣，增强学习信心，变被动接受知识为主动获取知识。

（4）案例分析法：教师提供一些企业实际的产品案例，通过分析产品的设计思想、设计原理、实现方法等，来了解实际产品的开发过程及实际使用效果，以此带动学生进行参考设计，进一步提高单片机知识应用能力。

5.4教学手段

（1）采用一体化教学模式开展教学工作，将计算机、多媒体教学手段引入课程教学中，增强教学的生动性和直观性，利用多媒体教学软件实施课堂教学辅助管理。

（2）充分利用仿真软件带来的便利，作为实际电路制作的补充，以加快设计开发速度，缩短电路焊接所需时间。

（3）建立全天候远程开放实训平台、建立本课程的网络课堂，通过网络课堂的内容，方便学生自主学习。通过电子邮件、QQ等网络工具，使师生之间可以随时进行学习的指导和意见、建议的交换。

6．教学条件

6.1学生的能力基础要求

学生具有一定的计算机基础，学习过C语言、数字电路、模拟电路，微控制器基础、电路板设计与制作，具有较强的动手实践能力。

6.2师资队伍

（1）专任教师

①符合高校教师任职条件，取得高校教师资格证书。具有扎实的单片机理论知识功底、较强的单片机开发与科研能力和一定的企业实际工作经历，具有双师素质。

②熟悉与本课程相关的产品及其工作原理，熟悉产品开发流程。

③熟练使用Keil μVision 5、Proteus仿真软件、AD15、微控制器下载软件。

④能采用情境教学法、六步教学法、直观教学法、角色扮演法、讲授法等教学方法指导、引导学生完成学习任务，实现学习目标。

（2）兼职教师

①行业企业一线的高技能人才、具备教师基本素质和具有较为丰富的实践和管理经验。

②熟悉电子产品开发岗位的工作任务、工作内容、工作方法、工作流程。

③熟悉特定企业的组织结构和生产经营管理的相关制度。

④能够将理论与实践相结合，具有相当的教学技能，能指导学生完成工作任务。

6.3学习与实训条件（软、硬条件）

（1）学习与实习实训条件

采用一体化教室来授课，教师机1台和一套智能终端开发实训平台；50个工位，每个工位1台电脑和一套智能终端开发实训平台；服务器远程登录系统、广播接收软件、Keil、Proteus仿真软件、AD15软件、微控制器下载软件。配备稳压电源、示波器、频率计、微控制器开发平台、仿真器、焊接工作台等设备，保证能够按照项目实训要求来实施。

（2）其他条件要求

为方便学生自学，需要建立网络学习平台，上传教学相关资料，如授课计划、教学课件、授课视频、微控制器开发等资料。提供交互平台，可以通过网络进行提问与答疑，提供测试题给学生练习。

7.教学考核与评价

7.1考核评价方式

课程的考核评价采用“过程+结果”的方式进行，即学生综合成绩的评定包括两个方面：一是对学生在学习过程中知识目标、能力目标的实现程度进行考核评价，即为过程考核，在平时以适当方式给出成绩；二是通过学生提交的工作成果、理论作业、调查报告以及测试成绩对学生知识、技能掌握程度进行考核评价。

7.2考核评价内容

考核评价内容主要包括：基本概念的理解程度，具体技能方法的掌握程度，工作方案设计实施能力，团队合作能力，工作态度（包括出勤），工作效率（包括进度），工作质量（失误率、正确率）等。

7.3考核评价方法

考核评价方法包括自评、小组成员互评、教师评价（平时提问、观察）、试卷测试等。具体方法及分值比例如下表14。

表14 考核评价方法


考核方式	全过程考核（情景项目考核）
	素质考核	情景项目分项实施过程考核	情景项目综合设计考核
	10	60	30
考核实施	由教师根据学生表现集中考评	由教师根据学生项目实际操作情况（网络平台课前预习、网络平台任务点、原理图、仿真设计、程序、实物功能设计等）考核	由老师指定设计题目，学生分组，按照分组学生的操作情况考核	报告考核分组，共同完成项目文档（原理图、PCB、单板BOM清单、整机BOM清单、程序流程图）
考核标准	根据安全规定和纪律规定考核，包括考勤等。	根据情景项目要求的内容对计划的制作和项目实施过程及进行考核	根据学生提交的作品进行考核（功能、指标、外形及规范）	根据项目文档介绍情况分组进行考核

其中情景项目分项实施过程考核是实训课程教学的重要环节，每个任务均及时独立评分，确保评价的公平性，本任务的评价分数由六个部分组成，所有评测项目成绩均可在平台上登记并核算成绩，最终形成综合成绩，导出成绩表，如表15所示。

表15 情景项目分项实施过程考核建议


序号	评测项目	评价类型	评价方式	分值
1	课前预习	知识理论	教师评价（平台自动评分）	10
2	理论学习	课堂测验、主题讨论	教师评价+平台自动评分	10
3	仿真训练	功能验证	教师评价（仿真软件自动判断）	15
4	实物实训硬件环境搭建	系统原理图、模块框图、模块接线图绘制、操作规范、完成程度	教师评价	20
5	实物实训程序设计	软件流程图、操作规范、完成程度	教师评价	30
6	实训报告（含素养、拓展任务）	报告质量	教师评价（60%）	15
6	实训报告（含素养、拓展任务）	贡献度	小组互评（40%）	15