3.1 单芯片微控制器 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修2机器人设计与制作

普 通 高 中 教 科 书 《通用技术》选择性必修2 机器人设计与制作 第三章　机器人的控制器 第 一 节 单芯片微控制器 教学设计 教学背景 党的二十大明确指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势”。 机器人是20世纪人类的伟大发明，今天，它不仅能够代替人类登陆火星和潜入几千米以下的深海，还可以不知疲倦地工作在各种生产线上，并服务于我们的日常生活。 关于机器人，我国科学家认为机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。国际标准化组织认为工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。 教学目标： 知识与技能目标: 1.了解微控制器的基本结构及应用特点。 2.掌握微控制器的使用方法及最小应用系统的设计方法。 教学内容分析: 机器人是一种能够按照预先设计程序而自动执行工作的机械装置。当前机器人已经大规模地走进工业生产、军事、政府管理、商业应用等领域，它们可以帮助或代替人类完成不同的工作，在各个方面影响着人类的生活。通过本章的学习，让我们来初步了解和认识机器人吧。 控制器是机器人的大脑，它负责收集机器人周围环境及其工作对象的各种有用信息，在程序控制下进行分析判断并做出反应，控制相应执行机构完成相应动作。一般机器人的控制器都是由计算机系统组成，而简易机器人的控制器则主要由称为单片机的微型计算机系统组成。 学情分析: 生活在科技迅猛发展的21世纪，同学们有必要了解一些机器人的知识，因为未来的机器人将对我们的生活和工作产生巨大的影响。 　　自己动手制作机器人是让同学们了解机器人的最好手段。同学们一起进入机器人设计与制作的精彩世界吧。 教学重难点: 了解微控制器的基本结构及应用特点。 掌握微控制器的使用方法及最小应用系统的设计方法。 教学策略: 本节课教学主要由教师通过实物和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中发展学生核心素养、培养实践能力、提升创新意识、开阔认知视野；将自主学习、合作学习、探究学习等多种学习方式渗透进学生的学习和教师的教学当中；不断尝试现代教育技术和方法的运用。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 教学过程: 情景倒入: 老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修2第三章　机器人的控制器第 一 节 单芯片微控制器。 情景 图3-1是一个足球机器人，在进入比赛场并打开电源开关后，它可以自动寻找足球并判断对方球门的位置，然后设法携带足球绕过对方球员和守门员的拦截，将足球推入对方球门。是什么让机器人具有了“智能”呢？ 一、什么是微控制器 观察 通过观察实物或相关的图片，了解计算机主机有哪些主要部件（图3-2）。 通过观察，我们知道组成一台计算机主机的主要部件有CPU（central processing unit，中文叫中央处理器）、内存储器、输入/输出接口等。 计算机的发明给我们带来了一场新的技术革命，现在计算机技术的应用已经渗透到社会的各个领域。 随着技术的发展和应用的需要，人们设计和生产了一种微型的计算机芯片，这种芯片内部集成了计算机的主要部件（CPU、存储器、I/O接口等），可以装嵌在许多电子控制设备中实现自动控制。例如我们身边的许多家用电器中就嵌入了这种芯片， 实现了自动或半自动控制方式，这种芯片被称为单片机（图3-3）。 单片机全称是单片微型计算机（single chip microcomputer），也称微控制 ... ...