传感器与传感网技术应用 教案 项目六 基于RS-485总线的商超环境监测系统

《传感器与传感网技术应用》课程教案《《传感器与传感网技术应用》授课教案授课教案北京新大陆时代教育科技有限公司《传感器与传感网技术应用》课程教案《传感器与传感网技术应用》课程教案学年度第学期项目名称基于RS-485总线的商超环境监测系统授课教师授课时间课题名称RS-485总线的搭建授课班级授课人数课时4教学目标知识目标1.了解RS-485总线的概念和工作原理；2.了解RS-485接口和MAX485芯片功能;3.掌握RS-485总线故障检测的方法；4.理解温度传感器和湿度传感器的工作原理；能力目标会根据具体情境进行总线选择；能搭建RS-485环境素质目标1.培养开阔灵活的思维能力、积极主动的探索精神；2.培养善于沟通、自我表达、互相协作的团队意识；3.使同学们具备严谨细致的工作态度；教学重点了解RS-485总线的概念和工作原理能搭建RS-485总线系统教学难点理解温度传感器和湿度传感器的工作原理能搭建RS-485总线系统教法学法问题讨论法、讲授法、任务驱动法等。教学手段资源PPT、图片。学情分析各院校可根据自己学生学情进行填写使用教材《传感器与传感网技术应用》教学环节（时间分配）教学内容与教师活动学生活动设计意图教学手段情境导入（2min）商超是我们社区生活的重要组成部分，我们生活的必需品衣食住行都或多或少要到超市采购，不用质疑，超市是人群聚集的场所，商场及卖场空气质量的良好无疑是对购物群众健康的一种保障，与此同时超市良好的环境能够适当延长购物者在商场及卖场中的逗留时间，从而增加更多的消费机会，从侧面增加商场及卖场的利润。提问：利用物联网的技术能为超市的环境检测做些什么？讨论，回答老师提出的问题用实际情境任务引导学生对遇到的问题进行分析PPT图片明确任务（2min）某超市要求对超市购物环境进行24小时监测，监测内容包括温湿度、空气质量等数据。本任务主要对客户的需求进行施工拓扑图绘制以及硬件连接图。根据任务要求选择合适的通信总线；针对客户需求画出施工拓扑图以及硬件连接图；使用NEWLab平台模拟商超环境监测进行硬件连接；听讲，明确任务让学生明确本节课程任务PPT任务资讯讲解（80min）RS-485总线的概念和工作原理RS-485总线概述串行通信及其电平信号及电气特性RS-485与RS-422/RS-232通信标准教师讲解总线的定义及分类教师讲解串行通信及其电平信号及电气特性教师组织学生对RS-485与RS-422/RS-232通信标准进行汇报总结听讲小组汇报让学生对该知识进行提前预习，并检测预习结果PPTRS-485接口和MAX485芯片功能首先老师用实物让学生了解RS-485接口实物引导学生思考讨论：1、RS-485接口的作用MAX485芯片存在的意义教师讲解RS-485收发器芯片的引脚功能学生小组讨论让学生理解RS-485接口和MAX485芯片功能PPT，单片机实物RS-485总线故障检测的方法教师利用一主多从结构示意图引导学生处理简单的RS-485总线故障设置RS-485总线故障让学生排除故障听讲小组合作排除故障让学生掌握RS-485总线故障检测的方法PPT，实物温度传感器工作原理讲解1、传感器的重要性以及作用2、引导学生从智能穿戴、智能家居、智能交通、智能农业、智能工业、智能医疗等方面对传感器的应用及种类分小组讨论收集资料并进行汇报引导学生思考温湿度传感器在各个领域的作用及重要性，并引导学生思考课程最开始提出的智能商超中温湿度传感器的应用。引导学生搜集常见的温湿度传感器及种类划分引导学生对NEWLab中温湿度传感器的实物及工作原理进行学习听讲、讨论、小组汇报引导学生由浅入深对传感器、温湿度传感器的工作原理进行深入学习PPT、网络、NEWLab套件任务计划与决策（20min）1、真实任务呈现2、学生对真实任务进行讨论决策，对总线进行选择，引导学生对总线选择的优势进行分析汇报3、结合NEWLab实验箱学生进行问题思考学生了解真实任务并分析任务需求，选择合适的总线让学生用所学知识养成分析问题的习惯PPT，超市视频，NEWLab实验箱任务实施（60min）教师引导学生认识实验所需设备，并引导学生思考每个设备在整个实验过程中的作用教师演示整个实验实现的效果让学生根据之前所讲任务资讯尝试连线引导学生对连线结果进行汇报并讲解理由观察实训效果，并小组合作实训让学生对整个实训任务及用到的设备有清晰的了解，并动手实训PPT，辅助实训效果视频，NEWLab实验箱任务拓展（10min）想一想，测一测理解要求，总结做答强化对重难的掌握。PPT课后反思《《传感器与传感网技术应用》授课教案授课教案北京新大陆时代教育科技有限公司《传感器与传感网技术应用》课程教案《传感器与传感网技术应用》课程教案学年度第学期项目名称基于RS-485总线的商超环境监测系统授课教师授课时间课题名称RS-485总线节点烧写和配置授课班级授课人数课时4教学目标知识目标掌握RS-485总线节点不同的烧写方法掌握RS-485总线节点的相关配置方法能力目标掌握RS-485总线中节点固件的烧写方法能够对RS-485总线终端节点进行相关配置素质目标1.培养开阔灵活的思维能力、积极主动的探索精神；2.培养善于沟通、自我表达、互相协作的团队意识；3.使同学们具备严谨细致的工作态度；教学重点掌握RS-485总线节点不同的烧写方法掌握RS-485总线节点的相关配置方法教学难点总线节点烧写方法教法学法问题讨论法、讲授法、任务驱动法等。教学手段资源PPT、图片、NEWLab实验套件学情分析各院校可根据自己学生学情进行填写使用教材《传感器与传感网技术应用》教学环节（时间分配）教学内容与教师活动学生活动设计意图教学手段课程引入（5min）我们上次课程学习了RS-485总线的搭建，但是整个系统没有运行起来，大家都知道计算机系统由硬件和软件组成，我们所看到的商超环境监测系统有了硬件这个躯体，需要软件来驱动，让其工作起来。接下来我们需要讲解如何给我们的系统注入活力——RS-485总线节点烧写和配置RS-485总线属于主从结构，在我们总线中就有主节点和从节点的烧写程序，对从节点需要进行配置听讲让学生明白为什么需要RS-485总线节点烧写和配置PPT知识点1引入（25min）RS-485总线节点烧写方法教师通过两个问题引入该知识点的讲解：1、对RS-485总线节点烧写的文件类型怎么对RS-485总线进行烧写接下来教师对hex文件进行讲解并讲解其由来。（虽然对中职学生RS-485编程不做要求，但学生需要知道hex文件怎么生成，用何种软件生成）学生小组讨论问题，各个小组进行作答让学生认识该知识点的重要性学习hex文件由来为高职打基础PPT、小组网络搜索知识点1讲解（60min）教师详细讲解总线节点烧写方法，主要分为三种烧写方法。第一种烧写方法智慧盒烧写方法。让学生认识智慧盒实物，并告诉学生智慧盒使用方法和用途。讲解M3主控模块使用智慧盒烧写方法。第二种串口烧写方法，介绍PC和笔记本串口烧写的方法第三种介绍仿真器烧写方法。最后让学生对三种方法的相同点和不同点进行对比分析注意：教师在讲解实训过程中可能有同学看不到，可以结合PPT和视频，先培训小组长，让小组长培训组员的方法学生进行三种方法实训小组讨论三种方法的相同点和不同点学生掌握总线节点烧写的三种方法NEWLab套件，PPT知识点2引入（10min）RS-485总线节点配置方法教师引导学生思考为什么要进行总线节点配置。教师从RS-485编程入手分析总线节点配置中地址设置的原由小组讨论，听讲了解为什么要进行节点配置电脑及节点配置软件工具知识点2讲解（20min）教师对总线节点配置的软件应用进行讲解再次强调串口号查看的方法对节点配置方法进行讲解，首先培训组长，让组长培训组员。小组合作，听讲掌握节点配置方法PPT及节点配置软件工具课程实训（50min）学生使用三种节点烧写方法对节点进行烧写学生使用节点配置方法对节点进行配置最后以接龙方法对该实训内容进行检查小组合作，实训对商超环境监测系统中节点进行烧写及配置NEWLab套件任务拓展（10min）想一想，测一测理解要求，总结做答强化对重难的掌握。PPT课后反思《《传感器与传感网技术应用》授课教案授课教案《传感器与传感网技术应用》课程教案学年度第学期项目名称基于RS-485总线的商超环境监测系统授课教师授课时间课题名称RS-485总线数据抓包和分析授课班级授课人数课时4教学目标知识目标了解Modbus协议能力目标掌握RS-485总线数据的抓包的方法掌握RS-485总线Modbus协议分析方法素质目标1.培养开阔灵活的思维能力、积极主动的探索精神；2.培养善于沟通、自我表达、互相协作的团队意识；3.使同学们具备严谨细致的工作态度；教学重点掌握RS-485总线数据的抓包的方法掌握RS-485总线Modbus协议分析方法教学难点Modbus协议教法学法问题讨论法、讲授法、任务驱动法等。教学手段资源PPT、图片、NEWLab实验套件学情分析各院校可根据自己学生学情进行填写使用教材《传感器与传感网技术应用》教学环节（时间分配）教学内容与教师活动学生活动设计意图教学手段新课引入（5min）教师引导学生思考：系统硬件软件已经准备就绪，需要获取系统数据。1、怎么捕获各个节点采集到的数据呢？2、采集到的数据怎么解读？3、主节点上传数据又是什么样呢。小组讨论让学生了解数据抓包和解析的意义PPT，实物知识点讲解（85min）教师讲解Modbus通信协议概述Modbus寄存器与功能码教师对消息帧进行讲解，并用1+X初级相关理论题引导学生分小组对Modbus串行消息帧进一步理解教师对RTU模式的部分公共功能码报文解析，并引导学生对报文进行解析小组讨论，回答问题，听讲让学生了解Modbus协议PPT数据抓包（20min）教师引导学生思考如何进行数据抓包？教师演示数据抓包方法，如果班级人数比较多，教师可采取播放提前录好的实训视频让学生学习，然后培训所有小组组长，让小组组长培训学生数据抓包实训。学生实训，小组合作学习数据抓包方法实训设备，视频数据抓包解析（30min）教师引导学生思考我们数据抓包获得的数据代表什么意义。教师对抓包到的数据进行解析。引导各个小组对本组抓包的数据进行解析并汇报。听讲，小组实训，汇报学习如何对抓包数据进行解析串口助手，实训设备串口