7.1 CAN总线的搭建教案

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》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CAN总线的汽车监测系统授课教师授课时间课题名称CAN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CAN总线的概念和工作原理；2.了解CAN接口和CAN接口芯片功能，了解CAN电平转换电路及接口标准；能力目标1.掌握CAN总线故障检测的方法；2.掌握压电传感器的工作原理、基本结构、应用特点；3.能搭建基于CAN总线的汽车监测系统；4.能对常见的CAN总线故障进行故障检测和排查；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CAN接口和CAN接口芯片功能，了解CAN电平转换电路及接口标准；对常见的CAN总线故障进行故障检测和排查；教学难点能搭建基于CAN总线的汽车监测系统；掌握压电传感器的工作原理、基本结构、应用特点；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。学情分析此班级学生为物联网技术应用专业，学生在之前已经学习了CC2530等单片机的编程基础，在项目六了解了485总线的基础知识和搭建方法。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引导案例（10min）提出汽车监测系统的案例伴随着社会经济的不断进步，汽车俨然转变成当前人们日常生活中不可或缺的一种交通工具。现代汽车中的传感器类型很多，比如：整车加速度传感器、车身高度传感器、座椅压力传感器、方向盘转角传感器、温湿度传感器等，所有的这些传感器都是通过汽车内部的CAN总线连接在一起的。**提问：如何进行汽车监测系统的搭建呢？以此引出本项目的课题。观察图片所示，关注问题讨论作答；关注教师进一步解答汽车智能监测系统的重要性；加强学生汽车智能监测系统的重要性的认识，激发学生的学习兴趣；图片；PPT2.项目学习目标说明归纳系统运行视频中各任务功能实现相关知识技能点；展示本项目的知识目标、技能目标、情感目标、专业素养并对目标进行简单解读；认真关注聆听教师的归纳，建立本项目目标的清晰认识，并初步其中的部分术语形成浅显的了解；使学生明确本项目目标，认同本项目的学习内容；PPT任务解读（5min）任务一CAN总线的搭建1.简要说明本任务的内容和学习思路；2.解读职业能力目标：(1)了解CAN总线的概念和工作原理；(2)了解CAN接口和CAN接口芯片功能，了解CAN电平转换电路及接口标准；(3)掌握CAN总线故障检测的方法；(4)掌握压电传感器的工作原理、基本结构、应用特点；(5)能搭建基于CAN总线的汽车监测系统；(6)能对常见的CAN总线故障进行故障检测和排查；细致听讲，同步梳理形成对任务实施规划的理解；快速分组网络调查与交流，建立对任务解读部分重点词汇的实步了解；使学生清晰认知本任务的学习目标，形成清晰的学习思路；PPT新课部分知识储备1. CAN总线的概念、报文电平、接口芯片（45min）(1)CAN总线的概念（10Min）A.结合PPT展示CAN总线的概念，通过图片展示CAN总线的两个标准，ISO11898和ISO11519。让学生了解两种标准的使用范围和区别。听讲、小组思考讨论，完成CAN总线概念和标准等的分析；引导问题：ISO11898和ISO11519两个标准分别的适用范围是什么？使同学们深入认知CAN总线的概念与标准；PPT、CAN总线的概念与标准的展示(2)CAN总线的报文信号电平（15min）A.通过PPT展示CAN总线的信号电平分为“显性电平”和“隐形电平”。分别使用“CAN_H”和”CAN_L”表示。引导同学们对应用进行分类；B.通过图片和表格的展示，让学生理解报文电平的激活状态和非激活状态。听讲、小组思考讨论，完成CAN总线的报文信号电平的理解；使同学们了解CAN总线报文信号电平的分类；引导问题：在显性状态下，CAN_H和CAN_L的电压差为多少？隐形状态下呢？CAN总线的显性和隐形电平状态下的CAN_H和CAN_L的电压值分别为多少？PPT、图片、表格；(3)CAN接口和CAN接口芯片的功能（20min）A.引导同学们了解CAN接口的各种芯片；(1)DB_9端子(2)OPEN_5端子(3)M12端子B.通过图片和具体实物简洁清晰陈述CAN接口的几种芯片的引脚、信号线等。结合实例展开对知识点的理解和学习  听讲，识记其中的重点。通过小组合作观看CAN接口的芯片实物图，认识各种端子的引脚、信号线等。使同学初步的了解CAN接口的各种芯片。

三种CAN接口的端子实物、PPTCAN总线故障检测方法（60min）(1)CAN总线故障检测的方法（10min）通过教师讲解CAN总线的三种故障。分别为：A.断路：CAN总线上无电压值，0V。B.对正极短路：CAN总线上无电压变化。电压U=蓄电池的UC.对地短路：CAN总线上无电压变化，U=0V通过实物认识万用表、示波器、诊断仪等总线故障检测设备。(10min)使用示波器进行CAN总线故障检测(20min)对地短路对电源短路CAN_H和CAN_L互相短路使用万用表进行CAN总线故障检测(20min)实验教学：通过使用示波器、万用表、检测仪等不同的检测设备对不同的CAN总线进行检测，分小组观察示波器、万用表的电压值来掌握CAN总线故障检测的放啊。使同学了解CAN总线的故障类型、故障检测设备、使用示波器和万用表进行CAN总线故障检测的方法，并通过观察电压值查找CAN总线的故障。示波器、万用表、检测仪、CAN总线电路、PPT压电传感器的工作原理、基本结构、应用领域(20min)(1)压电传感器工作原理(5min)A.压电效应B.等效电路(2)压电传感器的基本结构(10min)(3)压电传感器的应用领域(5min)A.用于减振降躁B.用于结构静变形控制C.用于结构损伤监测D.用于加工工艺监测E.用于车辆行驶称重F.用于航空和航海G.压电式报警器教师讲解为主：教师通过PPT展示、压电传感器实物展示，分小组观察压电传感器，熟悉压电传感器的应用领域。是同学们了解压电传感器的工作原理、基本结构、应用领域压电传感器、PPT任务小结（5min）1.采用问题引领方式，总结本任务所学的知识点与技能点。CAN总线的概念、报文电平、接口芯片CAN总线故障检测方法压电传感器的工作原理、基本结构、应用领域积极回顾复习，积极作答，加深理解；强化对本次所授内容的理解，建立知识体系，强化重难点的理解；知识体系结构图任务实施（30min）搭建基于CAN总线的智能汽车监测系统。(1)教师将以下硬件设备发给学生。（15min）电脑1台/组NEWLAB实训平台1套/组M3主控模块3个/组温度传感器模块1个/组光照度传感器模块1个/组压电传感器1个/组黄色香蕉插头线若干（2）教师通过设置不同的电路故障，让学生使用万用表、示波器等查找CAN总线故障电路。(15min)小组合作进行任务实施，通过查看PPT和书本上的电路图连接整个电路。要求组内每个成员都进行一次CAN总线电路的连接。小组合作完成老师设置的CAN总线电路故障，通过示波器、万用表等对故障点进行查找。最后小组长进行汇报整个系统的搭建情况