《简易机器人的单片机控制电路导学案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》

《简易机器人的单片机控制电路》导学案
第一课时
导学目标：
1. 了解单片机控制电路的基本原理和结构；
2. 掌握简易机器人的单片机控制电路搭建方法；
3. 能够运用所学知识实现简易机器人的基本动作控制。

导学内容：
1. 单片机控制电路的基本原理
单片机控制电路是通过微处理器来控制整个系统的电路，是现代控制系统所必备的重要组成部分。

其基本原理是通过单片机对外部输入信号进行处理，再通过输出端口控制外部设备的工作状态，从而实现系统的控制和管理。

2. 简易机器人的单片机控制电路搭建方法
（1）准备材料：Arduino单片机、电机驱动模块、直流电机、电池盒、电源、杜邦线等。

（2）连接电路：将Arduino单片机与电机驱动模块通过杜邦线连接起来，再将电机与电机驱动模块连接，最后接入电源。

（3）编写代码：使用Arduino编程软件编写控制代码，实现机器人的基本动作控制，如前进、后退、左转、右转等。

（4）测试验证：上传代码到Arduino单片机中，并通过串口通信监视机器人的动作是否按照代码要求执行。

3. 实现简易机器人的基本动作控制
通过以上步骤搭建好单片机控制电路后，可以通过编写简单的控制代码实现机器人的基本动作控制。

例如，通过控制电机的正反转来实现前进和后退动作，通过控制电机的左右旋转来实现左转和右转动作，从而实现简易机器人的基本运动功能。

导学活动：
1. 学生观看相关视频资料，了解单片机控制电路的基本原理和结构；
2. 教师现场演示搭建简易机器人的单片机控制电路，并让学生参与操作；
3. 学生根据所学知识编写简易机器人的控制代码，并测试验证机器人的基本动作控制；
4. 学生在实践中发现问题并解决，提高对单片机控制电路的理解和应用能力。

导学评价：
学生通过本次学习活动能够掌握单片机控制电路的基本原理和搭建方法，能够成功实现简易机器人的基本动作控制。

同时，学生在实践中能够灵活运用所学知识解决问题，提高自主学习和创新能力。

第二课时
导学目标：通过学习本文，学生将能够了解如何设计和实现简易机器人的单片机控制电路，并掌握相关知识和技能。

一、预习问题：
1. 什么是单片机控制电路？
2. 简易机器人的单片机控制电路有哪些要素？
3. 为什么需要设计机器人的单片机控制电路？
二、导学内容：
1. 单片机控制电路是指利用单片机（Microcontroller）来控制电路中的各个元件，实现特定的功能。

单片机可以通过编程控制其输入输出口的状态，来完成各种运算和逻辑判断，从而实现对电路的控制。

2. 简易机器人的单片机控制电路主要包括：单片机、传感器、执行机构和电源。

单片机作为控制核心，接收传感器反馈的信息，经过处理后控制执行机构的动作，完成特定的任务。

传感器用于感知环境信息，执行机构用于执行机器人的动作。

3. 设计机器人的单片机控制电路是为了实现机器人的智能化、自主化和自动化，使其能够根据外部环境的变化做出相应的反应和动作，提高机器人的应用价值和灵活性。

三、课堂讲解：
1. 单片机的选择：在设计单片机控制电路时，需要根据具体的应用需求选择适合的单片机型号，考虑其处理速度、存储容量、通信接口等因素。

常用的单片机有51系列、STM32系列等。

2. 传感器的应用：传感器是机器人控制电路中的重要组成部分，可以感知光线、温度、声音等环境信息，并将其转换为电信号输入到单片机中。

常用的传感器有红外线传感器、超声波传感器、光敏传感器等。

3. 执行机构的选择：执行机构负责实现机器人的动作，如驱动电机、舵机等。

在选择执行机构时，需要考虑其控制精度、速度、扭矩等性能指标，以确保机器人能够准确、快速地完成任务。

四、课堂练习：
1. 根据给定的任务需求，设计一个简易机器人的单片机控制电路，并绘制电路原理图。

2. 使用软件仿真工具如Proteus进行仿真验证设计的电路是否符合预期功能。

3. 在实际硬件上搭建电路，并编写控制程序进行测试，观察机器人的动作是否符合设计要求。

五、课后作业：
1. 搜索相关资料，了解机器人领域的最新技术和发展趋势。

2. 思考如何进一步优化设计的单片机控制电路，提高机器人的性能和功能。

3. 总结本节课学习到的知识和经验，撰写学习笔记并提交给老师。

六、拓展阅读：
1. 《机器人学导论》
2. 《单片机原理与接口技术》
3. 《机器人控制系统设计与实践》
通过本节课的学习，学生将能够掌握设计和实现简易机器人的单片机控制电路的方法和技巧，为将来进一步深入学习机器人技朧打下坚实的基础。