《Arduino技术及应用》—教学大纲

《Arduino技术及应用》

教学大纲

课程中文名称：Arduino技术及应用

课程英文名称：The Technology and Application of Arduino

课程编号：********

学分：3.0 总学时：48 实验学时：8 上机学时：

开课学期：4

适用专业：物联网工程、软件工程、电气工程、计算机应用、电子信息等专业

先修课程：电路与电子技术、模拟与数字电子技术、程序设计技术、面向对象程序设计基础后续课程：传感器与射频识别技术、嵌入式操作系统、物联网技术与应用、企业定制课程开课单位:

一、课程性质和教学目标（需明确各教学环节对人才培养目标的贡献，即专业人才培养目标中的知识、能力和素质）

1．本课程所支撑的毕业要求

毕业要求指标1.6 掌握Arduino相关的专业基础理论知识，并能用于解决物联网中感知层相关的复杂工程问题。

毕业要求指标3.2 掌握物联网工程感知层涉及的相关知识、技能、方法和行业规范、标准，了解社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对Arduino开发的影响。

毕业要求指标3.6 能对物联网工程特定需求进行感知层模块的设计与实现，并能在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

毕业要求指标4.2 能够运用Arduino开源控制器进行物联网系统开发，对物联网体系架构、硬件（设备）接口技术等工作原理及复杂工程进行研究和实验验证。

2．课程性质与要求：Arduino技术及应用是**专业的专业必修课程。

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino 板）和软件（Arduino IDE）。Arduino简单的开发方式使得开发者更关注于创意与实现，更快地完成自己的项目开发，大大节约学习的成本，缩短开发的周期。如今它已成为了学习微控制器的首选，并且在全球智能化以及物联网快速发展的大背景下，将迎来学习它的新热潮。

通过本课程学习，学生可以了解Arduino技术基本概念和基本知识，掌握Arduino软硬件设计的基本方法。本课程的特点是针对迄今为止使用最广泛的Arduino UNO开发板与Arduino IDE开发环境进行详细剖析，并结合具体Arduino开发实验，使学生能够熟练掌握Arduino 的设计与开发方法。本课程采用讲课和实验相结合的方式，注重培养学生的实际应用能力与创新能力，以达到“学习Arduino，使用Arduino”的教学目的。

3．教学目标：

掌握Arduino相关的专业基础理论知识，并能用于解决物联网中感知层相关的复杂工程问题。掌握物联网工程感知层涉及的相关知识、技能、方法和行业规范、标准，了解社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对Arduino开发的影响。能对物联网工程特定需求进行感知层模块的设计与实现，并能在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。能够运用Arduino开源控制器进行物联网系统开发，对物联网体系架构、硬件（设备）接口技术等工作原理及复杂工程进行研究和实验验证。（对应毕业要求：1.6、3.2、3.6、4.2）

教学目标分解如下：

1.掌握Arduino相关的专业基础理论知识，并能用于解决物联网中感知层相关的复杂工程问题。重点掌握Arduino软硬件基础、语言基础、函数基础。（对应毕业要求：1.6）

2.掌握物联网工程感知层涉及的相关知识、技能、方法和行业规范、标准，了解社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对Arduino开发的影响。重点掌握Arduino类库使用及编写、I/O接口及软硬件串口通信协议应用。（对应毕业要求：

3.2）4．能对物联网工程特定需求进行感知层模块的设计与实现，并能在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。重点掌握Arduino高级通信接口类库的具体应用、数据存储以及读写操作。（对应毕业要求：3.6）

4. 能够运用Arduino开源控制器进行物联网系统开发，对物联网体系架构、硬件（设备）接口技术等工作原理及复杂工程进行研究和实验验证。重点掌握Arduino应用及综合应用案例。（对应毕业要求：4.2）

表1 课程教学目标与相关毕业要求指标点的对应关系

二、课程教学内容及学时分配（含实践、自学、作业、讨论等的内容及要求）

1. Arduino硬件（2学时）

教学内容：电路基础、认识不同型号的Arduino控制器、众多的Arduino外围模块、从Arduino UNO开始。（对应教学目标1）

要求：了解基本的电路基础，认知各种不同型号的Arduino控制器，熟悉众多的Arduino 外围模块，详细了解Arduino UNO的组成、特点、供电方式、输入输出、下载程序、通信接口等内容。重点掌握：Arduino UNO的组成、特点、供电方式、输入输出、下载程序、通信接口等内容；难点分析：Arduino外围模块。

作业：习题1

2. Arduino软件（2学时）

教学内容：搭建开发环境、用户界面、常用的Arduino第三方软件介绍、第一次上手arduino。（对应教学目标1）

要求：掌握Arduino软件的安装过程；常用Arduino第三方软件简单使用；通过Arduino 软件编写程序。重点掌握：Arduino软件的安装、程序编写；难点分析：程序编写。

作业：习题2

3. Arduino语言及程序结构（2学时）

教学内容：Arduino语言、Arduino程序结构。（对应教学目标1）

要求：掌握Arduino语言的描绘程序码的符号、注释、常量、字元、位元组、整数、长整数、浮点数、字串等相关内容；架构Arduino程序结构的两个主要函数setup( )和( )。重点掌握：Arduino语言的描绘程序码的符号、注释、常量、字元、位元组、整数、长整数、浮点数、字串等相关内容；难点分析：架构Arduino程序结构的两个主要函数setup( )和( )。

作业：习题3

4. C/C++语言基础（2学时）

教学内容：数据结构、运算符、表达式、数组、字符串、注释、流程图、程序结构。（对应教学目标1）

要求：掌握C/C++语言基础，包括数据类型、运算符、表达式、数组、字符串、注释、流程图、程序结构等内容。重点掌握：C/C++语言基础；难点分析：C/C++语言基础。

作业：习题4

5. Arduino的基本函数（2学时）