课程英文名

Fundamental of IoT Hardware

课程代码

B0501320

课程类别

专业课

课程性质

选修

学    分

3.0

总学时数

48

开课学院

计算机学院

开课基层教学组织

物联网工程课程组

面向专业

物联网技术

开课学期

5

毕业要求

指标点

课程目标

毕业要求1：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

1-1掌握数学、自然科学、工程基础、工程专业知识，并能够用于理解与描述复杂工程问题，建立模型。

(1)(2)

毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。

2-1 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理识别、表达物联网机相关领域的复杂工程问题。

(3)(4)

毕业要求3：设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够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。

3-2能够针对物联网相关领域的复杂工程问题设计整体解决方案。

(1)(4)

毕业要求4：研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

4-2能够针对特定的物联网复杂工程问题设计实验。

(2)(3)

毕业要求5：使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

5-1 掌握现代工程工具和信息技术工具，具有信息收集、检索和分析能力。

(1)(2)(3)(4)

教学内容

教学方法

课程目标

(1)

(2)

(3)

(4)

物联网系统概述及扩展板硬件原理介绍

讲授、提问、讨论

●

实验平台及开发软件CCS安装

讲授、提问、讨论、实验

●

●

单片机的系统时钟及观测DCO频率变化

讲授、提问、讨论、实验

●

●

单片机的中断系统及GPIO

讲授、提问、讨论、实验

●

●

定时器及PWM原理

讲授、提问、讨论、实验

●

●

电容触摸

讲授、提问、讨论、实验

●

●

串口通信原理

讲授、提问、讨论、实验

●

●

常见的串口通信设备

讲授、提问、讨论、实验

●

●

自定义物联网系统设计——需求分析

展示、点评、竞赛

●

●

LCD显示自检

讲授、提问、讨论、实验

●

●

AD/DA

讲授、提问、讨论、实验

●

●

自定义物联网系统设计——详细设计

展示、点评、竞赛

●

●

自定义物联网系统设计——实现

展示、点评、讨论

●

●

●

自定义物联网系统设计——实现

展示、点评、讨论

●

●

●

自定义物联网系统设计——实现

展示、点评、讨论

●

●

●

自定义物联网系统设计——项目验收

展示、点评、竞赛

●

●

序

号

实验项目

时

数

每组

人数

内容提要

实验要求

1

LED灯实验

1

1

控制2个双色LED灯闪烁。

学会使用开发平台CCS软件，建立工程及基本调试技能。

2

观测DCO变化频率实验

1

1

设定MSP430的DCO频率，观察LED灯闪烁的变化。

模拟复杂工程问题中的改变工作模式的操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

3

中断按键实验

1

1

中断按键，切换2个LED灯亮灭状态。

模拟复杂工程问题中的中断操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

4

基于PWM的 LED调光控制 实验

1

1

通过按键，调节PWM输出波形的占空比，调节LED灯的亮度。

模拟复杂工程问题中的定时器输出PWM波形的操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

5

电容触摸按键实验

1

1

振荡测频法识别触摸按键，根据键值控制LED灯亮灭。

模拟复杂工程问题中的定时器测频率的操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

6

超级终端人机交互实验

1

1

利用计算机超级终端控制扩展板上的2个LED灯状态。

模拟复杂工程问题中的UART的操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

7

无线通信实验

1

1

在扩展板上连接Wifi模块，实现手机与扩展板的通信。

模拟复杂工程问题中的无线通信操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

8

LCD显示自检实验

1

1

通过I2C扩展IO口，控制LCD驱动器，自定义显示内容。

模拟复杂工程问题中的LCD显示操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

9

任意波形发生器实验

1

1

周期性调用DAC，依次输出“正弦表”数据，构成任意波形发生器。

模拟复杂工程问题中的波形发生器操作，能够设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

10

自定义物联网系统设计

15

3

以MSP430单片机为主芯片，通过串口扩展无线通信模块，通过外围接口控制一种以从设备。

模拟物联网工程领域的自定义复杂工程问题，能够进行需求分析，设计实验方案，开展实验，分析实验结果。

教  学  内  容

讲课时数

实验时数

实践学时

课内上机时数

课外上机时数

自学时数

习题课

讨论时数

物联网系统概述及扩展板硬件原理介绍

3

实验平台及开发软件CCS安装

2

1

单片机的系统时钟及观测DCO频率变化

2

1

单片机的中断系统及GPIO

2

1

定时器及PWM原理

2

1

电容触摸

2

1

串口通信原理

2

1

常见的串口通信设备

2

1

自定义物联网系统设计——需求分析

1

2

LCD显示自检

2

1

AD/DA

2

1

自定义物联网系统设计——详细设计

1

2

自定义物联网系统设计——实现

0

3

自定义物联网系统设计——实现

0

3

自定义物联网系统设计——实现

0

3

自定义物联网系统设计——项目验收

1

2

合            计

24

24

总            计

48

课程目标

达成途径

(1)

以引导式、启发式和总结式教学方法为主，通过重点/难点内容讲解、课后作业、布置学生文献查阅、进行随堂提问、课程讨论、课堂程序演示等模式，帮助学生运用MSP430单片机的体系结构、工作原理、指令系统等基础知识，以及利用CCS软件程序设计方法，解决常见物联网系统所涉及的复杂工程问题。

(2)

以启发式、分析式和研讨式教学方法为主，针对相关重点/难点内容，分组组织学生开展自主学习，通过实验编程作业、自定义物联网系统设计作业、随堂提问、课堂讨论等模式，帮助学生MSP430单片机的存储模块、I/O接口扩展模块、中断模块、定时/计数模块、AD和DA模块、通信模块等的设计方法，设计实现复杂工程对象的数据采集和数据传输系统。

(3)

将课程实验分为基础实验、自定义物联网系统设计实验两部分，通过基础实验保障学生基本实验技能训练，通过设计实验强化学生实验设计、实施与分析能力，通过实验结果演示及验收答辩，监督和检查实践学习效果。帮助学生利用在程序设计、I/O接口、计数器/定时器、中断控制器、A/D和D/A转换等实验中获取的基本实验技能，运用实验设备仿真物联网工程领域中所涉及的复杂工程问题，能够针对复杂工程问题进行实验方案制定、实验实施并能够对实验结果进行分析。

(4)

以启发式、研讨式和批判式教学方法为主，组织学生分组开展自主学习、小组设计，进行自定义物联网系统独立设计，并将设计结果在课堂上讨论、辩论、批判，引导学生针对复杂工程问题开展物联网系统设计的需求分析、详细设计、测试报告等在设计中树立综合考虑系统性能以及经济性、安全性、人机交互性等多种制约因素的设计意识。

考核项目

考核内容

考核关联的课程目标

考核依据与方法

占总评成绩的比重

平时成绩

（基础实验）

基本实验设计报告

（2）（3）

以是否提交及提交是否及时做评价依据；每次实验统计2次，及时提交1次记2分，补交记1分，未交记0分，10个实验共计20分。每份实验报告以10分制打分，计入个人得分。

20%

基本实验验收

（1）（2）（3）

以实验结果及验收考核作为评价依据，通过提问考核。以10分制打分，计入个人得分。

20%

期末成绩

（设计实验）

需求分析

（1）（4）

各组代表从设计创意、完整度、小组分工等角度进行评分。以10分制打分。取各组平均分，小组得分，组员个人得分同小组得分。

10%

设计报告

（1）（4）

各组代表从设计难度、实现完成度、设计报告及答辩PPT质量进行评分。以10分制打分。取各组平均分，小组得分，组员个人得分同小组得分。

10%

程序实现

（1）（2）（3）

以程序实现结果作为评价依据。以10分制打分，小组得分，组员个人得分同小组得分。

20%

     个人提问

（1）（4）

通过个人提问考核。以10分制打分，计入个人得分。

10%

每周汇报

（2）（3）

以是否提交及提交是否及时做评价依据；每次实验统计2次，及时提交1次记2分，补交记1分，未交记0分，5份周报共计20分。每份周报以10分制打分，计入个人得分。

10%

总评成绩

100%

资源类型

资源

教  材

杨艳、傅强编著，《从零开启大学生电子设计之路:基于MSP430 LaunchPad口袋实验平台》，北京航空航天大学出版社，2014年。（中文教材）

参考书籍或文献

数据手册 msp430g2553.pdf

实验用户手册 AY-G2PL KIT_用户手册.pdf

开发板原理图 AY-G2PL Module_原理图.pdf

开发板例程 G2 pocket lab code for CCS5.1.zip

开发工具 CCS5以上使用手册

教学文档

工作内容

责任部门或机构

负责人

完成时间

编制

物联网工程课程组

张桦

2018.2.27.

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