第1周 · 机动教学

机动教学周（教学准备）

📅 2026年8月25日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

本周为机动教学周，用于教学准备，无具体教学内容安排。

开学第一周（机动）：核对实训耗材与工具（UNO R3开发板、面包板、跳线、LED、电阻等），熟悉5502机房上机规范，组建2人实训小组并登记分工，明确实训室安全操作要求。

第2周 · 机动教学

机动教学周（教学准备）

📅 2026年9月1日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

本周为机动教学周，用于教学准备，无具体教学内容安排。

教学准备周（机动）：安装Arduino IDE（教师机分发安装包），检查电脑USB驱动与串口是否正常，领取实训器材并清点登记，预习教材项目一"点亮第一盏LED"。

第3周 · 项目一、二

搭建开发环境与LED驱动

📅 2026年9月8日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能正确识别Arduino UNO R3的数字口、模拟口、电源口等主要接口
能独立完成Arduino IDE安装，并正确选择开发板型号与串口端口
能按电路图完成LED限流接线，上传程序点亮并闪烁LED
能通过修改延时参数观察现象变化，并按规范记录实训数据

识认识Arduino UNO R3开发板

Arduino UNO R3 开发板正面（数字口/模拟口/电源口/USB口/复位键）

UNO R3 以 ATmega328P 单片机为核心，是本课程全部项目的控制核心。接线前先认清三大引脚区：

数字口 D0~D13模拟口 A0~A5电源：5V / 3.3V / GNDUSB供电口复位键 RESET

引脚区	编号	本课程常用用途
数字口	D0~D13	接LED、按键、蜂鸣器、数码管、继电器等（D3/5/6/9/10/11支持PWM）
模拟口	A0~A5	读电位器、光敏电阻、水位等模拟传感器（10位ADC，0~1023）
电源口	5V / GND	给面包板电路供电，必须与模块共地

💡 为什么LED要串联限流电阻？

LED正向导通压降约2V，UNO引脚输出5V。若直接连接，电流过大将烧毁LED甚至损坏引脚。串联220Ω~330Ω电阻可将电流限制在10mA左右，安全且亮度足够。

识开发环境：IDE安装与程序上传

安装Arduino IDE（教师机提供安装包，一路默认下一步即可）
用USB线连接UNO R3与电脑，板载电源灯点亮
选择开发板：Tools → Board → Arduino Uno
选择端口：Tools → Serial Port → COMx（通常为COM3，接入后新增的那个）
点击上传按钮（→图标），等待"上传成功"提示

💡 程序的最小骨架：setup() 与 loop()

每个Arduino程序必须包含两个函数：setup() 在上电后只执行一次（用于初始化引脚、串口等）；loop() 初始化完成后无限循环执行（写控制逻辑）。

识LED驱动电路与闪烁程序

本任务接线：D10 → 220Ω（或330Ω）限流电阻 → LED正极（长脚），LED负极（短脚）→ GND。

void setup() {
  pinMode(10, OUTPUT);      // D10 设为输出模式
}
void loop() {
  digitalWrite(10, HIGH);   // 输出高电平，点亮LED
  delay(1000);              // 延时1000毫秒
  digitalWrite(10, LOW);    // 输出低电平，熄灭LED
  delay(1000);
}

关键点pinMode()设置引脚方向；digitalWrite()输出高低电平；delay()单位为毫秒。三者是数字输出三件套，后续项目反复使用。

操实操：点亮并闪烁LED

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

接线、改线前必须先拔掉USB线，断电操作
LED分正负极：长脚为正（接电阻侧），接反不亮但不损坏
LED必须串联220Ω以上限流电阻，严禁直接接5V
接完先自查，再由组员互检，确认无误后才能上电

按"识别器件 → 断电接线 → 上电配置 → 上传程序 → 观察记录"五步完成首个驱动任务。

识别器件

UNO R3开发板、面包板、LED ×1、220Ω/330Ω电阻 ×1、USB数据线

断电接线

拔掉USB线：LED长脚 → 220Ω电阻 → D10；LED短脚 → GND。

连接电脑并配置IDE

USB线连接UNO与电脑
Tools → Board → Arduino Uno
Tools → Serial Port → 选择对应COM口

输入程序并上传

录入"LED电路与程序"中的代码，点击上传按钮，等待"上传成功"。

观察并修改参数

观察LED以1秒间隔闪烁。将两处 delay(1000) 分别改为 delay(200)、delay(500)，重新上传，对比闪烁快慢并记入工单。

排错顺序	检查要点
1 供电	USB线是否插好，板载电源灯是否点亮
2 接线	LED正负极方向、电阻是否串入、是否接对D10与GND
3 端口	Serial Port选择的COM口是否与设备管理器一致
4 代码	pinMode/digitalWrite拼写、分号是否遗漏
5 上传	是否提示"上传成功"，报错先读提示信息
6 现象	仍不亮则换一个LED或换电阻再试

单第3周任务工单：搭建开发环境与LED驱动⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能指出UNO板上数字口、模拟口、电源口的位置
已完成IDE安装并成功选择开发板与端口
按图完成LED限流接线，经组员互检确认
程序上传成功，LED正常闪烁
已完成delay=200/500/1000三组对比并记录

数据记录：延时参数与闪烁现象

延时时间	闪烁节奏描述	结论（延时与闪烁快慢的关系）
1000ms
500ms
200ms

课外任务预习教材项目一"Hello World"一节；记录自己家或宿舍里一个"延时控制"电器（如楼道声控灯），思考它的延时大约是多少。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、限流电阻使用正确，无带电插拔	54321	54321	54321
电路接线	LED极性、电阻、D10/GND连接全部正确，一次点亮	54321	54321	54321
程序代码	pinMode/digitalWrite/delay使用规范，能独立改参	54321	54321	54321
功能实现	LED闪烁正常，三组延时对比成功	54321	54321	54321
记录素养	工单记录完整，桌面整理、器件归位	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第4周 · 项目一、二

Hello World与LED闪烁

📅 2026年9月15日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能使用Serial.begin()与Serial.println()实现串口输出
能打开并设置串口监视器，正确匹配波特率
能描述面包板内部结构，掌握"横轨纵列"接线规范
能在面包板上搭接LED闪烁电路并改编闪烁花样

识串口输出 Hello World

单片机没有屏幕，串口监视器是最常用的"调试窗口"。程序把数据发给电脑，监视器把数据显示出来，后续读传感器数值都靠它。

void setup() {
  Serial.begin(9600);        // 初始化串口，波特率9600
}
void loop() {
  Serial.println("Hello World!");  // 打印并换行
  delay(1000);
}

波特率必须一致Serial.begin(9600) 与监视器右下角波特率选择必须同为9600，否则输出全是乱码——这是初学者第一大坑。

💡 print 与 println 的区别

print()输出后不换行，println()输出后自动换行。需要"数值+单位"同行显示时组合使用：Serial.print(val); Serial.println(" V")。

识面包板结构与接线规范

两侧长条为电源轨：每列5孔纵向连通（部分板红蓝长条整条连通），分别接5V与GND
中间凹槽两侧为元件区：每行5孔一组横向连通，用于插元件与跳线
凹槽两侧孔位互不连通，跨凹槽即"断开"，同侧相邻行也互不连通
接线口诀：红正蓝负走两轨，元件跨区走横线

规范要求电源线用红、地线用黑（蓝），信号线用其他颜色；元件引脚插到底，不悬空、不虚接；跳线长度就近选择，走线贴板不飞线。

识LED闪烁：从Blink到自定义花样

IDE自带例程 Blink（文件→示例→01.Basics→Blink）默认闪烁板载L灯（D13）。把引脚号改为外接LED的D10，即可驱动面包板电路。

Blink示例程序：setup/loop结构与状态栏 Arduino Uno on COM3

// 三闪一停：连闪3次，停1秒，循环
void loop() {
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    digitalWrite(10, HIGH); delay(150);
    digitalWrite(10, LOW);  delay(150);
  }
  delay(1000);
}

操实操：串口输出与LED闪烁花样

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，接完自查、组员互检后再上电
面包板插拔元件捏住元件本体，不要硬拽导线
串口监视器打开前先上传完程序，避免端口占用冲突

两个任务串行完成：先跑通串口输出，再改Blink做出"三闪一停"自定义花样。

任务1：串口输出

录入Hello World程序并上传
打开串口监视器（右上角放大镜），波特率选9600
确认每秒输出一行 Hello World!
故意把监视器波特率改成4800，观察乱码现象后改回

任务2：面包板搭Blink电路

复用上周D10+LED+220Ω接线，检查电源轨/地轨是否与UNO 5V/GND接通。

任务3：改编闪烁花样

在loop()中用for循环实现"三闪一停"，上传验证；再自行设计一种花样（如快慢交替）让组员猜节奏。

测试记录	结果
监视器9600输出内容
波特率不匹配时现象
三闪一停是否成功

单第4周任务工单：Hello World与LED闪烁⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

串口监视器9600波特率输出正常
能说出print与println的区别
面包板接线符合"红正蓝负、走线贴板"规范
三闪一停花样程序独立完成并演示成功
乱码原因（波特率不一致）已验证并记录

数据记录：串口输出测试

测试项	设置	现象
正常通信	9600
乱码复现	4800

闪烁花样设计

花样描述	关键参数(HIGH/LOW延时)	是否实现
三闪一停	150/150/1000
自选花样

课外任务把"三闪一停"改为"模拟心跳"（快闪2次+长停）并记录参数；思考：如果要让两个LED交替闪烁，电路和程序要怎么改？

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、规范插拔，无端口带电操作	54321	54321	54321
电路接线	面包板走线规范，电源轨使用正确	54321	54321	54321
程序代码	Serial与for循环使用正确，能独立改编花样	54321	54321	54321
功能实现	串口输出与闪烁花样均演示成功	54321	54321	54321
记录素养	两表填写完整，能解释乱码原因	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第5周 · 项目一、二

PWM调光与交通灯

📅 2026年9月22日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能说出PWM调光的基本原理与占空比含义
能完成电位器+LED调光电路接线（A0采样、D11输出）
能使用analogRead/analogWrite并理解0~1023与0~255的换算
能编写交通灯程序，按设定时序控制红黄绿三灯

识PWM调光原理

PWM（脉冲宽度调制）靠快速开关的占空比等效出不同平均电压：占空比75%≈3.75V，50%≈2.5V，20%≈1V。LED亮度随占空比增大而变亮。

哪些引脚支持PWM？UNO仅 D3、D5、D6、D9、D10、D11 六个引脚支持PWM（丝印旁有~号）。analogWrite 写到其他引脚无效——本实验选D11。

识电位器调光电路与程序

电位器三个脚：两端接5V和GND，中间脚接A0。旋钮改变分压比，A0读数在0~1023之间变化；除以4换算为0~255后用analogWrite输出到D11驱动LED。

int potpin = 0;    // 电位器接A0
int ledpin = 11;  // LED接D11(PWM)
int val;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  val = analogRead(potpin);   // 读模拟量 0~1023
  analogWrite(ledpin, val/4); // 换算0~255输出PWM
  Serial.println(val);        // 打印采样值便于观察
  delay(100);
}

IDE中的PWM调光程序：analogRead / analogWrite / println

函数	取值范围	用途
analogRead(pin)	0 ~ 1023（10位ADC）	读模拟输入
analogWrite(pin,val)	0 ~ 255（8位PWM）	输出等效模拟量

识交通灯控制程序

三只LED（各串220Ω）分别接 红D10、黄D7、绿D4，按"红1s → 绿1s → 黄0.2s"时序循环，模拟路口灯切换。

int red = 10, yellow = 7, green = 4;
void setup() {
  pinMode(red, OUTPUT);
  pinMode(yellow, OUTPUT);
  pinMode(green, OUTPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(red, HIGH);    delay(1000); // 红灯1s
  digitalWrite(red, LOW);
  digitalWrite(green, HIGH);  delay(1000); // 绿灯1s
  digitalWrite(green, LOW);
  digitalWrite(yellow, HIGH); delay(200);  // 黄灯0.2s
  digitalWrite(yellow, LOW);
}

操实操：PWM调光 + 交通灯

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，电位器中间脚必须接A0，不得接错到5V
LED均需串220Ω限流电阻
接线经互检后再上电上传程序

先完成调光电路并打开串口观察采样值，再做交通灯。两组电路可分时使用同一块UNO。

任务1：搭调光电路

电位器两端接5V/GND、中间接A0；LED经220Ω接D11。

任务1：上传调光程序

上传后旋转电位器：LED亮度连续变化；串口监视器数值0~1023同步变化。记下最暗、中间、最亮三档的数值。

任务2：搭交通灯电路

红D10、黄D7、绿D4各串220Ω，负极统一接GND轨。

任务2：上传交通灯程序

上传后观察"红1s→绿1s→黄0.2s"循环；把红灯改为2s再观察时序变化。

调光测试（记录串口数值）	采样值
旋至最暗
旋至中间
旋至最亮

验收口令能调光、能读数、灯序对——三项达标本任务通过。

单第5周任务工单：PWM调光与交通灯⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能说明占空比与LED亮度的关系
调光电路A0/D11接线正确，亮度可调
串口读数与旋钮位置对应，已记录三档数值
交通灯三灯时序正确（1s/1s/0.2s）
能解释0~1023除以4换算成0~255的原因

数据记录：调光采样值

旋钮位置	串口数值(0~1023)	亮度现象
最暗
中间
最亮

数据记录：交通灯时序

灯色	引脚	点亮时长
红	D10
绿	D4
黄	D7

课外任务把交通灯改成"绿1s→黄0.2s→红2s"的真实路口时序并记录程序改动；思考：如何用PWM让绿灯有"渐亮渐灭"效果？

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、互检后上电，无短路打火	54321	54321	54321
电路接线	电位器/LED/三灯接线全部正确	54321	54321	54321
程序代码	analogRead/analogWrite换算正确，时序符合要求	54321	54321	54321
功能实现	调光连续平滑，交通灯时序准确	54321	54321	54321
记录素养	采样值三档记录完整，时序表填写正确	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第6周 · 项目三、四

数字输入与模拟量采集

📅 2026年9月29日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

教学安排提示教学安排（授课计划备注）：国庆周周四课程调整至10月10日补课。

标学习目标

能区分数字量（0/1）与模拟量（连续变化）并举例说明
能完成按键+LED电路接线，理解上拉/下拉与低电平有效
能使用digitalRead读取按键状态并用if语句控制LED
能通过串口观察按键值，完成按下/松开各10次可靠性测试

识数字量与模拟量

对比项	数字量	模拟量
取值	只有0/1（低/高电平）	连续变化（0~1023）
典型器件	按键、开关、人体感应OUT	电位器、光敏、水位、火焰AO
读取函数	digitalRead()	analogRead()
本课实例	按键按下=LOW，松开=HIGH	上周电位器0~1023

接线启示上周电位器走A0（模拟），本周按键走D7（数字）。判断器件接哪类口：看它输出的是"两种状态"还是"连续数值"。

识按键输入控制LED

按键S1一端接D7，另一端接GND（经下拉电阻R2，平时D7被拉成HIGH；按下接通变LOW——低电平有效）。LED接D11。程序读D7，按下（LOW）点亮D11。

int inpin = 7, ledpin = 11, val;
void setup() {
  pinMode(inpin, INPUT);
  pinMode(ledpin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  val = digitalRead(inpin);
  Serial.println(val);        // 观察1/0变化
  if (val == LOW) {           // 按下为低电平
    digitalWrite(ledpin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(ledpin, LOW);
  }
}

IDE中的Button_input程序：digitalRead + if(val==LOW)

💡 上拉输入与软件消抖

按键模块常采用"按下接地"方式：松开时引脚被上拉电阻保持在高电平（读1），按下时直通GND（读0），所以用 if(val==LOW) 判断按下——即低电平有效。实际亮灭逻辑须以LED模块接法和测试结果为准。

若引脚悬空，读数会乱跳；机械按键按下瞬间还有几毫秒的抖动，可能把一次按键读成多次。简单的软件消抖：检测到按下后延时约20ms再确认状态。

按键状态不稳先查三处① GND是否共地　② D7是否悬空　③ 杜邦线是否松动。排查输入故障优先按此顺序，再考虑软件消抖。

操实操：按键控制LED与10次测试

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，按键模块信号端接D7、电源端按标识接5V和GND
LED必须串联220Ω或330Ω限流电阻
严禁把信号脚直接短接5V和GND；发现误接立即断开USB
接线经互检后再上电，先接地检查、后上电

核心训练"输入→判断→输出"闭环：读按键 → if判断 → 控LED，并用串口监视器把输入值可视化。

搭接按键与LED电路

按键接D7与GND，LED经220Ω接D11。

上传程序并打开串口

观察监视器数值：松开时为1（HIGH），按下时为0（LOW）。

验证控制逻辑

按下→LED亮，松开→LED灭。若相反，检查if条件与接线。

可靠性测试

上传后连续按下10次、松开10次，记录LED状态与判断是否一致；组内一人操作、一人观察、一人记录，完成后互换角色复测。

对比数字量与模拟量

增加A0电位器，用 Serial.println(analogRead(A0)) 输出：按键只有0/1两种状态（数字量），旋钮是0~1023连续数值（模拟量）。记录3组模拟读数。

可靠性测试记录	次数	LED动作一致	异常说明
按下	10
松开	10

常见故障LED常亮不灭或读数乱跳→优先查GND共地、D7悬空、杜邦线松动；一次按键读成多次→观察机械抖动，必要时加20ms软件消抖。

单第6周任务工单：数字输入与模拟量采集⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能各举2例说明数字量与模拟量的区别
按键模块接线正确，监视器能观察1/0跳变
if(val==LOW)控制逻辑正确，按下亮松开灭
完成按下/松开各10次测试并记录异常
能解释低电平有效、说出软件消抖思路

数据记录：数字量与模拟量对比（3组）

测试项	按键读数(digitalRead)	旋钮读数(analogRead)
第1组
第2组
第3组

可靠性测试

测试	次数	LED动作一致	异常
按下	10
松开	10

课外任务完成按键控制LED程序并整理注释；思考：若要让按键一次只触发一次状态变化，抖动会带来什么影响？预习蜂鸣器分类。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、轻按轻放，无损坏器件	54321	54321	54321
电路接线	按键方向与下拉电路正确，一次调通	54321	54321	54321
程序代码	digitalRead/if逻辑正确，能解释LOW有效	54321	54321	54321
功能实现	按下亮松开灭，10次测试零失灵	54321	54321	54321
记录素养	对比表与测试表填写完整	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第7周 · 项目三、四

蜂鸣器报警控制

📅 2026年10月6日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

教学安排提示原定10月6日（国庆假期）课程，按授课计划调整至10月10日（周六）补课，教学进度不变。

标学习目标

能从外观与驱动方式区分有源蜂鸣器与无源蜂鸣器
能用digitalWrite驱动有源蜂鸣器发声
能用tone()/noTone()驱动无源蜂鸣器发出指定频率
能实现"按键按下触发报警、松开停止"的报警器

识有源与无源蜂鸣器

对比项	有源蜂鸣器	无源蜂鸣器
内部振荡源	自带（"有源"）	无（"无源"）
驱动方式	digitalWrite高低电平	tone()输出方波
音调	固定一种	频率可调，可"唱歌"
外观特征	顶面白贴纸/密封	露出黑色发声孔

// 有源：电平直接驱动
digitalWrite(8, HIGH); delay(500); // 响500ms
digitalWrite(8, LOW); delay(500); // 停500ms

// 无源：tone()频率驱动（D8发1kHz，持续500ms）
tone(8, 1000); delay(500);
noTone(8);

💡 tone() 的妙用

tone(pin, 频率) 可在任意数字口输出方波。改变第二个参数即改变音调，例如1000Hz急促报警、500Hz低沉提示。noTone(pin)停止发声。

识按键触发报警器

在第六周按键电路基础上，把LED换成蜂鸣器（D8）：按下D7按键→D8发声报警；松开→静音。这就是"输入→判断→输出"的又一实例，输出器件从LED换成蜂鸣器。

int button = 7, buzzer = 8, val;
void setup() {
  pinMode(button, INPUT);
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
}
void loop() {
  val = digitalRead(button);
  if (val == LOW) {
    tone(buzzer, 1000);   // 按下：1kHz报警
  } else {
    noTone(buzzer);       // 松开：静音
  }
}

先试有源再试无源两块蜂鸣器都要测：有源用digitalWrite、无源用tone。若用错驱动方式，无源蜂鸣器只会"咔哒"一声或不响。

操实操：蜂鸣器发声与按键报警

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，蜂鸣器注意正负极（长脚/标+脚接信号侧）
音量测试时提醒组员，避免突然刺耳鸣响惊吓他人
上电前互检D7、D8与GND接线

三个递进任务：有源响 → 无源变调 → 按键报警。全程用第六周的按键电路做触发源。

任务1：有源蜂鸣器

D8接有源蜂鸣器正极，负极接GND。digitalWrite(8,HIGH/LOW)以1s节奏响停。

任务2：无源蜂鸣器

换无源蜂鸣器，用tone(8,1000)/noTone(8)驱动；再改频率500Hz、2000Hz对比音调高低。

任务3：按键报警

接入D7按键，上传报警程序：按下响、松开停。

可靠性测试

按下10次、松开10次，统计报警触发与解除是否都准确，记入工单。

发声测试记录	驱动方式	现象
有源蜂鸣器	digitalWrite
无源500Hz	tone
无源1000Hz	tone
无源2000Hz	tone

单第7周任务工单：蜂鸣器报警控制⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能从外观区分有源/无源蜂鸣器
有源蜂鸣器电平驱动正常响停
无源蜂鸣器tone驱动正常，能改变音调
按键报警：按下响、松开停，逻辑正确
完成按下/松开各10次可靠性测试

音调测试

频率(Hz)	音调描述	是否发声
500
1000
2000

报警可靠性

测试	次数	触发/解除正常	异常
按下	10
松开	10

课外任务用tone()让无源蜂鸣器播放"1-2-3"三个音阶（提示：不同频率+不同时长顺序执行）；预习光敏电阻分压电路。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、音量提示到位，无器件损坏	54321	54321	54321
电路接线	蜂鸣器极性与按键接线正确	54321	54321	54321
程序代码	tone/noTone与if逻辑使用正确	54321	54321	54321
功能实现	三种发声 + 按键报警全部实现	54321	54321	54321
记录素养	音调表与可靠性表填写完整	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第8周 · 项目三、四

光敏电阻与光照采集

📅 2026年10月13日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能描述光敏电阻"光照越强阻值越小"的特性
能搭建10kΩ分压电路，把光照变化转为A0电压变化
能用串口监视器采集光照数值，理解数值与亮度的关系
能按"遮光/室内光/强光"三种工况完成各5次采样记录

识光敏电阻与分压采样

光敏电阻受光照后阻值下降。光敏电阻与10kΩ固定电阻串联分压，取中点接A0：光照变化→阻值变化→中点电压变化→A0读数变化。这就是"把物理量变成电信号"的采集思想。

int lightPin = 0;   // 分压中点接A0
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int lightValue = analogRead(lightPin);
  Serial.println(lightValue);   // 打印光照读数
  delay(500);                   // 每500ms采样一次
}

💡 为什么必须分压？

A0读的是电压（0~5V映射为0~1023）。光敏电阻只有和固定电阻组成分压器，光照变化才能体现为中点电压变化。单独一只光敏电阻接A0是读不出有效数值的。

数值规律本套件接法下：遮光→读数变小，强光→读数变大（不同接法方向可能相反，以实测为准，这正是要"先采样标定"的原因）。

识光照数据采集与标定

标定 = 先弄清"数值~环境"的对应关系，为下周"感光灯自动开灯"设定阈值做准备。三种工况：完全遮光 / 室内正常光 / 手电强光，每种读5个数取平均。

工况	预期读数趋势	用途
完全遮光	数值小	对应"夜晚→应开灯"
室内正常光	数值中等	日常基准值
强光照射	数值大	对应"白天→灯灭"

操实操：光照采集与三工况标定

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，光敏电阻无极性可任意插入
分压电阻必须用10kΩ，阻值错读数范围会异常
采样时保持探头位置稳定，避免影子干扰

本节实操产出一份"光照标定表"——它就是下周感光灯threshold阈值的设定依据，务必认真测。

搭建分压采样电路

5V → 光敏电阻 → 中点接A0 → 10kΩ → GND。

上传采样程序

打开串口监视器，确认每500ms刷新一个数值。

三工况标定

依次做遮光/室内光/强光测试，每种工况等读数稳定后记录5个值，算出平均数。

分析规律

对比三组平均数，写出"读数范围~环境亮度"的结论，并初拟感光灯阈值（下周验证）。

光照标定记录（每种5次）	读1	读2	读3	读4	读5	平均
遮光
室内光
强光

标定质量自查同工况5个读数波动小（说明采样稳定）、三种工况平均值差异明显（说明电路灵敏）——两条都满足才算合格。

单第8周任务工单：光敏电阻与光照采集⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能说明"光照越强阻值越小"的特性方向
分压电路接线正确，A0读数随光照明显变化
完成遮光/室内光/强光各5次采样
计算出三种工况的平均读数
写出"数值范围~环境"结论并初拟阈值

光照标定汇总

工况	平均读数	对应环境判断
遮光
室内光
强光

课外任务把本周标定的"遮光平均读数"与"室内光平均读数"取中间值作为threshold记在工单上；预习教材感光灯项目，思考if语句怎么写。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、采样规范，无影子干扰数据	54321	54321	54321
电路接线	10kΩ分压网络正确，A0接入正确	54321	54321	54321
程序代码	analogRead采样+500ms节拍正确	54321	54321	54321
功能实现	三种工况读数差异明显，标定有效	54321	54321	54321
记录素养	标定表15个数据齐全，结论合理	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第9周 · 项目三、四

感光灯：阈值判断与自动控制

📅 2026年10月20日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能理解"阈值判断"思想：用if语句把采集值转成开关动作
能完成光敏分压+LED（D11）感光灯电路接线
能设定threshold阈值，实现"光线暗自动开灯、亮自动关灯"
能对比450/500/550三组阈值，选出动作最可靠的一组

识从"采集数据"到"自动控制"

第8周我们只做"采集与标定"，本周加一步判断：if (lightValue < threshold) 就开灯。这就是一个最小化的自动控制系统——传感（A0）→ 判断（if）→ 执行（D11）。

A0：光敏分压中点D11：LED（经220Ω）threshold：判定阈值

💡 阈值为什么不能拍脑袋？

阈值必须落在第8周标定的"遮光平均读数"与"室内光平均读数"之间：取两组平均值的中间值作为初值（约500），再实测微调。阈值过高→天还没黑就开灯；过低→天黑透了灯还不亮。

识感光灯电路与程序

int lightPin = 0, ledPin = 11;
int threshold = 500;      // 阈值：按第8周标定数据修改
void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int lightValue = analogRead(lightPin);
  Serial.println(lightValue);      // 监视当前光照值
  if (lightValue < threshold) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);    // 光线暗：开灯
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);     // 光线亮：关灯
  }
  delay(500);
}

调试技巧程序上传后盯着串口读数，用手在光敏电阻上方慢慢遮挡，找到读数越过threshold的瞬间——灯应在这附近切换。切换点离阈值太近会"来回闪"，需要调整阈值。

操实操：感光灯制作与阈值调试

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，分压电阻仍用10kΩ，LED串220Ω
阈值修改只改程序参数，不得带电改线
测试用手遮挡光源即可，不得用强激光照射光敏电阻

在第8周电路上加D11 LED，程序从"打印数值"升级为"判断+控制"。核心工作量是阈值调试：初值500，再对比450/550。

搭接感光灯电路

复用第8周分压电路（中点→A0），LED经220Ω接D11。

上传程序（threshold=500）

遮住光敏电阻→LED应亮；移开手→LED应灭。观察串口读数与动作是否对应。

阈值对比实验

分别把threshold改为450、550，重复遮光/移开测试，记录每种阈值下"遮光亮不亮、强光灭不灭"，判断哪组最可靠。

固定最佳阈值

把最可靠的阈值写回程序，请教师抽查演示，说明选择理由。

阈值对比记录	遮光时	室内光时	强光时	是否误动作
threshold=450
threshold=500
threshold=550

验收标准遮光必亮、强光必灭、临界不闪烁——三条同时满足，感光灯才算合格。

单第9周任务工单：感光灯阈值判断与自动控制⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能画出"传感→判断→执行"三环节框图
电路接线正确，串口读数随光照变化
threshold=500时遮光亮、移开灭
完成450/500/550三组阈值对比并记录
选定最佳阈值并能说明理由

数据记录：三组阈值测试

阈值	遮光LED状态	强光LED状态	误动作次数
450
500
550

课外任务思考：如果想让感光灯在傍晚"渐亮"而不是突然点亮，可以结合第5周哪个知识点实现？（提示：analogWrite+PWM）

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、不带电改参，无器件损坏	54321	54321	54321
电路接线	分压网络与D11输出正确	54321	54321	54321
程序代码	if阈值判断正确，threshold独立可调	54321	54321	54321
功能实现	遮光亮/强光灭，临界不闪烁	54321	54321	54321
记录素养	三组阈值数据完整，结论有依据	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第10周 · 项目三、四

火焰传感器与声光报警

📅 2026年10月27日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能描述火焰传感器（红外接收管）的工作原理与AO输出特性
能完成火焰传感器AO→A0、LED→D11、蜂鸣器→D8的报警电路
能通过三状态实测确定报警阈值，编写声光报警程序
能完成无遮挡/远距离/近距离3种状态各3轮的重复测试

识火焰传感器原理

传感器把火焰红外辐射转成电信号，经10kΩ分压电路从AO口输出模拟量，接入A0用analogRead读取。离火越近读数跳变越明显（方向由分压接法决定，以实测为准）。

测试安全红线用打火机小火苗在2~3cm外短时测试，实验台清除酒精、纸张等易燃物，测试完立即熄灭火源；严禁长时间灼烧传感器。

识声光报警电路与程序

int flamePin = A0, ledPin = 11, buzzer = 8;
int threshold = 500;   // 报警阈值：先实测三状态再修改
void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int flameValue = analogRead(flamePin);
  Serial.println(flameValue);
  if (flameValue < threshold) {   // 方向按实测调整
    digitalWrite(ledPin, HIGH);   // 声光同时报警
    tone(buzzer, 1000);
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    noTone(buzzer);
  }
  delay(200);
}

💡 报警阈值怎么定？

先不带判断跑采集程序，记录"无遮挡 / 远距离火源 / 近距离火源"三组读数；把threshold设在无遮挡值与近距离值之间，并要求对远距离也有响应。若发现方向相反（近火读数更大），把if中的 < 改为 > 即可。

操实操：火焰声光报警与三状态测试

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，传感器按丝印接5V/GND，AO接A0，勿接反电源极性
火源测试由教师统一组织：小火苗、短时间、近距离3cm内不动
台面清空易燃物，备湿布；测试完毕立即熄灭火源并报告教师
发热、异味、异常声光立即断电并报告

先"采集标定"再"报警判断"，与感光灯流程一致。蜂鸣器与LED同时动作，形成完整声光报警。

搭接报警电路

火焰传感器AO→A0、VCC→5V、GND→GND；LED→D11（串220Ω）；蜂鸣器→D8。

采集三状态读数

上传采集程序：无遮挡→读数记一次；远距离（约50cm）火源→记一次；近距离（2~3cm）→记一次。确定读数方向与数值范围。

设定阈值并上传报警程序

把threshold改到合理位置，上传声光报警程序，验证近火报警、移开解除。

三状态×3轮测试

无遮挡/远距离/近距离各重复3轮，每轮记录是否正确报警/解除，统计误报漏报次数。

三状态测试（每状态3轮）	读数1	读数2	读数3	报警正确次数
无遮挡
远距离火源
近距离火源

验收标准三轮测试零漏报、无遮挡零误报，且能说出阈值设定依据。

单第10周任务工单：火焰传感器与声光报警⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能说明红外接收管+分压电路的输出原理
AO/LED/蜂鸣器三路接线全部正确
三状态读数已记录，阈值设定有依据
声光同时报警、移开火源立即解除
完成3状态×3轮测试，误报漏报已统计

数据记录：三状态读数与报警

状态	平均读数	应报警	实际报警
无遮挡		否
远距离		是
近距离		是

课外任务把火焰报警与第9周感光灯合并成"一个程序两种报警"，写出if结构框架（不用接线）；预习七段数码管段位图。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	火源测试规范，台面无易燃物，及时熄灭	54321	54321	54321
电路接线	传感器/LED/蜂鸣器三路接线正确	54321	54321	54321
程序代码	阈值判断正确，声光报警逻辑清晰	54321	54321	54321
功能实现	三状态×3轮零漏报零误报	54321	54321	54321
记录素养	读数与轮次记录完整，阈值有依据	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第11周 · 项目三、四

七段数码管显示

📅 2026年11月3日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能辨认七段数码管a~g、dp段位与共阴/共阳类型
能完成数码管各段经限流电阻接D2~D8的电路
能用段码数组循环显示0~9并记录每个数字的段码
能理解动态扫描的位选/段选与2~5ms延时，观察闪烁重影

识认识七段数码管

七段=a、b、c、d、e、f、g，外加小数点dp；点亮不同组合显示0~9
共阴：公共端接GND，段引脚给HIGH点亮
共阳：公共端接5V，段引脚给LOW点亮——段码取反
判别方法：用万用表二极管挡或接3V电源轻触，亮的一段即找到对应段

💡 段码是什么？

每个数字对应一组"各段亮灭"的组合，写成8位二进制就是段码。例如共阴管显示"0"要点亮a~f共6段（g灭），段码为B1111110。把0~9的段码放进数组，程序就能循环显示。

识接线与0~9显示程序

接线：a~g 七段各串220Ω → D2~D7（本课例程dp不接），共阴公共端接GND。

// 共阴数码管：a~g依次接D2~D7，1=点亮
const byte SEG[10][7] = {
  {1,1,1,1,1,1,0}, // 0
  {0,1,1,0,0,0,0}, // 1
  {1,1,0,1,1,0,1}, // 2
  {1,1,1,1,0,0,1}, // 3
  {0,1,1,0,0,1,1}, // 4
  {1,0,1,1,0,1,1}, // 5
  {1,0,1,1,1,1,1}, // 6
  {1,1,1,0,0,0,0}, // 7
  {1,1,1,1,1,1,1}, // 8
  {1,1,1,1,0,1,1}  // 9
};
int segPin[7] = {2,3,4,5,6,7};
void setup() {
  for (int i = 0; i < 7; i++) pinMode(segPin[i], OUTPUT);
}
void loop() {
  for (int n = 0; n < 10; n++) {
    for (int s = 0; s < 7; s++)
      digitalWrite(segPin[s], SEG[n][s]);
    delay(1000);            // 每个数字停留1秒
  }
}

共阳怎么办？共阳管把SEG表中的0和1互换（或用 1-SEG[n][s] 取反），公共端改接5V。程序可上传但无现象时，先怀疑共阴/共阳判断错误。

识动态扫描：两位轮流显示

多位显示时让各位轮流快速点亮：先送第一位段选+开位选，延时2~5ms，再切第二位。人眼视觉暂留让我们"同时"看到两位数字。

位选：决定哪一位数码管被点亮（公共端控制）
段选：决定这一位显示什么数字（a~g段码）
扫描延时2~5ms：太长→明显闪烁；太短→亮度下降、产生重影

观察任务两位数动态扫描时重点观察三种异常：闪烁（延时太长）、重影（切换太快消隐不足）、亮度不均（占空比不一致），并记录延时调整前后的变化。

操实操：0~9显示与动态扫描

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，每段必须串220Ω限流电阻
共阴/共阳先判别再接线，公共端不得接错
发现某段常亮或全灭，先断电检查段序与公共端

两个任务：先静态循环显示0~9并抄录段码，再观察两位动态扫描的延时效果。

判别类型与接线

判别共阴/共阳；a~g经220Ω接D2~D7，公共端按类型接GND或5V。

上传0~9循环程序

逐位核对段序：显示"1"应只有b、c亮。若数字"乱码"，对照SEG表排查段序接错。

抄录段码

把0~9每个数字实际点亮的段记入工单段码表，与SEG数组比对。

动态扫描观察

用教师提供的两位扫描例程，分别把延时改为2ms、5ms、50ms，观察闪烁/重影/亮度不均三种现象并记录。

段码记录（点亮段打√）	a	b	c	d	e	f	g
0
1
2
3

扫描延时观察	2ms	5ms	50ms
闪烁
重影
亮度

单第11周任务工单：七段数码管显示⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能正确判别共阴/共阳并说明依据
各段限流电阻齐全，段序接对
0~9循环显示正常，乱码已排查
段码表记录与程序SEG数组一致
完成2/5/50ms三档延时对比观察

段码记录（续）

数字	4	5	6	7	8	9
点亮段

课外任务完成段码表0~9全部记录；预习1602 LCD引脚定义（VSS/VDD/VO/RS/E/D4-D7），思考它比数码管强在哪里。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、限流齐全，无过热现象	54321	54321	54321
电路接线	段序、公共端、限流电阻全部正确	54321	54321	54321
程序代码	SEG数组使用规范，能独立改延时	54321	54321	54321
功能实现	0~9显示正确，扫描异常能解释	54321	54321	54321
记录素养	段码表与延时观察表填写完整	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第12周 · 项目五、六

1602 LCD字符显示

📅 2026年11月10日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能说出1602 LCD主要引脚（VSS/VDD/VO/RS/E/D4-D7/背光）的功能
能完成LCD接线并用电位器调节对比度至字符清晰
能使用LiquidCrystal库的begin/setCursor/print显示文本与数字
能显示姓名、学号和一个传感数值，检查16列2行换行是否正确

识认识1602 LCD

1602 LCD 16引脚定义表：VSS/VDD/VO/RS/R-W/E/D0-D7/BLA/BLK

引脚	名称	接法
VSS	电源地	接GND
VDD	电源正	接5V
VO	对比度调节	接10kΩ电位器中间端
RS / E	寄存器选择 / 使能	接D12 / D11
R-W	读/写选择	接GND（只写）
D4~D7	4位数据线	接D5/D4/D3/D2
BLA / BLK	背光正/负	按模块标识接5V / GND

💡 LCD内部怎么收指令？

控制器把每次写入当作"指令"或"数据"由RS区分：RS=0写指令（如清屏、设光标），RS=1写显示数据。本课用4位模式（D4~D7），分两次传送一个字节。

识接线与LiquidCrystal程序

#include <LiquidCrystal.h>
// RS, E, D4, D5, D6, D7
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup() {
  lcd.begin(16, 2);          // 16列2行
  lcd.setCursor(0, 0);       // 第0列第0行
  lcd.print("Hello 25网联车!");
}
void loop() {
  lcd.setCursor(0, 1);       // 第二行
  lcd.print(millis() / 1000);
  lcd.print(" s");
}

三大显示故障①整排黑块→对比度过高，调低电位器；②白屏无字→对比度过低或RS/E/D4-D7接错；③乱码→begin参数或接线错位。先调VO电位器，再查数据线。

操实操：LCD显示姓名学号与传感值

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，LCD引脚多易插错，对照引脚表逐脚复核
电位器先调中间位置再上电，防止对比度极端
上电后LCD异常发热立即断电检查VDD/GND

LCD是后续联调项目的"显示器"。本节任务：调出清晰字符 → 显示姓名学号 → 第二行实时显示A0传感数值。

按引脚表接线

VSS→GND、VDD→5V、VO→电位器中间端、RS→12、R-W→GND、E→11、D4~D7→5/4/3/2、背光按标识接。

上电调对比度

上传程序后缓慢旋转电位器，直到第一行字符清晰出现（不黑块、不空白）。

显示姓名与学号

把print内容改为本人姓名和学号，注意一行最多16字符，超长需换行。

第二行显示传感值

setCursor(0,1)后打印 analogRead(A0) 数值，旋转电位器观察数字实时变化，记录3组读数。

显示测试记录	结果
第一行：姓名学号
第二行：A0传感值×3组
超16字符现象

单第12周任务工单：1602 LCD字符显示⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能背出VSS/VDD/VO三个引脚的作用
对比度调出清晰字符，无黑块无白屏
姓名学号显示正确，换行位置正确
第二行实时显示A0数值并记录3组
能解释RS=0指令/RS=1数据的区别

数据记录：A0传感值显示

旋钮位置	LCD显示值	串口对照值
最小
中间
最大

课外任务思考：如果想让LCD第二行显示"温度：25C"这样的带标签内容，print要怎么组合？预习步进电机28BYJ-48结构。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	逐脚复核、无电源接反，LCD无过热	54321	54321	54321
电路接线	16脚对照无误，电位器接入正确	54321	54321	54321
程序代码	库引用/begin/setCursor/print使用正确	54321	54321	54321
功能实现	姓名学号+实时数值显示成功	54321	54321	54321
记录素养	三组读数齐全，故障排查有记录	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第13周 · 项目五、六

步进电机正反转与调速

📅 2026年11月17日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能描述28BYJ-48步进电机+ULN2003驱动板的接线关系
能解释"为什么要驱动板"：UNO引脚不能直接带动电机线圈
能用Stepper库setSpeed/step完成正转、反转与转速调节
能对比10rpm与15rpm运行一圈的耗时，检查丢步与抖动

识步进电机与ULN2003驱动板

ULN2003驱动板标注：步进电机白座接口、四相指示灯、IN1-IN7、5V电源端

步进电机线圈电流远超UNO引脚承受能力，必须经ULN2003达林顿阵列放大后驱动。规则三条：IN1~IN4接UNO数字口；电机插驱动板白座；电机电源与UNO共地。不得用UNO引脚直接驱动线圈。

💡 "步"是什么概念？

每给一组相位通电，电机转一个固定角度（一步）。28BYJ-48经减速齿轮后约需2048步转一圈，所以程序里step(2048)≈正转一圈。转速由setSpeed(转/分)控制，四相指示灯闪烁越快转速越高。

识Stepper库程序与调试

#include <Stepper.h>
const int stepsPerRevolution = 2048;  // 28BYJ-48约2048步/圈
// 注意顺序：IN1, IN3, IN2, IN4 对应 8, 10, 9, 11
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);
void setup() {
  myStepper.setSpeed(10);   // 10转/分
}
void loop() {
  myStepper.step(2048);     // 正转一圈
  delay(500);
  myStepper.step(-2048);    // 反转一圈
  delay(500);
}

电机只抖不转？九成是相序接错：Stepper对象引脚顺序必须按(8,10,9,11)对应IN1~IN4，或把四根线整体顺序调换重试；其次是速度过快丢步，可降到5rpm验证。

操实操：正反转一圈与转速对比

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，电机插白座方向对准，不得硬插
供电不足时用外接5V电源，外接电源必须与UNO共地
运行中不得用手捏住转轴阻止转动（堵转发热）
发现异响、异味、指示灯全亮异常立即断电

接线完成后先低速验证方向，再对比10rpm与15rpm的运行表现，记录耗时、丢步、抖动三项指标。

接线

IN1~IN4→D8/D9/D10/D11，电机插白座，驱动板5V/GND→UNO 5V/GND（或外接5V共地）。

低速验证

先setSpeed(5)上传：电机应平稳正转一圈→停→反转一圈。若只抖不转，按"相序接错"提示排查。

10rpm与15rpm对比

分别以10rpm、15rpm各跑正反一圈，用秒表记录每圈耗时，观察是否有丢步、抖动。

数据记录与排查

把现象记入工单；若15rpm出现抖动或丢步，记录降速后的改善情况。

转速对比（正/反各一圈）	正转耗时	反转耗时	丢步/抖动
10rpm
15rpm

单第13周任务工单：步进电机正反转与调速⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能说出"UNO引脚不能直接驱动电机"的原因
IN1~IN4/白座/共地三处接线全部正确
低速下正转一圈、反转一圈方向正确
完成10rpm与15rpm耗时对比记录
抖动或丢步现象已记录并能分析原因

数据记录：转速测试

转速	设定期望耗时(s)	实测正转(s)	实测反转(s)
10rpm	≈6
15rpm	≈4

课外任务提交步进电机正反转程序；思考：若要电机转半圈停1秒再转半圈，step()参数应取多少？（提示：2048步=一圈）

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、不堵转、共地正确	54321	54321	54321
电路接线	驱动板/电机/电源三处连接规范	54321	54321	54321
程序代码	Stepper库调用正确，相序处理得当	54321	54321	54321
功能实现	正反转方向正确，两档转速对比成功	54321	54321	54321
记录素养	耗时与现象记录完整，能分析丢步	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第14周 · 项目五、六

舵机角度控制与安全限位

📅 2026年11月24日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能辨认舵机三线（红5V/棕黑GND/信号D9）并正确接线
能理解PWM脉宽与角度的对应关系（约0.5~2.5ms→0~180°）
能用Servo库attach/write实现指定角度定位与电位器映射控制
能设置10~170度安全限位，防止舵机撞限位抖动异响

识认识舵机与PWM映射

舵机内部自带位置反馈，信号线输入的脉冲宽度决定输出轴角度。Servo库把write(angle)自动转换为对应脉宽，我们只管给角度。

供电与堵转舵机堵转（机械卡死）时电流剧增，禁止长时间卡死供电；多舵机或供电不足时用外接5V，并与UNO共地。

识Servo库程序：定位与映射

#include <Servo.h>
Servo myservo;
void setup() {
  myservo.attach(9);          // 信号线接D9
}
void loop() {
  // 任务1：依次定位五个角度
  int angles[5] = {0, 45, 90, 135, 180};
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    myservo.write(angles[i]);
    delay(1000);
  }
  // 任务2：电位器映射控制（带安全限位10~170度）
  int angle = map(analogRead(A0), 0, 1023, 10, 170);
  myservo.write(angle);
  delay(15);
}

💡 map() 映射函数

map(值, 原始下限, 原始上限, 目标下限, 目标上限)做线性比例换算：A0的0~1023映射到0~180。注意两端限位：写0°或180°时舵机顶死在机械限位会抖动、异响、发热，所以工程上常限制在10~170度。

操实操：五点定位与电位器控制

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，三线颜色对照：红5V、棕/黑GND、黄/橙信号D9
舵机臂安装到位再上电，防止空转飞脱
不要用手强行掰动舵机臂（损坏齿轮）
发现持续抖动、异响立即断电，检查是否撞限位

两个递进任务：先做0/45/90/135/180五点定位测试，再加电位器实现"旋钮控制角度"并设置10~170度安全限位。

接线

按三线颜色接5V/GND/D9，先不上舵盘，验证空载转动。

五点定位测试

上传任务1程序：舵机应依次转到0、45、90、135、180度各停1秒。用记号笔在桌面上标出实际角度位置，对照记录偏差。

电位器映射控制

接入电位器（中间脚→A0），上传任务2程序：旋钮从一端转到另一端，舵机应平滑跟随。记录0/1023两端对应的实际角度。

安全限位验证

观察限位版本（map到10~170）与全范围版本（0~180）在两端的差异：全范围版本两端是否出现顶死抖动？记录现象。

五点定位记录	0°	45°	90°	135°	180°
实际位置偏差

限位对比	两端顶死抖动	转动平滑度
0~180全范围
10~170限位

单第14周任务工单：舵机角度控制与安全限位⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

三线接线正确，空载转动正常
五点定位偏差已记录
电位器旋钮能平滑控制舵机角度
map映射参数书写正确
限位版本两端无顶死抖动，能说明限位作用

数据记录：映射端点

旋钮位置	A0读数	实际角度
一端
中间
另一端

课外任务提交舵机角度控制程序；思考：教室门禁摆闸、汽车电子节气门分别相当于本课哪个环节？预习HC-SR04超声波测距原理。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	三线接对、不掰舵机臂、堵转即断电	54321	54321	54321
电路接线	D9信号线与电源线连接规范	54321	54321	54321
程序代码	attach/write/map使用正确，限位参数合理	54321	54321	54321
功能实现	五点定位准确，旋钮控制平滑	54321	54321	54321
记录素养	定位偏差与限位对比记录完整	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第15周 · 项目七

HC-SR04超声波测距与避障阈值

📅 2026年12月1日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能说明HC-SR04"触发→回波→测时→换算"的测距原理
能完成 Trig→D9、Echo→D10、蜂鸣器→D8 的测距报警电路
会用 pulseIn 测回波脉宽，按 distance=duration×0.034/2 换算距离
能在10/20/50cm三档各测5次算误差，并设定20cm避障阈值联动蜂鸣器

识超声波测距原理

蝙蝠的启示：超声波测距模块向目标方向发射一串40kHz的超声波，声波遇到障碍物反射回来被接收。只要测出"发出→收到"的时间差，乘以声速再除以2（往返），就是距离。

时序图：Trig给10μs高电平触发→模块发40kHz脉冲→Echo输出高电平宽度=往返时间

💡 公式从哪来？

声速约340m/s = 0.034cm/μs。Echo高电平时间是声波往返的微秒数，所以：距离(cm) = duration(μs) × 0.034 ÷ 2。例如量得588μs，距离≈588×0.034÷2≈10cm。

识测距电路与程序

VCC→5VGND→GNDTrig→D9（触发输出）Echo→D10（回波输入）蜂鸣器→D8

HC-SR04实物接线（图示为参考接法，本课程按Trig→D9、Echo→D10接线）

const int trigPin = 9, echoPin = 10, buzzerPin = 8;
int threshold = 20;                  // 避障阈值：cm
void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);       // 10μs 触发脉冲
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);  // 回波脉宽(μs)
  int distance = duration * 0.034 / 2;     // 换算为cm
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  if (distance > 0 && distance < threshold) {
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);   // 低于阈值：报警
  } else {
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);
  }
  delay(200);
}

pulseIn 要点pulseIn(Echo, HIGH) 等待Echo变高再计时到变低，单位μs。若超时收不到回波它会返回0——判断时加 distance>0 可排除无效读数，避免把0cm误当"超近障碍"误报警。

操实操：超声波测距标定与避障报警

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，HC-SR04严格按VCC/GND/Trig/Echo四线对应，接反会烧模块
两只手不要同时触碰模块引脚与电源，防止静电损坏
改线必须先拔USB断电，程序与接线必须一致再上电

先搭测距电路验证读数，再在10/20/50cm三档各测5次算误差，最后把threshold设为20cm做避障报警联动。

搭接测距电路

按 Trig→D9、Echo→D10 接好模块，蜂鸣器接D8。上电后打开串口监视器（9600）。

三档测距标定

把模块正对平整目标（书本/纸盒），分别在10cm、20cm、50cm处各测5次，把读数记入工单表，计算平均误差。斜面、软布、过远目标都会使读数漂移。

设定避障阈值

threshold=20，把障碍物从远处慢慢移近：越过20cm瞬间蜂鸣器应响，退远应停。

排错与互检

读数恒0或恒最大：按"供电→公共地→引脚号→程序语法→串口结果"顺序排查；完成后组员互换检查接线并演示一次报警动作。

验收标准三档读数误差≤±2cm（10/20cm档）——达标后才算标定完成；障碍物越过20cm蜂鸣器必响、退开必停。

单第15周任务工单：超声波测距标定与避障报警⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能画出"触发→回波→测时→换算"测距流程框图
四线接线正确（Trig→D9、Echo→D10），串口能输出距离
完成10/20/50cm三档×5次测距记录
threshold=20cm时越线响、退开停，动作可靠
读数异常时能按排错顺序定位问题

数据记录：三档测距各测5次

目标距离	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	平均误差
10cm
20cm
50cm

课外任务完成测距数据记录：整理三档×5次读数与平均误差，写出"哪些材质/角度会让读数不可靠"的一条结论。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、四线核对后上电，无器件损坏	54321	54321	54321
电路接线	Trig/Echo/蜂鸣器三路连接正确	54321	54321	54321
程序代码	触发时序、pulseIn、换算公式正确，threshold独立可调	54321	54321	54321
功能实现	三档读数合理，20cm阈值报警动作可靠	54321	54321	54321
记录素养	15次测距数据完整，误差与结论有依据	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第16周 · 项目七

DHT11温湿度与水位采集

📅 2026年12月8日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能说明DHT11单总线通信特点与DATA→D2接法（含上拉电阻）
会用 readTemperature/readHumidity 读取温湿度，并处理读取失败（NaN）
能完成水位模块AO→A0接线，用阈值把0~1023分成干/少水/较多水三状态
能完成"室温对照、手握或吹风、水位变化"的环境数据采集与记录

识DHT11温湿度传感器

DHT11把温度（0~50℃，±2℃）和湿度（20~90%RH）放在一个模块里，用一根数据线（单总线）与Arduino通信：主机发请求，模块回40位数据（含校验和）。

#include <DHT.h>
DHT dht(2, DHT11);               // DATA → D2
void setup() {
  dht.begin();
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  float t = dht.readTemperature();
  float h = dht.readHumidity();
  if (isnan(t) || isnan(h)) {     // 读取失败：非数字
    Serial.println("Read error! Check wiring.");
  } else {
    Serial.print("T:"); Serial.print(t);
    Serial.print("C  H:"); Serial.print(h);
    Serial.println("%");
  }
  delay(2000);                    // 采样间隔≥1秒
}

💡 为什么读出 nan？

isnan 判断"非数字"：接线松动、DATA接错脚、上电太快、校验和错误都会导致读取失败。DHT11两次采样至少间隔1秒，读太快也会失败——所以程序里 delay(2000)。失败时先查接线，再等2秒重试。

识水位传感器与阈值分档

水位模块裸露的平行走线是感应面：水淹没越多，AO输出越高（analogRead 0~1023）。用两个阈值把读数分成三档：干燥 / 少量水 / 较多水。

const int waterPin = A0;
void loop() {
  int w = analogRead(waterPin);
  Serial.print("Water: ");
  Serial.println(w);
  if (w < 300) {
    Serial.println("-> dry");
  } else if (w < 600) {
    Serial.println("-> low");
  } else {
    Serial.println("-> high");
  }
  delay(1000);
}

阈值必须实测标定300/600 只是示例分档线。先把传感器干燥、蘸少量水、浸入较深水中各测一次读数，再把分档线定在实测值之间——和第9周定光照阈值是同一套方法。

使用注意感应面只蘸水、不深泡：测完用纸巾擦干保持干燥，防止水渍氧化影响读数寿命。

操实操：温湿度与水位数据采集

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，DHT11三个脚（VCC/DATA/GND）不可接反
水位模块仅蘸水测试，不得整块浸水或沾湿电路板其他部分
读取失败时先断电查线，不得带电插拔模块

两路输入分开验证：先串口读温湿度并做干扰实验，再标定水位三档，最后完成整套环境数据采集记录。

DHT11读数验证

上传程序，串口应每2秒输出一行温湿度。先记下室温读数作为基准。

温湿度干扰实验

手指捏住DHT11约30秒或对着哈气，观察温度上升、湿度上升；再用扇风方式让其回落，记录变化过程。

水位三档标定

干燥→蘸少量水→浸入较多水，各记录一次AO读数，据实测确定两档分界线，替换程序中的300/600。

三状态复测

用新阈值重测三种水位状态，串口档位判断应与实际一致；完成后擦干传感面并断电整理。

验收标准温湿度读数稳定且对手握/哈气有响应；三种水位下串口档位判断全部正确。

单第16周任务工单：DHT11温湿度与水位采集⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

DHT11三线+上拉接线正确，串口每2秒输出温湿度
isnan失败处理生效（拔线时提示错误而不是死等）
完成室温基准与手握/吹风变化记录
完成水位干燥/少量水/较多水三档标定
新阈值下三状态判断与实际一致

数据记录：温湿度干扰实验

状态	温度℃	湿度%	备注
室温基准
手握/哈气后
扇风回落后

数据记录：水位三档标定

状态	AO读数	判定档位	分档线
干燥
少量水
较多水

课外任务提交环境数据采集记录：整理温湿度干扰实验与水位三档标定数据，写出你选定的两条分档线及理由。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、模块蘸水不浸板，无器件损坏	54321	54321	54321
电路接线	DHT11与水位模块接线正确	54321	54321	54321
程序代码	库调用与isnan处理正确，水位阈值按实测修改	54321	54321	54321
功能实现	温湿度有响应、水位三档判断正确	54321	54321	54321
记录素养	两组实验数据完整，分档线理由充分	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第17周 · 项目七

传感+显示+报警联调排故

📅 2026年12月15日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能按"先分模块验证、再总线联调"的顺序排查系统故障
能完成DHT11+水位+LCD+蜂鸣器四模块统一接线与程序整合
会用 lcd.setCursor 分行显示传感数据，等宽覆盖消除显示残留
能实现水位超限 tone 报警，并核对LCD、蜂鸣器、串口三处结果一致

识从"各自能跑"到"合在一起能跑"

单模块各自验证通过（第15/16周），合并后却常常出问题：引脚冲突、变量覆盖、显示残留。本周的联调方法是：①每个模块单独点亮 → ②两两合并 → ③整体联调，每一步都保留能工作的版本，出错就知道是哪次合并引入的。

接线变更：LCD 引脚调整第12周 LCD 用 lcd(12,11,5,4,3,2)，其数据线 D7 占用了 D2，与本周 DHT11(DATA→D2) 冲突。本周起 LCD 改接 lcd(12, 11, 4, 5, 6, 7)（RS→12、E→11、D4→4、D5→5、D6→6、D7→7），D2 让给 DHT11，D9/D10 留给第18周超声波。改线后同步修改程序并重新上传验证。

1602 LCD接线示意（注意按改线表：D4→4、D5→5、D6→6、D7→7）

DHT11 DATA→D2水位AO→A0LCD RS/E→12/11，D4-D7→4/5/6/7蜂鸣器→D8

识整合程序与报警逻辑

#include <DHT.h>
#include <LiquidCrystal.h>
DHT dht(2, DHT11);
LiquidCrystal lcd(12, 11, 4, 5, 6, 7);  // 改线后接法
const int waterPin = A0, buzzerPin = 8;
void setup() {
  dht.begin();
  lcd.begin(16, 2);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  float t = dht.readTemperature();
  float h = dht.readHumidity();
  int w = analogRead(waterPin);
  lcd.setCursor(0, 0);            // 第1行：温湿度
  lcd.print("T:"); lcd.print(t);
  lcd.print(" H:"); lcd.print(h);
  lcd.setCursor(0, 1);            // 第2行：水位/报警
  if (w >= 600) {
    lcd.print("Water HIGH! WARN");
    tone(buzzerPin, 1000);        // 水位报警
  } else {
    lcd.print("Water OK       "); // 等宽覆盖防残留
    noTone(buzzerPin);
  }
  Serial.println(w);
  delay(1000);
}

💡 显示残留与变量覆盖两大坑

显示残留：从"WARN"切回"OK"时，旧字符还留在屏上（如显示"OKR"）。对策：两个分支输出等宽文本（不足16字符补空格），或改用 lcd.clear()（会闪烁）。

变量覆盖：合并程序时新旧代码都定义了 w、t 这类短名变量，互相顶替导致读数错乱。对策：合并前先统一变量名，一个变量只表达一个含义。

操实操：四模块联调与故障排查

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，多模块共用5V时先核对每一路极性再上电
LCD电位器轻调即可，不得带电反复插拔排线
报警测试音量较大，长时间不用时注释掉tone行

按"分模块→合并→整体"三步走：先确认每个模块单独能工作，再合并程序统一显示与报警，最后完成三种状态的一致性检查。

分模块验证

①只接LCD→屏上出现光标；②只接DHT11→串口出数；③只接水位→串口出数；④只接蜂鸣器→tone发声。四项全过才进入合并。

合并程序上传

按改线表接线，上传整合程序。LCD第1行显示温湿度，第2行显示水位状态。

三状态一致性检查

状态一正常：OK不响；状态二手握DHT11：数值变化；状态三水位超线：LCD显示WARN+蜂鸣器响。每状态核对LCD、蜂鸣器、串口三处结果是否一致，记入检查单。

排错实战

教师设置1处故障（接线或代码），按统一顺序排查：供电→公共地→引脚号→元件方向→程序语法→串口或显示结果，边查边说依据。

验收标准三状态下LCD/蜂鸣器/串口三处表现全部一致；故障能在5分钟内按顺序定位并说明理由。

单第17周任务工单：传感+显示+报警联调排故⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

能说明"分模块→合并→整体"的联调顺序
LCD按改线表(12,11,4,5,6,7)接线并显示正常
第1行温湿度、第2行水位，无显示残留
水位超线时LCD提示WARN且蜂鸣器报警
三状态×三处（LCD/蜂鸣器/串口）结果一致

联调检查单：三状态一致性

测试状态	LCD显示	蜂鸣器	串口输出	是否一致
正常（OK）		不响
手握DHT11
水位超线		响

故障排查记录（教师设置）

故障现象	排查步骤	定位原因	修复方法

课外任务完成联调检查单：把三状态一致性检查与教师故障的排查过程整理成完整检查单提交。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、多模块极性核对，无器件损坏	54321	54321	54321
电路接线	四模块接线与改线表一致	54321	54321	54321
程序代码	整合正确，setCursor分行、等宽覆盖、tone/noTone使用规范	54321	54321	54321
功能实现	三状态显示与报警一致，无残留错乱	54321	54321	54321
记录素养	检查单填写完整，排故过程有依据	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第18周 · 项目七

多传感系统全联调

📅 2026年12月22日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能完成超声波+温湿度+LCD+蜂鸣器五模块系统的规划与搭接
会用模块化变量（distance/temperature/humidity）组织数据流
能编写复合条件 if(distancelimit) 触发报警
能按"近距离/正常距离/温度变化"3种工况各测3次，记录系统差异

识系统结构与数据流

本周在周四模块基础上加回超声波，构成完整的"多传感采集→综合判断→显示报警"系统。程序按①采集②判断③显示④报警四步组织，每步一个函数，变量全局共享：

#include <DHT.h>
#include <LiquidCrystal.h>
DHT dht(2, DHT11);
LiquidCrystal lcd(12, 11, 4, 5, 6, 7);
const int trigPin = 9, echoPin = 10, buzzerPin = 8;
int distThr = 20, tempLimit = 30;   // 两个报警阈值
float distance, temperature, humidity;  // 模块化变量
void loop() {
  readSensors();      // ①采集
  checkAlarm();       // ②判断
  showDisplay();      // ③显示
  doAlarm();          // ④报警
  delay(300);         // 不宜过长，保证响应
}

💡 判断函数怎么写？

void checkAlarm() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  long d = pulseIn(echoPin, HIGH, 30000); // 30ms超时防卡死
  distance = d * 0.034 / 2;
  temperature = dht.readTemperature();
  humidity = dht.readHumidity();
}
void doAlarm() {
  bool alarm = (distance > 0 && distance < distThr)
            || (temperature > tempLimit);
  if (alarm) tone(buzzerPin, 1000);
  else noTone(buzzerPin);
}

为什么加第三个参数 30000pulseIn 默认死等回波，前方无障碍时程序可能停1秒。限制最长等待30ms（约5m量程），超时返回0，系统循环保持流畅——这是多模块系统的稳定细节。

识三大典型故障与预防

引脚冲突：合并时核对占用表——D2(DHT11)、A0(水位)、12/11/4/5/6/7(LCD)、9/10(超声波)、8(蜂鸣器)，任何两路不得共用
供电不足：五模块全接后从UNO的5V取电偏紧，必要时超声波单独验证一次供电是否稳定
循环延时过长：delay超过2秒会让超声波读数明显滞后，报警"慢半拍"，控制在300~500ms

D2：DHT11A0：水位D9/D10：Trig/EchoD12/11/4/5/6/7：LCDD8：蜂鸣器

操实操：五模块系统全联调

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

断电接线，按引脚占用表逐路核对后统一上电
多模块共用电源，禁止在带电状态下增加模块
报警持续响时先断蜂鸣器一路再排查，保护听力与器件

在第17周四模块系统上加回超声波。重点是数据流的模块化组织与复合条件报警的3工况验证。

规划并搭接全系统

对照引脚占用表接线，先画简易接线草图再动手，接完组内互查一遍再上电。

上传骨架程序

先让四步函数空跑通（LCD显示、串口出数），再逐个填实采集、判断、报警逻辑。

3工况×3次测试

①近距离（<20cm）：必报警；②正常距离：不报警；③温度变化（手握DHT11超过tempLimit）：报警。每种工况重复3次，记录响应差异（响应时间、误报次数）。

阈值微调

根据测试结果微调distThr与tempLimit，既不漏报也不误报，固定参数请教师验收。

验收标准3种工况各3次全部触发正确、无误报漏报；系统连续运行5分钟不死机、读数不卡顿。

单第18周任务工单：多传感系统全联调⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

画出系统框图：采集→判断→显示→报警四步
引脚占用表核对无误，无共用引脚
复合条件报警逻辑正确（距离或温度任一超限即响）
完成3工况×3次测试并记录差异
连续运行5分钟稳定，参数微调有记录

数据记录：3工况×3次测试

工况	第1次	第2次	第3次	响应时间	误报/漏报
近距离<20cm
正常距离
温度超限

课外任务完成传感系统联调记录：整理引脚占用表、3工况测试数据与阈值微调过程，形成一份系统调试报告。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	断电接线、引脚占用表核对，无器件损坏	54321	54321	54321
电路接线	五模块布局合理，接线规范	54321	54321	54321
程序代码	四步函数分工清晰，pulseIn超时与复合条件正确	54321	54321	54321
功能实现	3工况触发正确，连续运行稳定	54321	54321	54321
记录素养	9次测试数据完整，差异分析有依据	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第19周 · 项目八

人体感应、红外遥控与继电器

📅 2026年12月29日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能说明HC-SR501人体感应模块的输出特性与延时/距离调节方法
能完成 PIR OUT→D7、继电器IN→D8、红外接收→D2 的联动控制电路
理解继电器高低电平触发逻辑，会用 digitalRead 控制继电器通断
能完成无人/有人/遥控开启/遥控关闭4种工况测试并记录

识人体感应与继电器

PIR感应到人体红外变化时，OUT脚输出高电平并保持一段时间（延时电位器可调）。继电器是"用小电流控制大电流"的开关：模块IN脚收到控制信号，内部触点吸合，外接电路接通。

const int pirPin = 7, relayPin = 8;
void setup() {
  pinMode(pirPin, INPUT);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(relayPin, HIGH);  // 低电平触发：HIGH=断开
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int state = digitalRead(pirPin);
  Serial.println(state);
  if (state == HIGH) {
    digitalWrite(relayPin, LOW);  // 有人：吸合
  } else {
    digitalWrite(relayPin, HIGH); // 无人：断开
  }
  delay(200);
}

触发电平以实测为准常见继电器模块为低电平触发（IN=LOW吸合），也有高电平触发型号。先上电实测：写入HIGH看指示灯灭还是亮，再决定程序里写HIGH还是LOW。

识红外遥控解码

红外接收头把遥控器的红外信号解码为键值。安装 IRremote 库后，先"读键值"：按下遥控器按键，串口打印对应编码；再用 switch 判断键值执行动作。

💡 读键值示例（先跑通再整合）

#include <IRremote.h>
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  IrReceiver.begin(2, true);   // 红外接收→D2
}
void loop() {
  if (IrReceiver.decode()) {
    Serial.println(IrReceiver.decodedIRData.command, HEX);
    IrReceiver.resume();
  }
}

把每个按键的键值记下来（不同遥控器不同），整合时用if(键值==0x45) 开、if(键值==0x46) 关的方式接入主程序。

安全红线：只接低压继电器输出端本周只允许接LED等低压直流负载，严禁连接220V市电！市电侧接线必须由持证电工操作，实训台上绝不尝试。

操实操：人来灯亮、遥控开关

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

继电器输出端仅接低压LED，严禁任何市电操作
断电接线，PIR上电后需约1分钟初始化稳定再测试
红外接收与PIR共用5V，接线时逐路核对极性

三路输入输出整合：PIR检测人体→继电器通断LED；红外遥控作为手动开关。分模块验证后做4工况测试。

PIR单独验证

OUT→D7，串口监视digitalRead结果：靠近挥手应变1，静置约延时后回0。初始化等待约1分钟，期间读数不可信。

继电器单独验证

LED负载接NO/COM。先实测触发电平，再上传翻转程序：吸合指示灯亮、LED点亮。

红外读键值

接收头→D2，跑通读键值程序，记录"开"与"关"两个按键的编码。

整合与4工况测试

①无人：灯灭；②有人：灯亮；③遥控"开"键：强制亮；④遥控"关"键：强制灭。每种工况测3次，记录PIR自动模式与遥控手动模式的切换逻辑是否清晰。

验收标准4种工况各3次动作正确；PIR自动控制与遥控手动控制互不冲突（遥控优先或自动恢复，规则明确）。

单第19周任务工单：人体感应、红外遥控与继电器⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

三模块接线正确（PIR→D7、继电器→D8、红外→D2）
已实测继电器触发电平并在程序中正确使用
记录遥控器"开/关"两个按键的键值
完成无人/有人/遥控开/遥控关4工况测试
继电器输出端只接了低压LED负载

数据记录：4工况测试

工况	第1次	第2次	第3次	LED状态	继电器指示灯
无人
有人
遥控开启
遥控关闭

红外键值记录

按键	键值(HEX)	功能
		开启
		关闭

课外任务提交联动控制测试记录：整理继电器触发电平实测结果、红外键值表与4工况测试数据。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	仅接低压负载、断电接线、PIR初始化等待	54321	54321	54321
电路接线	三模块接线正确，继电器端子接法规范	54321	54321	54321
程序代码	digitalRead判断、触发电平、红外键值判断正确	54321	54321	54321
功能实现	4工况动作正确，自动/手动模式不冲突	54321	54321	54321
记录素养	触发电平、键值、工况数据完整	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%

第20周 · 项目九

综合实战与期末考查

📅 2027年1月5日📍 5502机房🕐 周二 1-4节

标学习目标

能以小组为单位选定主题模块（距离/温湿度/水位/光敏/人体感应）
能统一规划5V/GND/输入口/输出口，先画接线图再分段搭接
能按"采集→判断→显示→报警"步骤组织程序，逐模块验证后合并
能完成成果展示：≥2种工况演示、≥3次重复测试，通过考查验收

识综合系统设计方法

本周把一学期所学串成一个完整作品。拿到题目先别急着接线——按四步走：①选模块定功能 → ②画接线图分引脚 → ③分段搭接逐个验证 → ④合并程序整体调试。

可选模块与典型用途	信号脚	参考接法	典型功能
HC-SR04超声波	Trig/Echo	D9/D10	测距报警、避障提示
DHT11温湿度	DATA	D2	环境监测、超温报警
水位传感器	AO	A0	水位三档、溢水报警
光敏分压	中点	A1	感光灯、暗光提示
HC-SR501人体感应	OUT	D7	人来灯亮、布防联动
LCD1602	RS/E/D4-D7	12/11/4/5/6/7	数据显示（改线表接法）
蜂鸣器/继电器	控制脚	D8	声音报警/低压负载开关

// 程序骨架：四步结构贯穿始终
void loop() {
  readSensors();      // ① 读全部传感器
  checkThresholds();  // ② 逐项阈值判断
  updateDisplay();    // ③ 刷新LCD/串口
  doActions();        // ④ 报警/开关动作
  delay(300);
}

代码规范要求变量用有意义的名字（waterLevel，不用w2）；阈值集中定义在程序开头便于调整；每个功能函数前加一行注释说明用途。

识考查验收标准

验收项	要求	分值占比
功能演示	≥2种工况演示成功（如报警触发/解除）	40%
重复测试	每种工况≥3次测试，结果稳定	20%
接线规范	先有接线图，实际接线与图一致	15%
程序质量	变量命名、注释、阈值集中管理	15%
实训记录	数据记录完整，故障排查有过程	10%

组员分工：接线、编程、记录、汇报四角色，人人都要参与实操
常见失误：跳过分模块验证直接全接（出错查不动）；只演示不测试（工况只跑1次不算通过）

操实操：小组综合作品实战

⚠ 安全操作提示（操作前逐条确认）

继电器类作品仍只接低压负载，严禁市电
多模块供电前先核对总电流，必要时分区上电
焊接或改装结构件须教师在场，规范使用工具

小组选题→设计→搭接→调试→展示。教师按验收标准逐组考查，作品、程序与实训记录三项同时提交。

选题与方案（30分钟）

小组确定主题（如"智能环境监测站""自动布防灯"），列出模块清单、画出接线图、写清2种以上目标工况，报教师审核。

分段搭接逐个验证

按接线图搭一路验一路：传感器出数、显示正常、执行动作，各模块单独通过后再合并。

合并调试与测试

按四步骨架合并程序；每种目标工况≥3次测试，记录响应与误差，微调阈值至稳定。

展示与考查验收

每组5分钟：演示≥2种工况、说明系统框图与分工、提交作品+程序+实训记录。教师按表评分。

验收标准功能演示成功、重复测试稳定、三项材料齐全——三者同时满足才判定考查通过；未通过小组利用机动安排补测。

单第20周任务工单：综合实战与期末考查⭳下载工单

操作确认清单（点击方框打勾）

小组方案含模块清单、接线图、目标工况，经教师审核
接线与图纸一致，引脚无冲突
程序按四步骨架组织，命名与注释规范
完成≥2种工况演示，每种≥3次测试
作品、程序、实训记录三项材料齐全

作品信息

项目	内容
作品名称
选用模块
小组分工

工况测试记录

工况	第1次	第2次	第3次	结果稳定性
工况一：
工况二：

课外任务提交作品、程序与实训记录：作品现场验收，程序源码与实训记录（含方案图、测试数据、故障排查）一周内上传。

评评价反馈

对照下表自评、互评，教师复评。点击方格打分（每项 1-5 分）。

评价项目	评价标准	自评	互评	师评
安全操作	低压负载、分区上电、规范使用工具	54321	54321	54321
电路接线	按图施工，逐路验证，引脚无冲突	54321	54321	54321
程序代码	四步骨架清晰，命名注释规范，阈值集中管理	54321	54321	54321
功能实现	≥2工况演示成功，≥3次测试稳定	54321	54321	54321
记录素养	方案图、测试数据、排查过程完整可溯	54321	54321	54321

评分说明：5=优秀 · 4=良好 · 3=合格 · 2=需改进 · 1=不合格　｜　平时考核占总评 50%，平时测验 30%，期末考查 20%