物联网组网技术及应用 教案全套 张佐理 项目1--5 基于工业总线的机床温度管理---基于蓝牙4.0的温度计系统.doc

一、教案首页

标题：基于工业总线的机床温度管理--RS-485通信与Modbus协议应用

学时数

4

授课班级

上课时间

上课地点

课堂类型：理论课□实践课□理论·实践课?其他□

教学目标

能力目标

知识目标

素质目标（思政目标）

1.会搭建RS-485总线通信网络；

2.会设计基于stm32微控制器的RS-485总线通信程序。

1.掌握总线的基础知识。

2.掌握RS-485标准的特性。

1.培养认真负责的学习态度

2.培养精益求精的工匠精神

3.培养团队合作的精神

教学重点

1.RS-485标准与RS-232/RS-422标准的异同点；

2.RS-485收发器的工作原理；

教学难点

编写RS-485通信程序。

教学资源

1.物联网组网技术及应用，张佐理，电子工业出版社

2.传感网应用开发（中级），陈继欣主编，机械工业出版社

教法与学法

讲授法、任务驱动法、讨论法等。

教学内容

引入（20分钟）

背景介绍：简述工业现场中机床温度管理的重要性，以及RS-485总线在其中的应用+物联网介绍短片。

教学目标展示：明确本节课的知识目标、能力目标和素质目标。

新知讲授（40分钟）

总线与串行通信（10分钟）

定义与分类

串行通信的特点与优势

RS-485通信的引入

RS-485标准（15分钟）

电气特性（信号电平、传输速率）

与RS-232、RS-422的对比

收发芯片的工作原理及典型电路

Modbus通信协议（30分钟）

基础知识介绍

通信机制与帧格式

在工业现场中的应用案例

任务二搭建机床数据监控系统任务描述和需求介绍

任务二实施，教师下发代码，讲解温湿度代码添加，添加Rs485总线数据收发代码，代码思路，核心代码讲解

实践操作（60分钟）

分组讨论（10分钟）

学生分组，讨论如何设计RS-485通信协议并实现Modbus通信。

搭建通信系统（30分钟）

指导学生搭建RS-485通信系统的硬件平台。

编写软件程序，实现Modbus通信协议。

调试与测试（20分钟）

指导学生进行通信系统的调试，包括硬件连接检查、软件程序调试等。

进行通信测试，验证系统能否正常工作。

总结与反馈（30分钟）

学生展示（20分钟）

每组选派代表展示他们的通信系统设计及测试结果。

教师点评（5分钟）

对学生的展示进行点评，指出优点与不足。

课堂总结（5分钟）

回顾本节课的重点内容，强调知识要点。

布置课后作业，巩固所学知识。

教学反思

标题：机床数据监控系统搭建与Modbus通信协议应用

学时数

4

授课班级

上课时间

上课地点

课堂类型：理论课□实践课□理论·实践课?其他□

教学目标

能力目标

知识目标

素质目标（思政目标）

1.能够运用Modbus通信协议实现机床温度数据的采集与传输

2.通过搭建机床数据监控系统，实现Modbus通信

1.了解Modbus通信协议

2.掌握Modbus通信协议的传输方式

1.培养认真负责的学习态度

2.培养精益求精的工匠精神

3.培养团队合作的精神

教学重点

Modbus通信协议的基本概念和通信模型

教学难点

编写Modbus通信协议通信程序

教学资源

1.物联网组网技术及应用，张佐理，电子工业出版社

2.传感网应用开发（中级），陈继欣主编，机械工业出版社

教法与学法

讲授法、任务驱动法、讨论法等。

教学内容

一、课程目标导入（10分钟）

引入话题：首先，通过展示机床工作现场的视频或图片，引出机床在高温环境下可能出现的异常问题，强调温度监控的重要性。

明确目标：介绍本课程的职业技能目标，即了解并掌握Modbus通信协议及其在机床数据监控系统中的应用。

激发兴趣：简要介绍Modbus协议的历史背景及其在工业自动化领域的广泛应用，激发学生对学习内容的兴趣。

二、理论讲解（40分钟）

Modbus概述（5分钟）

定义与起源：解释Modbus通信协议的定义、起源及现状（施耐德电气公司、Modbus-IDA组织）。

应用范围：阐述Modbus协议在工业自动化领域的广泛应用及其作为通用工业标准的地位。

基本概念：介绍Modbus协议的消息帧结构、控制器间的通信方式及错误侦测机制。

通信模型与报文结构（20分钟）

通信模型：通过图示（如图1-2-1）详细讲解Modbus的单主多从通信模型，包括主设备、从设备的角色与行为。

报文结构：深入解析Modbus请求报文和响应报文的组成，包括设备地址、功能码、数据段、差错检测区等字段的含义与作用。

通信模式（15分钟）

通信模式：简要说明Modbus通信协议在不同物理链路下的通信模式（如ASCII、RTU模式）及其特点。

介绍Modbus的两种通信模式：单播模式和广播模式，分别说明其应用场景