# 智能停车场管理系统——串口通信采集车位传感器数据 教学设计

| **课题** | **智能停车场管理系统——串口通信采集车位传感器数据** |
|---------|------------------------------------------|
| **课时** | 1课时(45分钟) |
| **教学目标** | **知识目标**:理解串口通信的基本原理(波特率、数据位、停止位),掌握SerialPort类的核心属性与方法,了解其在**停车场传感器数据采集**中的应用价值。<br>**技能目标**:能够正确配置SerialPort控件连接Arduino车位传感器节点,编写代码实现串口数据接收,**完成车位状态实时读取功能模块**。<br>**素养目标**:培养在**项目开发**中严谨配置通信参数、规范处理硬件数据的职业素养,体验物联网感知层技术的实际价值。 |
| **教学重难点** | **重点**:SerialPort控件的属性配置、Open/Close方法、DataReceived事件处理。<br>**难点**:理解异步事件驱动的数据接收机制,正确解析传感器返回的字符串数据。 |
| **教学资源准备** | 多媒体课件、智能停车场项目演示视频;Visual Studio开发环境;已烧录超声波传感器程序的Arduino Uno开发板、USB数据线;项目界面模板程序。 |

## 教学过程

| 教学环节 | 教学内容 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
|:---------|:---------|:---------|:---------|:---------|
| **1. 项目情境导入**<br>(5分钟) | 展示智能停车场实际应用场景,**提出项目核心需求**:实时监测车位占用状态。引出传感器数据采集这一**项目基础功能**。 | **情境创设**<br>播放智能停车场应用视频,展示车位引导屏;<br>**任务发布**<br>提问:"作为项目开发者,我们如何让电脑知道哪个车位有车、哪个空闲?" | **观察思考**<br>观看视频,了解**项目应用场景**;<br>**讨论交流**<br>小组讨论传感器数据如何传递到电脑,分享想法。 | **建立项目真实工作情境**,明确本课时任务(数据采集)是整个停车场系统的感知层基础,激发学习动机。 |
| **2. 新知探究**<br>(12分钟) | 串口通信基本概念(COM口、波特率等);SerialPort类的核心属性(PortName、BaudRate)与方法(Open、Close);DataReceived事件工作原理。 | **概念讲解**<br>结合传感器硬件,讲解串口通信参数含义,强调**参数匹配是项目连接成功的关键**;<br>**演示操作**<br>打开项目模板,演示拖放SerialPort控件、设置属性、编写Open代码。 | **聆听记录**<br>记录关键参数(波特率9600、数据位8等);<br>**模仿实践**<br>在自己电脑上打开**项目主程序**,添加串口控件并配置属性。 | 将抽象通信概念**具体化为项目硬件连接必需技术**,通过可视化控件降低学习门槛,快速切入项目开发。 |
| **3. 任务驱动实践**<br>(18分钟) | **项目任务**:编写代码打开串口,接收Arduino传感器发送的车位状态数据("OCCUPIED"或"EMPTY"),并在界面TextBox中实时显示。 | **任务分解**<br>将任务拆解为:①打开串口②注册事件③解析数据④界面显示四个步骤;<br>**巡回指导**<br>检查学生代码,重点指导事件处理函数的Invoke跨线程调用。 | **编码实现**<br>**以项目程序员角色**编写Button_Click打开串口,编写DataReceived事件处理代码;<br>**调试测试**<br>连接硬件,测试用手遮挡传感器观察数据变化。 | 以明确的**项目子功能驱动编程实践**,在真实硬件交互中理解异步通信机制,**完成项目感知层核心模块**。 |
| **4. 成果展示与问题诊断**<br>(6分钟) | 展示学生成功接收数据的界面;分析常见问题(端口占用、波特率错误、数据乱码)。 | **成果点评**<br>邀请2-3组演示**项目功能实现效果**,点评代码规范性;<br>**问题诊断**<br>汇总常见错误,现场演示正确排查方法。 | **功能演示**<br>展示自己的**项目程序运行效果**;<br>**对照检查**<br>根据老师讲解,自查并修正代码问题。 | 通过**项目成果展示**强化成就感,通过问题诊断培养**项目调试能力**,为后续功能扩展打下基础。 |
| **5. 总结提升**<br>(4分钟) | 回顾本节课实现的**项目功能模块**;预告下节课任务:将单车位数据扩展为多车位数据解析。 | **知识梳理**<br>总结串口通信三要素(配置、打开、接收)在**项目中的应用流程**;<br>**任务预告**<br>提出思考:如何用一个串口管理10个车位的传感器数据? | **归纳反思**<br>整理笔记,回顾**项目功能实现步骤**;<br>**思考延伸**<br>思考多传感器数据管理问题,为下节课做准备。 | **巩固项目阶段性成果**,建立知识与项目的关联,通过问题引发对后续**项目扩展**的思考。 |

## 板书设计

```
智能停车场管理系统——串口通信数据采集

[项目架构图]
传感器层(Arduino+超声波) --串口--> 数据采集层(C#程序) --> 界面显示层

[核心代码结构]
1. 配置: serialPort1.PortName="COM3"; BaudRate=9600;
2. 打开: serialPort1.Open();
3. 接收: serialPort1.DataReceived += 事件处理函数
4. 解析: string data = serialPort1.ReadLine();
```

## 教学成效与反思

| | |
|:---|:---|
| **教学成效** | 结合**"数据采集"项目阶段目标**,约85%的学生成功配置串口参数并接收到传感器数据,完成了停车场系统感知层的第一个里程碑。学生通过真实硬件交互,直观理解了物联网数据流向,**项目任务完成度较高**,课堂参与积极。部分学生能主动尝试修改代码测试不同参数效果,展现出良好的探究意识。 |
| **教学反思** | 本课时成功将串口通信置于"智能停车场数据采集"的项目情境中,目标明确,学生角色代入感强。通过真实传感器数据的实时显示,有效激发了学习兴趣。不足之处:①部分学生对DataReceived事件的异步特性理解不足,在跨线程更新UI时频繁出错,后续应增加线程安全的专项讲解或提供代码模板;②硬件连接环节个别学生因USB驱动未安装导致识别不到COM口,耗时较多,建议课前统一检查设备环境。整体上,项目驱动框架让抽象的通信协议变得可感知,教学效果良好。 |