任务一 制作四按键电子密码锁（2）（教案）-《单片机技术及应用》(高教版第四版) 同步精品课堂

《单片机技术及应用》(高教版第四版) 教案 课 题 制作四按键电子密码锁（2） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节为 “电子密码锁” 项目的核心实践章节，聚焦 “四按键密码锁全流程制作” 核心任务，系统讲解独立式键盘模块设计、焊接工艺、程序流程图绘制及仿真调试的技术要点。教材采用 “电路设计→硬件制作→软件编程→系统验证” 递进结构，通过元件清单、电路原理图及代码示例（按键检测与消抖），将抽象的单片机输入控制与 “密码输入 - 验证 - 反馈” 需求深度融合。作为衔接 “基础单片机应用” 与 “复杂智能系统” 的关键环节，本节通过硬件焊接、软件调试等实践培养学生工程实践能力，为后续学习矩阵键盘、指纹识别等复杂输入系统奠定技术基础，是提升单片机系统开发综合能力的核心章节。 学情分析 学生已掌握单片机基础操作（如 I/O 口控制 LED）及 C 语言简单编程，但对独立式键盘电路设计、按键抖动消除（延时 10ms）及 “硬件电路→软件编程→系统调试” 全流程协同理解较浅；部分学生能完成单按键检测，却难以将 “按键电平变化→消抖逻辑→密码验证” 关联，对多按键协同（S1-S4 对应 0-3）的状态判断易混淆。硬件操作中，Protel 绘制电路与焊接模块因元件布局和工艺要求（导线连接）易出错；软件编程中，消抖函数（延时 10ms）与密码验证逻辑（if 条件判断）的代码实现常因逻辑遗漏导致仿真异常。需通过电路原理图、实物图及 “电路设计 - 焊接 - 编程 - 仿真” 实践，强化软硬件协同开发能力，突破密码锁系统设计的实践瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 了解独立式键盘模块电路的设计与焊接。 2. 掌握四按键电子密码锁的电路搭接方法。 3. 学会绘制四按键电子密码锁的程序流程图。 技能目标： 1. 能够编写、编译四按键电子密码锁的程序代码。 2. 完成四按键电子密码锁的仿真调试和程序下载验证功能。 情感目标： 培养创新创业精神，能结合行业趋势提出创新性方案并推动落地实施。 学习重难点 重点： 1. 独立式键盘模块电路的设计与焊接工艺。 2. 四按键电子密码锁程序流程图的绘制。 3. 四按键电子密码锁程序代码的编写与调试。 难点： 1. 理解按键消抖原理并在程序中实现。 2. 根据流程图准确编写程序代码，确保密码锁功能正常。 教学方法 案例分析、讲授法、小组讨论法 课前准备 1.查找相应网站资料，课堂演示使用。 2.学生课前预习。 教学媒体 电子课件、多媒体视频 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 【课程导入】 在前面的学习中，我们了解了按键与键盘的相关知识，今天我们将利用这些知识来制作一个四按键电子密码锁。通过这个项目，我们可以更深入地掌握单片机的输入输出控制和程序设计。 【新知识传授】 · 绘制独立式键盘模块电路原理图 · (1) 启动与新建文件 ① 启动 Protel DXP 2004，新建一个电路原理图文件，其文件名为 “独立式键盘模块电路原理图”。 (2) 查找与拖入元件 ② 从元件库 “Miscellaneous Connectors.IntLib” 中查找 “Header2”(1 个电源插座) 和 “Header 4”(1 个 I/O 口插座)，拖入工作窗口。 ③ 从元件库 “Miscellaneous Devices.IntLib” 中查找 “Res2”(4 个电阻) 和 “SW - PB”(4 个按键) 拖入工作窗口。 (3) 绘制电路 (4) 保存文件 2.引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 3.展示本讲学习目标。 1. 接收并查看本节课堂任务书。 2. 了解学习目标，带着目标进行学习。 3. 观察生活中常见的多媒体信息形式，思考其背后的技术支撑。 4. 针对教师给出的问题，初步发表个人见解。 5. 目标明确：跟随教师引导，明确本节课学习目标。 1.以提问的方式导入课程，让学生带着问题有针对性的进行学习。 2.通过任务实施，调动学生积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 焊接独立式键盘模块 (1) 元件选取与检测 ① 根据独立式键盘模块电路元件清单，选取元件，用万用表检测元件的好坏。 (2) 元件布局与插装 ② 绘制元件布局图，在万能电路板上按布局图依次进行元件的排列、插装。 (3) 焊接元件 ③ 按工艺要求焊接元件，背面用直径为 0.5 - 1mm 的导线连接，直到所有的元件连接并焊完为止。焊接顺序为按键 → 电阻 →I/O 口插座 → 电源插座 → 连接导线。 (4) 搭接电路 根据四按键电子密码锁电路原理图用杜邦线搭接电路，四按键电子密码锁的 I/O 口与最小系统板的 P1 口的低 4 位相连，LED 灯控电路的 I/O 口与最小系统板的 P2 口相连，连接电源和地端，安装电池盒。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 阅读探究：阅读课本相关内容，探究多媒体技术的产生背景。 2. 概念理解：理解多媒体、多媒体技术和多媒体系统的定义，并尝试用自己的话复述。 3. 要点记录：记录多媒体技术强调的要点，加深理解。 1. 了解学生现有知识储备。 2. 巩固练习。 活动三： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 绘制程序流程图 (1) 绘制思路 依次判断 S1~S4 各按键是否被按下，若 S1、S3 和 S4 被按下，LED1 亮，表示锁闭；若 S2 被按下，则 LED2 亮表示锁被打开。按键按下时，需要延时 10ms 消抖。 (2) 启动与设置文件 (3) 拖取与调整框图 (4) 输入文本 (5) 连接框图与保存 ① 启动流程图绘图软件 Diagram Designer，新建一个文件，文件名为 “四按键电子密码锁流程图.DDD”，设置图纸大小为 A4。 ② 从右侧的标准框图符号库中拖取所需的框图符号，调整其大小和位置。 ③ 在框图中输入文本。 ④ 用指向线连接框图符号。 ⑤ 保存该文件。 · 编程 1 启动 Keil uVision2，新建一个工程文件 “四按键电子密码锁.uV2”。 2 新建一个 C51 源程序文件 “四按键电子密码锁.C”，根据程序流程图，将下面的 C51 源程序代码补充完整。 sbit S1 = P1^0; ______1________ sbit S3 = P1^2; sbit S4 = P1^3; sbit LED1 = P2^0; sbit LED2 = P2^1; //函数声明 void delay(MS); void lock_on(void); void lock_off(void); *---------主函数---------*/ void main(void){     while(1)     {         if(S1 == 0)         {             delay(10);             if(S1 == 0)             {                 lock_off();             }         }         if(S2 == 0)         {             delay(10);             if(S2 == 0)             {                ______; //锁被打开            }         }  if(S3 == 0)         {             delay(10);             if(S3 == 0)             {                 lock_off();             }         }         if(S4 == 0)         {             delay(10);             if(S4 == 0)             {                 lock_off();             }         }     }} /*---------锁打开函数---------*/ void lock_on(void){     LED1 = 0;     LED2 = 1; //绿灯亮，锁被打开} /*---------锁定函数---------*/ void lock_off(void){     LED1 = 1;     LED2 = 0; //红灯亮，锁定} /*---------延时MS毫秒函数---------*/ void delay(uint MS){     uint i,j;     for(i = 0; i < MS; i++)         for(j = 0; j < 125; j++);} ③ 编译生成 HEX 文件 “四按键电子密码锁.HEX”。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 应用列举 2. 影响分析 3. 创新思考 1. 引导学生主动思考，发散思维，参与课堂。 2. 培养学生发现问题，解决问题的能力。 3. 了解相关知识。 4. 辩论形式让学生参与并归纳总结。 活动四： 巩固练习 素质提升 【随堂检测】 1　 绘制独立式键盘模块电路原理图时，从哪个元件库中查找电源插座和 I/O 口插座？ 2　 焊接独立式键盘模块时，焊接顺序是什么？ 3　 在四按键电子密码锁程序中，按键按下时为什么要延时 10ms？ 4　 绘制四按键电子密码锁程序流程图时，第一步是什么？ 【分组讨论】 讨论如何优化四按键电子密码锁的电路设计，提高其稳定性。分析在实际应用中，四按键电子密码锁可能存在的安全隐患及解决办法。 1. 答案交流 2. 话题讨论 3. 效率分析 4. 挑战探讨 5. 总结汇报 知识检测与巩固 课堂小结 作业布置 课堂小结 作业布置 复习本节课内容，预习下节课内容。 板书设计 1. 绘制独立式键盘模块电路原理图 2. 焊接独立式键盘模块 3. 搭接电路 4. 绘制程序流程图 5. 编程 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$