任务三 制作光控智能照明控制器（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 制作光控智能照明控制器 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 任务三为单片机多传感器融合控制的综合实践章节，聚焦 “光控智能照明控制器” 开发，系统整合硬件搭接、软件编程（C51 代码补充）、仿真调试及功能验证。教材采用 “任务驱动” 结构，通过 “光线检测（亮 / 暗）→人体感应（有人 / 无人）→时间调节（增 / 减）→照明控制（开 / 关）” 的逻辑链，将外部中断（INTO）、输入输出控制（P3.5 光线检测）与延时调节（time 变量）深度融合，培养学生 “多信号采集 - 逻辑判断 - 执行控制” 的全流程开发能力。作为项目五 “智能照明控制器” 的功能升级任务，本节是前序 “可调节时间控制器” 的技术延伸（新增光线检测），为后续开发多参数联动（如亮度 / 色温调节）的智能系统奠定基础，是掌握单片机实时环境感知控制技术的核心实践环节。 学情分析 学生已掌握单片机基础编程（如外部中断配置、延时函数编写）及 Proteus 仿真、Keil 编译的基本操作，但对多传感器协同控制（红外检测 + 光线检测）、中断服务函数中多条件判断（ex1==0 的黑暗环境逻辑）认知较浅。部分学生熟悉外部中断 0 的触发设置（IT0=0 低电平触发），但易混淆多中断源（EX0 与 EX1）的协同配置，导致环境亮度与人体感应信号无法联动；光线检测模块（P3.5 引脚）的信号读取常因模数转换知识不足出现误判（如亮 / 暗环境阈值设定）；硬件搭接时，光线检测模块与 P3.5 引脚的接线易因接触不良导致信号输入异常。仿真中，需同步验证 “光线检测→红外触发→时间调节” 的联动效果，学生可能因未正确设置元件参数（如电阻 R16~R19 的标称值）或时钟频率（12MHz）影响调试结果。需通过代码逐行解析（如 ex1 条件判断）、硬件接线指导及 “仿真 - 调试 - 验证” 闭环实践，强化多传感器融合控制能力，突破光控照明的技术瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 学会根据电路原理图搭接模块电路 2. 能够绘制程序流程图并完成编程 技能目标： 1. 完成光控智能照明控制器的仿真调试和程序下载验证功能 2. 了解设置增加 “时间上限” 或减少 “时间下限” 功能按键的思路 情感目标： 增强技术应用与实操能力，在专业领域实践中熟练掌握核心技能与操作流程。 学习重难点 重点： 1. 光控智能照明控制器电路的搭接 2. 编程实现光控和时间调节功能 难点： 1. 理解光线检测和人体红外检测的编程逻辑 2. 准确编写中断服务函数实现灯光控制 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】 在日常生活中，我们希望照明系统能够根据不同时间和是否有人经过自动选择是否亮灯，这样既人性化又能节约电能。 【新知识传授】 · 认识光敏电阻（外形和封装） 在一块均匀光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。 · 当照度逐渐增大，光敏电阻受光照后，阻值变小。 · 当照度逐渐减小，光敏电阻不受光照，阻值变大。 光控智能照明控制器可以根据不同时间和是否有人经过，自动选择是否亮灯，使照明更加 人性化，同时也更加节约电能。 · 根据电路原理图搭接电路 1) 根据电路原理图用杜邦线搭接电路。 2) 按键模块 2 个 I/O 接口与 P2 口 (P2.7 和 P2.6) 相连，人体红外检测模块的信号输出端与 P3 口 (P3.2) 相连，灯光控制模块与 P3 口 (P3.4) 相连。 3) 光线检测模块输出端口与 P3 口 (P3.5) 相连，连接电源和地端，安装电池盒。 · 光线检测模块原件清单 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。 · 绘制程序流程图 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】 · 编程 (1) 新建工程与源文件 ① 启动 Keil uVision2，新建一个工程文件 “光控智能照明控制器.uV2”。 ② 新建一个 C51 源程序文件 “光控智能照明控制器.C”，根据程序流程图，将下面的 C51 源程序代码补充完整。 (2) 主函数部分 #include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit light = P3^4; // 将P3^4定义为灯控制口 sbit add = P2^7; // 增加照明时间按键 sbit cut = P2^6; // 减少照明时间按键 sbit ex0 = P3^2; // 人体红外检测模块端口 sbit ex1 = P3^5; // 光线检测 uint time = 2000; // 设定照明时间void delay(ms);  // 延时ms毫秒函数 main() {     EA = 1; // 开总中断     EX0 = 1; // 开外部中断0     IT0 = 0; // 中断触发方式为低电平触发     while (1) {         if (add == 0) {             delay(10); // 延时消抖             if (add == 0) {                 while (add == 0); // 松手检测                 if (time <= 50000) {                     time = time + 1000; // 照明时间每次增加1s                 }             }         }    if (cut == 0) {             delay(10);  // 延时消抖             if (cut == 0) {                 while (cut == 0);  // 松手检测                 if (time >= 2000) {                     time = time - 1000; // 照明时间每次减少1s                 }             }         }     }} (3) 中断服务函数 void int_ex0(void) interrupt 0 using 0  {     if (ex1 == 0)  // 如果在黑暗环境          { light = 0; // 开灯          while (ex0 == 0);          delay(time);          light = 1; // 关灯      }  else {         light = 1; // 如果在光亮环境，关灯     }} (4) 延时函数 void delay(uint ms) {     uint i, j;     for (i = 0; i < ms; i++) {         for (j = 0; j < 125; j++) {             ;         }     }} (5) 编译生成 HEX 文件 ③ 生成 HEX 文件 “光控智能照明控制器.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. 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】 · 仿真调试程序 (1) 启动与元件选择 ① 启动仿真软件 Proteus 7.4，新建仿真文件 “光控智能照明控制器.DSN”。 ② 单击元件选择按钮 “P”，从元件库中选择需要的元件：发光二极管 (LED - RED) 1 个、按键 (BUTTON) 3 个、开关 (SWITCH) 1 个 、PNP 三极管 1 个、电阻 (RES2) 5 个和单片机芯片 (AT89S51) 1 个 。 (2) 绘制仿真电路图 ③ 根据电路原理图绘制仿真电路图 (省略复位和时钟电路)，添加电源和地端，修改元件标号和标称值，如图所示。 (3) 加载 HEX 文件与设置时钟频率 ④ 双击芯片 AT89S51，在弹出的对话框中加载 HEX 文件 (光控智能照明控制器.HEX)，修改时钟频率为 12 MHz。 (4) 仿真与保存 ⑤ 单击仿真按钮，观察仿真效果。 ⑥ 按 Ctrl + S 组合键保存文件。 · 下载程序，验证功能 ① 启动编程软件 EasyPRO Programmer。 ② 加载 HEX 文件 (光控智能照明控制器.HEX)。 ③ 单击 “操作一键通” 按钮，完成程序的下载。 ④ 将单片机插到最小系统板的 ZIF 插座上。 ⑤ 加电，观察其功能。 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　 光控智能照明控制器的光线检测模块输出端口与单片机的哪个端口相连？ 2　 在编程中，延时消抖的时间是多少？ 3　 在仿真调试程序时，需要选择哪些元件？ 4　 在中断服务函数中，根据什么条件判断是否开灯？ 【分组讨论】 讨论如何提高光控智能照明控制器的光线检测精度。分析设置增加 “时间上限” 或减少 “时间下限” 功能按键的具体实现代码。 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. 根据电路原理图搭接电路 2. 绘制程序流程图 3. 编程 4. 仿真调试程序 5. 下载程序，验证功能 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 $$