任务一 制作锯齿波信号发生器（1）（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 制作锯齿波信号发生器（1） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 内容为 “单片机应用技术” 课程的核心实践章节，聚焦 D/A 转换器（DAC0832）的波形发生器设计。教材以 “D/A 原理（电流 / 电压输出、锁存器作用）→技术指标（分辨率、建立时间）→DAC0832 应用（单 / 双缓冲接口）” 为逻辑链，通过内部结构框图、接口连接图及公式（分辨率 = 满量程 / 2ⁿ）系统讲解锯齿波生成原理。作为前序 “A/D 转换” 的延伸，本节为后续函数发生器、智能仪表等设计提供数模转换技术支撑，是培养学生电子系统硬件设计与软件调试能力的关键环节，通过理论讲解与 Proteus 仿真（图 8-6 运算放大器接法）实现知识向实践转化。 学情分析 学生已掌握单片机基础操作（如 I/O 口控制、Keil 编程）及 A/D 转换原理，但对 D/A 转换核心技术（电流转电压、锁存器作用）、DAC0832 接口方式（单 / 双缓冲、直通）及技术指标（分辨率计算：满量程 / 2ⁿ、建立时间与波形稳定性关系）理解较浅。部分学生能识别 DAC0832 引脚功能（如 DI7~DI0 数据输入、Iout1 电流输出），但易因运算放大器接法错误（Rfb 反馈电阻连接不当）导致电压输出异常；编程中，锯齿波数字量递增逻辑（0x00 到 0xFF 循环）需结合 D/A 转换时序（建立时间≤1μs），可能因延时设置不匹配出现波形失真。需通过 “原理解析 - 电路搭建 - 程序调试” 强化实践，突破锁存控制与波形生成瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 了解 DAC0832 芯片的特点和引脚功能。 2. 掌握 D/A 转换器的基本原理、输出形式和锁存器的作用。 3. 熟悉 D/A 转换器的主要技术指标，如分辨率、建立时间和转换精度。 技能目标： 1. 学会 DAC0832 的不同接口连接方式。 2. 能够运用所学知识制作锯齿波信号发生器。 情感目标： 培养批判性思维与创新意识，能对专业领域问题提出建设性解决方案与优化策略。 学习重难点 重点： 1. DAC0832 芯片的工作原理和引脚功能。 2. D/A 转换器的技术指标及其影响。 3. DAC0832 的单缓冲、双缓冲和直通方式连接。 难点： 1. 理解 D/A 转换器的转换过程和锁存器的作用。 2. 根据实际需求选择合适的 D/A 转换器接口连接方式。 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】 在电子电路中，锯齿波信号发生器是一种常见的信号源。今天我们将利用 DAC0832 芯片来制作一个锯齿波信号发生器，首先让我们来了解相关的知识。 【新知识传授】 · DAC0832 芯片介绍 DAC0832 是一个 8 位 D/A 转换器。单电源供电，在 +5~ +15V 电压范围内均可正常工作，低功耗。DAC0832 芯片共有 20 个引脚，采用双列直插式封装，如图所示。 (1) 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 芯片介绍 - 引脚信号 由 3 个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当 LE = 0 时，输入数据被锁存；当 LE = 1 时，寄存器的输出跟随输入的数据。 对各引脚信号说明如下： ① DI7~DI0: 转换数据输入。 ② CS: 片选信号 (输入), 低电平有效。 ③ ILE: 数据锁存允许信号 (输入), 高电平有效。 ④ WR1: 第 1 写信号 (输入), 低电平有效。 ⑤ WR2: 第 2 写信号 (输入), 低电平有效。 ⑥ XEFR: 数据传送控制信号 (输入), 低电平有效。 ⑦ Iout1: 电流输出 1。 ⑧ Iout2: 电流输出 2。 ⑨ Rfb: 反馈电阻端。 ⑩ Vref: 基准电压，其电压可正可负，范围是 - 10~ + 10V。 ⑪ DGND: 数字地。 ⑫ AGND: 模拟地。 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】 · D/A 转换器 (1) D/A 转换器概述 D/A 转换器输入的是数字量，经转换后输出模拟量。转换过程是先将各位数码按其权的大小转换为相应的模拟分量，然后再以叠加方法把各模拟分量相加，其和就是 D/A 转换的结果。 D/A 转换器有两种输出形式，一种是电压输出形式，即输入的是数字量，而输出为电压；另一种是电流输出形式，即输出为电流。 (1) 电压与电流输出形式 在实际应用中如需要电压模拟量，对于电流输出的 D/A 转换器，可在其输出端加运算放大器组成的电流 - 电压转换电路，将转换器的电流输出变为电压输出。 (2) D/A 转换器内部是否带有锁存器 由于实现模拟量转换是需要一定时间的，在这段时间内 D/A 转换器输入端的数字量应保持稳定，为此应当在数模转换器数字量输入端的前面设置锁存器，以提供数据锁存功能。根据转换器芯片内是否有锁存器，可以把 D/A 转换器分为内部无锁存器和内部有锁存器两类。 (2) D/A 转换器主要技术指标 1) 分辨率 D/A 转换器的分辨率指输入的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，是对输入量变化敏感程度的描述。通常定义为满刻度值与 2ⁿ之比 (n 为 D/A 转换器的二进制位数)。显然二进制位数越多，分辨率越高，即 D/A 转换器对输入量变化的敏感程度越高。 2) 建立时间 建立时间是描述 D/A 转换速度快慢的一个参数，用于表明转换速度，即从输入数字量变化到输出达到终值误差 ±(1/2) LSB (最低有效位) 时所需的时间。 转换器的输出形式为电流时，建立时间较短；输出形式为电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此建立时间要长一点。但总体而言，D/A 转换速度远高于 A/D 转换速度，快速的 D/A 转换器的建立时间可达 1μs 以下。 3) 转换精度 理想情况下，精度与分辨率基本一致，位数越高精度越高。 但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差，严格来讲，精度与分辨率并不完全一致。 (3) 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 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】 · 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 DAC0832 内部结构框图如图所示。该转换器由输入寄存器和 DAC 寄存器构成两级数据输入锁存。使用时，数据输入可以采用两级锁存 (双锁存) 形式，或单级锁存 (一级锁存，一级直通) 形式，或直接输入 (两级直通) 形式。 (1) 芯片介绍 (2) 接口技术 1 单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式，就是使 DAC0832 的两个输入寄存器中有一个处于直通方式，而另一个处于受控的锁存方式，或者说两个输入寄存器同时受控的方式。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽有几路模拟量但并不要求同步输出时，就可采用单缓冲方式。 ② 双缓冲方式连接 双缓冲方式是先使输入寄存器接收数据，再控制输入寄存器的输出数据到 DAC 寄存器，即分两次锁存输入数据。此方式适用于多个 D/A 转换同步输出的情况。双缓冲方式连接如图所示。 ③ 直通方式连接 直通方式是数据不经过两级寄存器锁存，即 CS 、XFER、WR1 、WR2 均接地，ILE 接高电平。此方式适用于无 CPU 的控制系统。 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　 D/A 转换器的分辨率是如何定义的？ 2　 DAC0832 单缓冲方式适用于什么情况？ 3　 D/A 转换器的建立时间与输出形式有什么关系？ 4　 DAC0832 的双缓冲方式有什么作用？ 【分组讨论】 讨论在制作锯齿波信号发生器时，如何根据需求选择 DAC0832 的接口连接方式。分析 D/A 转换器的技术指标对锯齿波信号质量的影响。 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. DAC0832 芯片介绍 2. D/A 转换器 3. 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 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 $$