任务一 制作数字显示电压表（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 制作数字显示电压表（2） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 任务为 “数字显示电子温度表” 项目的基础实践章节，聚焦 “0~5V 数字电压表制作” 目标，系统涵盖电路设计（Protel 绘制原理图）、硬件搭建（元件焊接、电路搭接）、软件编程（Keil 补充 C51 代码）及仿真验证（Proteus 调试）全流程。教材采用 “操作步骤” 递进结构：从原理图绘制到程序编写（A/D 转换函数），结合元件清单、流程图及仿真图，将 A/D 转换理论（ADC0832 引脚功能、控制方法）与工程实践深度融合。作为温度表制作（任务二）的技术铺垫，本节是前序 “单片机基础” 的实践延伸，为后续传感器信号采集（如 LM35 温度测量）及多模块协同设计奠定基础，是培养学生电子测量系统综合开发能力的核心环节。 学情分析 学生已掌握 51 单片机基础操作（如 I/O 口控制、延时函数编写）及简单电路识图能力，但对 A/D 转换原理（模拟信号转数字信号）、ADC0832 芯片时序控制（CS/CLK/DI/DO 信号配合）及电路设计软件（Protel DXP 元件库调用、自制电位器）操作经验不足。部分学生能识别基础元件（如电阻、插座），但易因元件库查找（如 “Miscellaneous Connectors.IntLib”“TI Converter Analog to Digital.IntLib”）不熟练导致原理图绘制卡顿；编程中，A/D 转换函数的位操作（dat<<=1、dat|=DIO）及时序控制（CLK 脉冲边沿对齐）逻辑抽象，需结合流程图（图 7-7、7-8）辅助理解；焊接与仿真环节，元件检测（万用表使用）、Proteus 加载 HEX 文件等实操技能需通过 “演示 - 练习 - 纠错” 强化，避免因虚焊或代码错误（如数码管段码表缺失）导致显示异常。 学习目标 知识目标： 1. 学会绘制 A/D 转换模块电路原理图。 2. 掌握焊接 A/D 转换模块电路的方法。 3. 能够搭接数字显示电压表电路。 技能目标： 1. 学会绘制主函数和 A/D 转换函数流程图。 2. 编写实现数字显示电压表功能的程序。 3. 完成仿真调试程序，观察电压表显示效果。 4. 下载程序并验证数字显示电压表的功能。 情感目标： 强化数字化工具应用能力，熟练运用 AI 技术与行业软件提升学习和工作效率。 学习重难点 重点： 1. 绘制 A/D 转换模块电路原理图和流程图。 2. 编写数字显示电压表的程序。 3. 完成仿真调试和程序下载验证功能。 难点： 1. 理解 A/D 转换模块电路的工作原理和连接方式。 2. 调试程序以确保电压表准确显示电压值。 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】 在电子测量领域，数字显示电压表是常用的测量工具。今天我们将利用串行 A/D 转换器 ADC0832、单片机最小系统和动态显示电路板制作一个量程为 0 - 5V 的数字显示电压表。 【新知识传授】 · 绘制 A/D 转换模块电路原理图 (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，文件名为 “A/D 转换模块电路原理图”。 (2) 查找与拖入元件 ② 在元件库 “Miscellaneous Connectors.IntLib” 中查找 “Header 2”(1 个电源插座) 和 “Header 3”(1 个 I/O 口插座)，拖入工作窗口。 ③ 在元件库 “TI Converter Analog to Digital.IntLib” 中查找 ADC0832，拖入工作窗口。 (3) 绘制电路 (4) 保存文件 · 焊接 A/D 转换模块电路 (1) 元件选取与检测 ① 根据 A/D 转换模块电路元件清单 (见表)，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 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。 (3) 焊接元件 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】 · 搭接电路 根据数字显示电压表电路原理图，用最小系统电路板、数码动态显示电路板和 A/D 转换模块电路板，搭接数字显示电压表电路，如图所示。 · 绘制流程图 (1) 主函数流程图 ① 启动流程图绘图软件 Diagram Designer，新建一个文件，文件名为 “数字显示电压表主函数.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。 · 新建文件 · 拖取框图与输入文本 · 连接框图与保存文件 · A/D 转换函数流程图 (1) A/D 转换函数 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】 · 编程 (1) 新建工程与源程序文件 ① 启动 Keil uVision2，新建一个工程文件 “数字显示电压表.uV2”。 ② 新建一个 C51 源程序文件 “数字显示电压表.C”。 uchar A_D() {     uchar i, dat;     CS = 1;    // 1个转换周期开始     CLK = 0;   // 为第1个脉冲作准备     CS = 0;    // CS置0，片选有效     DIO = 1;     CLK = 1;     CLK = 0;     DIO = 1;   // DIO置1，规定的起始信号     CLK = 1;   // 第1个脉冲     CLK = 0;   // 第1个脉冲的下降沿，此前DIO必须是高电平     DIO = 1;   // DIO置1，通道选择信号     CLK = 1;   // 第2个脉冲，第2、3个脉冲下降沿之前，DIO必须     CLK = 0;   // 发送输入两位数据用于选择通道，这里选通道CHO     DIO = 0;   // DIO置0，选择通道0   CLK = 1;   // 第3个脉冲     CLK = 0;   // 第3个脉冲下降沿     DIO = 1;   // 第3个脉冲下降沿之后，输入端DIO失去作用，应置1     CLK = 1;   // 第4个脉冲     for (i = 0; i < 8; i++) { // 高位在前         CLK = 1;         CLK = 0;         dat <<= 1;         dat |= (uchar)DIO;     }     CS = 1;    // 片选无效     return dat; // 返回读出的A/D转换数据} 该函数实现了 ADC0832 的 A/D 转换操作，通过控制时钟信号和数据信号选择通道并读取转换结果。 (2) 代码分析 · A_D 函数 · 延时函数 void delay(unsigned int k) {     unsigned int i, j;     for (i = 0; i < k; i++) {         for (j = 0; j < 125; j++) {;}     }} 该函数用于实现毫秒级的延时，在显示和其他操作中起到控制时间的作用。 · 显示子程序 void disp(void) {     uchar i, j;     for (i = 0; i <= 3; i++) {         P2 = POS[i];         j = buf[i];         if (i == 3) {             P0 = ① ; // 在第4位数码管的右下角加小数点         } else {             P0 = ② ; // 其他位正常显示         }         delay(4);     }} 该函数实现了数码管的动态显示，根据不同的位选择显示内容，并添加小数点。 · 主程序 void main(void) {     unsigned char AD_val;     unsigned int digital_v;     while (1) {         AD_val = A_D();         digital_v = ③ ;         buf[0] = digital_v % 10;         buf[1] = digital_v % 100 / 10;         buf[2] = digital_v % 1000 / 100;         buf[3] = digital_v / 1000;         disp();     }} 主程序循环调用 A/D 转换函数获取转换结果，计算电压值并更新显示缓冲区，最后调用显示子程序进行显示。 · 仿真调试程序 ① 启动仿真软件 Proteus 7.4，新建一个仿真文件 (数字显示电压表.DSN)。 ② 单击元件选择按钮 “P”，从元件库中选择需要的元件。 ③ 根据电路原理图绘制仿真电路图 (省略复位和时钟电路，如图所示)，添加电源和地端 (VCC、GND)，修改元件标号和标称值。 ④ 双击芯片 AT89S51，在弹出的对话框中加载 HEX 文件 (数字显示电压表.HEX)，修改时钟频率为 12 MHz。 ⑤ 单击仿真按钮，用鼠标修改 RP1 的值，观察数码管显示的电压值的变换，如图 所示。 ⑥ 按 Ctrl + S 组合键保存该文件。 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　 编程时，A/D 转换函数中，通道选择信号对应的操作是（ ） A. DIO=0 B. DIO=1 C. CS=0 D. CS=1 2　 简述制作数字显示电压表中编程的步骤。 3　 简述绘制 A/D 转换模块电路原理图的步骤 【分组讨论】 讨论如何优化数字显示电压表的电路设计，提高其稳定性。分析在实际应用中，数字显示电压表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 A/D 转换模块电路原理图 2. 焊接 A/D 转换模块电路 3. 搭接电路 4. 绘制程序流程图 5. 编程 6. 仿真调试程序 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 $$