任务二 制作数字显示温度表（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 制作数字显示温度表 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” 课程的综合实践章节，以 “数字电压表→温度表” 为递进主线，整合传感器（LM35/DS18B20 / 热电偶）、运放电路（LM324）及单片机编程等核心知识。教材采用 “知识准备（传感器原理、运放引脚）→任务实施（电路绘制、焊接、编程）→扩展认知（其他传感器）” 结构，通过公式（式 7-1）、原理图及实物图强化理论与工程实践结合。作为前序 “电压表制作” 的延伸，本节为后续多传感器系统设计（如环境监测）奠定基础，重点培养学生传感器信号处理、电路调试及程序优化能力，是提升学生电子系统综合开发素养的关键环节。 学情分析 学生已掌握数字显示电压表制作的核心技能（A/D 转换、电路绘制、Keil 编程、Proteus 仿真），但对温度传感器（LM35 电压输出特性：10mV/℃）、运放电路（LM324 放大倍数计算：A=1+R₁/R₂）及程序适配（显示 3 位温度值、无小数点）的理解需深化。部分学生能操作 Protel 绘制原理图，但易因运放电路设计（0-1V 放大至 0-5V）参数选择错误（如 R1/R2 阻值匹配）导致信号失真；编程中，温度值与电压值的转换逻辑（Uo=10mV/℃×T）需结合公式（式 7-1）调整显示缓存，可能因数据类型处理不当（如整数运算溢出）出现显示错误。扩展内容（DS18B20 单总线通信、热电偶宽量程特性）因涉及新协议与原理，需借助实物图辅助认知，通过 “传感器原理→电路设计→程序调试” 强化实践衔接。 学习目标 知识目标： 1. 了解温度传感器 LM35 和运算放大器 LM324 的原理和特性。 2. 掌握制作数字显示温度表的流程，包括绘制原理图、焊接电路、搭接电路等。 技能目标： 1. 学会修改程序以实现温度值的显示。 2. 了解集成数字温度传感器 DS18B20 和热电偶的特点。 情感目标： 明确职业定位与发展方向，结合产业趋势制定科学的职业规划与成长路径。 学习重难点 重点： 1. LM35 和 LM324 的工作原理及应用。 2. 制作数字显示温度表的具体步骤。 3. 不同温度传感器的特点和适用场景。 难点： 1. 设计运算放大器的放大倍数以满足测量需求。 2. 调试数字显示温度表，确保测量准确。 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】 在工业和生活中，温度测量至关重要。我们在完成数字显示电压表的基础上，接下来将利用 LM35 温度传感器和 LM324 运算放大器制作一个数字显示的温度表。 【新知识传授】 · 知识准备 (1) 温度传感器 LM35 LM35 是集成温度传感器，有多种封装形式，如图所示。 在常温下，LM35 不需要额外的校准处理，即可达到 ±℃的准确率。 LM35 属于电压输出型温度传感器，其输出电压与摄氏温度呈线性关系，转换公式见下式 ： UoULM₃5 = 10mV/℃×T (7 - 1) 其中 T 以℃为单位。0℃时输出为 0V, 每升高 1℃, 输出电压增加 10mV。 (2) 运算放大器 LM324 LM324 是四运算放大器通用集成电路，共有 14 个引脚，其外围引脚如图所示。 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】 · 任务实施 (1) 绘制测温模块电路原理图 在数字显示电压表的 A/D 转换模块基础上，去掉电位器 RP1, 用 LM324 设计一个可以放大 10 倍的同相放大器，LM35 采用单电源连接方法。 · 测温范围是 0~100℃, 所以 LM35 的最高输出电压为 10mV/℃×100℃ = 1000mV = 1V, 对应的输出电压范围为 0~1V。 · 在任务一中制作的数字显示电压表的量程为 0~5V, 所以还需要用运算放大器放大 5 倍，才可以满量程。这里选择 R2 为 10kΩ,R1 为 40kΩ, 则运算放大器的放大倍数 A = 1 + R₁/R₂ = 1 + 40/10 = 5。 (2) 焊接测温模块电路 根据测温模块电路元件清单选取元件，用万用表检测元件的好坏。 (3) 元件选取与检测元件布局与插装焊接元件程序流程图 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。 根据数字显示电子温度表电路原理图，用单片机最小系统板、动态数码显示模块电路和 LM35 测温模块电路，搭接 LM35 数字显示电子温度表电路，如图所示。 (4) 编程。 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”。 3　 修改数字电压表程序，要求能显示3位温度值，无小数点。 (5) 仿真调试程序。 (6) 下载程序，验证功能。 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. 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】 · 其他温度传感器 (1) 集成数字温度传感器 (DS18B20） 图中所示是集成数字温度传感器 DS18B20,DS18B20 是 1 - Wire (即单总线) 器件，具有线路简单、体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，线路简单，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度传感器，使用十分方便。 1 脚 (GND): 电源地端。 2 脚 (DQ): 数字信号输入 / 输出端。 3 脚 (VDD): 外接供电电源输入端。 · DS18B20 的特点： ① 只要求一个端口即可实现通信。 ② 在 DS18B20 中的每个元件上都有独一无二的序列号。 ③ 实际应用中不需要外部任何元件即可实现测温。 ④ 测量温度范围为 - 55~ + 125℃。 ⑤ 数字温度表的分辨率可以设定为 9~12 位。 ⑥ 内部有温度上、下限警告设置。 (2) 热电偶 热电偶是一种感温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成电信号，通过电气仪表 (二次仪表) 转换成被测介质的温度。图中所示为热电偶实物图。 · 热电偶的特点 ① 装配简单，更换方便。 ② 压簧式感温元件，抗振性能好。 ③ 测量精度高。 ④ 测量范围大 (-200~1300℃, 特殊情况下为 - 270~2800℃)。 ⑤ 热响应时间快。 ⑥ 机械强度高，耐压性能好。 ⑦ 耐高温，可达 2800℃。 ⑧ 使用寿命长。 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　 LM35 温度传感器的输出电压与温度的关系是什么？ 2　 DS18B20 的特点有哪些？ 3　 在制作数字显示温度表时，运算放大器 LM324 的作用是什么？ 4　 热电偶的测量范围是多少？ 5　 简述 LM35 温度传感器的特点。 【分组讨论】 讨论不同温度传感器在不同应用场景中的选择。分析在制作数字显示温度表时，如何提高测量的准确性。 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. 知识准备 2. 任务实施 3. 其他温度传感器 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 $$