2023年信息化精品教案精品讲义流速可控LED1.pdf
学习好资料 欢迎下载 教 案 课 题“流速”可控的 LED 设计 项目教学 目 标 知识目标 1、掌握单片机中定时器/计数器的工作原理；2、熟练掌握定时器初始值的计算方法；3、熟练掌握定时器/计数器初始化程序的设计。情感目标 培养学生团结合作意识，创新精神和自主学习的习惯。能力目标 1、能够搭建本项目的硬件电路；2、能够正确连接及调试单片机系统控制电路；3、能够熟练地使用伟福仿真器；教学重点 硬件电路的搭建及软件调试 教学难点 定时器延时程序的编写及调用 授课课时 4 课时 教学方法 视频演示法、理实一体化教学法、模拟仿真法和启发式教学法 教学及课 件设计思 路 根据本节教材内容和教学目标，将整个教学过程设为情境引入、项目分析、方案制定与实施、效果展示及检查评价、课后任务布置和教学拓展 6 大环节。在课件中结合电路图给出项目所用汇编源程序的编程思路，让学生能有一个清晰的的逻辑，从而能编写并调试出正确的程序。课外作业 通过网络观看教学视频，完成相应的自测题 教材、教辅 及参考资 料 1、单片机原理与应用项目式教程，机械工业出版社，邹显圣主编；2、单片机原理及应用，高等教育出版社，张毅刚主编；3、Proteus 电子电路设计及仿真，电子工业出版社，谢龙汉主编；教学准备 1、多媒体课件、实物展示；2、proteus 仿真软件；3、wave6000 集成调试软件 学习好资料 欢迎下载 教学进程 教学批注 一、情境引入，激发兴趣 教师通过展示一组现行业流水灯的应用图片作为本次项目的切入点，引发学生进行思考。导入项目，本项目通过单片机来完成“流速”可控的 LED。从这个简单的“流速”可控制的 LED 电路做起，使学生对单片机技术的定时器/计数器的工作模式、特点以及中断系统的工作方式、特点有一个最基本的认识，并掌握定时器/计数器、中断系统的基本工作过程以及在实际生活中的应用，激发学生学习单片机应用技术的兴趣。二、项目分析，设计流水灯硬件电路 本项目采用典型的单片机芯片AT89C51 进行控制，单片机 P1 口可以控制 8 个发光二极管的亮、灭状态。8 个发光二极管向左循环点亮，点亮速度分快、中、慢三个等级，分别由三个开关通过 P0.0、P0.1、P0.2 三个端口实现控制，从而实现 LED“流速”可控的效果。根据原理图，当 P0.0=0 时，对应的 LED 流速为快速（间隔时间为 0.5 秒）；当 P0.1=0 时，对应的 LED 流速为中速（间隔时间为 1 秒）；当 P0.2=0时，对应的 LED 流速为慢速（间隔时间为 1.5 秒）。硬件电路如图。在设计本项目控制原理的过程中要求使用软件查询、定时器定时的方法来实现流速可控。三、借助设备，操作 P1 口 8 路流水灯项目 学生有了学习的兴趣和对电路的感性认识后，才有学习任务的动 用实例来激发学生兴趣 提醒学生注意电路图的正确的绘制 自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编学习好资料 欢迎下载 力，引出任务。任务一：Protues 软件设计电路，wave6000 实验箱搭建硬件电路 参照给出的电路原理图在 Protues 软件中设计电路，教师先示范，将已经成形的作品利用软件的仿真功能给学生做演示，让学生能够直观看到最终的成果模型。指导学生完成电路图的绘制。并根据小组分工搭建硬件电路；小组长做好记录工作；锻炼学生的实践操作能力，激发学习主动性。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R1330R2330R3330R4330R5330R6330R7330R8330R910kR1010kR1110kX1CRYSTALC122pFC222pFC310uFR1210kD2LED-REDD1LED-YELLOWD3LED-GREEND4LED-BLUED5LED-BIRYD6LED-BIRGD7LED-BIGYD8LED-BIBY 任务二：分组讨论，画流程图编写程序 完成硬件电路的搭建后，安排任务二，引出本次课重点，并提出问题，如何才能让流动的发光二极管有不同的速度？是否能根据现有的知识水平编写流水灯程序，指导学生分组讨论。学生讨论发现，若要实现流速可控的效果，就要使流水灯延时的时间有长有短。延时的时间短，流水灯流动的速度就快；延时的时间长，流水灯流动的速度就慢。之前学习的软件延时的方法是通过 CPU 不断执行指令耗费时间实现的，这样，无疑增加了 CPU 的负担，无法在同一时间处理其他事务，而本项目延时的时间较长，不适合采用软件延时的方法，因此采用单片机的内部资源定时器/计数器来解决这个问题。知识要点：1、定时计数器内部结构 利用仿真软件设计电路，使学生能正确搭建硬件电路 通过分组讨论，让学生在讨论中解决问题，培养学生合作与创新精神。自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编学习好资料 欢迎下载 2、定时器/计数器的特殊功能寄存器（1）方式寄存器 TMOD GATE：选通门 GATE=1 时，只有 INTi（i=0 或 1）信号为高电平且 TRi=1 时，定时器/计数器才开始工作；GATE=0 时，只要 TRi=1，定时器/计数器就开始工作，而与 INTi 信号无关。C/T 计数器方式、定时方式选择位。当 C/T=0 时，设定为定时方式，计数脉冲来自内部时钟系统；当 C/T=1 时，设定为计数方式，计数脉冲来自外部引脚 T0、T1。M1，M0 工作模式控制位，具体见表所示。（2）控制寄存器 TCON TF1：定时器 T1 溢出标志。当定时/计数器 T1 产生溢出时，该位由硬件置 1，并申请中断（中断开放时）。进入中断服务程序后由硬件自动清零。GATE C/T M1 M0 C/T M1 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 GATE M0 IT0 自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编学习好资料 欢迎下载 注意：如果使用软件查询标志时，应当在标志有效（TF=1）后使用软件清除标志。TF0：定时器 T0 溢出标志。功能同 TF1 类似。TR1：定时器 T1 的运行控制位，由软件置 1 和清零。置 1 时，定时/计数器开始工作，清零时停止工作。TR0：定时器 T0 的运行控制位，功能同 TR1 类似。IE1：外中断 INT1 标志位。当检测到 INT1 脚上的电平由高电平变为低电平时，该位置位并请求中断。进入中断服务程序后，该位自动清除。IE0：外中断 INT0 标志位。功能同 IE1 类似。IT1：外中断 INT1 触发类型控制位。IT=1 时，为下降沿触发中断；IT=0 时，是低电平触发。IT0：外中断 INT0 触发类型控制位。功能同 IT1 类似。3、定时计数器的最大定时计数值 计数方式 方式 计数模 M 最大计数值 方式 0 13 位 Tmax=213=8192 方式 1 16 位 Tmax=216=65536 方式 2,3 8 位 Tmax=28=256 定时方式 方式 计数模 M 最大定时时间 Tmax（fosc=12MHz）方式 0 13 位 Tmax=8192*1us=8.192ms 方式 1 16 位 Tmax=65536*1us=65.536ms 方式 2,3 8 位 Tmax=256*1us=0.256ms 4、定时计数器的使用方法：（1）、初始化配置 确定工作方式 配置 TMOD 寄存器。根据任务需求，使用定时功能，即 C/T=0，定时工作方式与外部中断无关，GATE=0 自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编学习好资料 欢迎下载 本任务选择工作方式 1，定时时间最大（16 位计数结构），则M1=0、M0=1 设置 TMOD 寄存器 MOV TMOD,#10H 循环定时，单次定时时间为 100ms，则 0.5s 需要循环 5 次、1s需要循环 10 次、1.5s 需要循环 15 次。选择 6MHz 晶振,根据计算公式列方程 定时初值=216-定时时间/机器周期 =65536-100ms/2us=15536=3CB0H 故 MOV TH1，#03CH MOV TL1，#0B0H（2）启动定时器 启动定时器工作，配置 TCON 寄存器 配置 TCON 寄存器 用位指令“SETB TR1”置位 TR1，即可启动定时器，开始定时。（3）完成定时 如果 TF1=1，则认为完成定时。本任务需要循环定时，采用工作方式 1 需要手动重置初值。在学生理解了定时的原理和初始化的步骤后，引导学生将程序编写完整。参考源程序代码：ORG 0000H ;程序入口 LJMP MAIN ;指向主程序 ORG 0100H MAIN:MOV R2,#08H ;循环次数 MOV A,#0FEH MOV P0,#0FFH ;P0 口作为输入口，应先向端口写 1 CL EA ;关中断 定时器初始值的确定决定了延时的精度 编写好的程序 自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编学习好资料 欢迎下载 NEXT:JB P0.0,NEXT1 ;判断快速开关有无按下 MOV P1,A MOV R3,#02H ;置 0.5 秒循环初值 LCALL DELAY1 ;调用延时子程序 SJMP NEXT3 NEXT1:JB P0.1,NEXT2 ;判断中速开关有无按下 MOV P1,A MOV R3,#0AH ;置 1 秒循环初值 LCALL DELAY1 ;调用延时子程序 SJMP NEXT3 NEXT2:JB P0.2,NEXT ;判断慢速开关有无按下 MOV P1,A MOV R3,#0FH ;置 1.5 秒循环初值 LCALL DELAY1 ;调用延时子程序 NEXT3:RL A DJNZ R2,NEXT SJMP MAIN DELAY1:MOV TMOD,#10H ;置定时器 1 为工作方式 1 MOV TH1,#3CH ;置 100 毫秒定时器初值 MOV TL1,#0B0H SETB TR1 ;启动定时器 1 L1:JBC TF1,L2 SJMP L1 L2:MOV TH1,#3CH ;重置 100 毫秒定时初值 MOV TL1,#0B0H DJNZ R3,L1 RET END 自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编学习好资料 欢迎下载 任务三：完成 P1 口 8 路流水灯不同流速项目功能调试 完成硬件和软件设计后，接下来就是功能调试，引出任务三，教师要求学生独立完成程序在计算机中wave6000 环境下的输入，通过Wave6000 实验箱完成硬件的连接，并对程序进行调试。调试成功后运行程序，观察按键控制流水灯不同流速的效果。四、效果演示、检查评价 为了各小组共同学习、促进交流，教师要求每个小组将完成的结果演示，说说本组中的设计亮点。同时，教师对设计合理的优秀作品进行表扬，对存在问题的作品给予纠正和完善，总结本次课的重点和容易出现问题的知识点，解决难点，让学生对本部分内容有更深刻的理解并能够应用到实际中去。五、课后任务布置 为了巩固学习成果，教师要求学生利用课后时间通过网络教学综合平台，进行自主学习和项目知识的测试考核，然后通过平台的播客单元播放视频，要求学生在课后时间完成视频当中的拓展项目，然后上传到网络教学平台。六、教学反思 通过观察教学过程中学生的反应和学生调试程序的情况，发现这部分内容对于学生来讲有些难度，关键在于定时器初始化程序和之前学习过的条件判断转移指令的有机结合使用。在这方面，学生往往逻辑思路有些混乱，这就需要让学生多练习、多接触相应的算法。由简入繁，程序设计思维是一个累积的过程，绝对不可能一蹴而就。在教学过程中，要充分利用信息化教学技术，比如课前让学生利用网络去查找流水灯流动的一些算法；在课堂中充分利用多媒体课件和仿真软件的优势，让学生可以直观的看到程序运行后的结果；在课后充分利用网络，与学生进行互动，给学生一个良好的学习答疑的环境。有了的这些先进技术，让学生积极的参与进来，真正做到“做中教，教中学，学中练，练中做”！学生总结 教师总结 课外作业巩固所学 对本部分内容教学进行反思，在今后的教学过程应加强和注意什么问题 自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编学习好资料 欢迎下载 自主学习的习惯能够搭建本项目的硬件电路能力目标能够正确连接及调法理实一体化教学法模拟仿真法和启发式教学法根据本节教材内容和教项目所用汇编源程序的编程思路让学生能有一个清晰的的逻辑从而能编
