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1、（科教版）十一年級(jí)勞動(dòng)技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)第四章 自動(dòng)控制基礎(chǔ)第四節(jié) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)例七寶中學(xué) 崔懿 一、 教學(xué)設(shè)計(jì)思路本節(jié)內(nèi)容主要是應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的實(shí)例，本節(jié)主要介紹了用單片機(jī)控制夜明燈、自動(dòng)跟蹤小車(chē)等例子，通過(guò)應(yīng)用實(shí)例的設(shè)計(jì)將前幾節(jié)所學(xué)的知識(shí)綜合應(yīng)用，提高了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。本設(shè)計(jì)的基本思想是以學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐為主線，通過(guò)自制夜明燈及自動(dòng)跟蹤光電小車(chē)的設(shè)計(jì)使學(xué)生親身體驗(yàn)感受使用單片機(jī)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一般步驟。在具體教學(xué)過(guò)程中，考慮到是學(xué)生第一次應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)例開(kāi)發(fā)，對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程比較陌生，所以在自制夜明燈教學(xué)中采用以教師引導(dǎo)教學(xué)為主、學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)為輔的

2、方式。在設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)教師以情景分析的方式引導(dǎo)學(xué)生探究，把設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具體化，使學(xué)生條理清楚、更加容易參與到實(shí)踐活動(dòng)中來(lái)。在學(xué)生通過(guò)教師的引導(dǎo)，自身的實(shí)踐設(shè)計(jì)制作出作品后，再讓其總結(jié)歸納開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一般方法步驟，用以指引今后的設(shè)計(jì)。最后以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為主、教師答疑為輔的形式，進(jìn)行由學(xué)生自己設(shè)計(jì)光電自動(dòng)跟蹤小車(chē)的實(shí)踐練習(xí)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用步步為營(yíng)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型實(shí)驗(yàn)方式，老師設(shè)定幾個(gè)由簡(jiǎn)到難的階段性任務(wù)，帶領(lǐng)學(xué)生一步步實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能設(shè)計(jì)。本節(jié)內(nèi)容建議安排18課時(shí)。二、 教學(xué)目標(biāo)1. 知識(shí)與技能：（1）了解單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程，初步學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的編程（2）初步學(xué)會(huì)匯編源程序，了解模擬調(diào)試的方法，初步學(xué)會(huì)源程序的燒寫(xiě)方

3、法（3）初步學(xué)會(huì)用單片機(jī)完成一些簡(jiǎn)單的智能控制2. 過(guò)程與方法（1） 通過(guò)實(shí)例分析，了解建模、編寫(xiě)程序、編譯燒寫(xiě)程序、硬件系統(tǒng)組裝等的過(guò)程（2） 通過(guò)操作使用，初步學(xué)會(huì)軟件的使用（3） 通過(guò)對(duì)光電自動(dòng)跟蹤小車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程，初步學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的智能控制的設(shè)計(jì)3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀（1） 通過(guò)程序分析，形成科學(xué)的、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、耐性工作態(tài)度（2） 通過(guò)具體實(shí)踐操作，形成理論聯(lián)系實(shí)際習(xí)慣及學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性三、 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：1.簡(jiǎn)單的編程2.源程序的匯編和燒寫(xiě)方法難點(diǎn)：1.編程格式正確編寫(xiě)2. 模擬調(diào)試的方法四、 教學(xué)器材 教具：夜明燈實(shí)驗(yàn)教具、電腦、MPLAB軟件、燒寫(xiě)器、光電自動(dòng)跟蹤小車(chē)教具 學(xué)具：

4、電子實(shí)驗(yàn)板、單片機(jī)、光敏電阻、電阻、繼電器、發(fā)光二極管、晶體三極管、焊接工具、萬(wàn)用表、示波器、自動(dòng)跟蹤小車(chē)套件、電腦、MPLAB軟件、燒寫(xiě)器五、 教學(xué)流程圖夜明燈的設(shè)計(jì)光電自動(dòng)跟蹤小車(chē)的設(shè)計(jì)程序的一般過(guò)程一般單片機(jī)應(yīng)用光電自動(dòng)跟蹤小車(chē)的制作六、 教學(xué)過(guò)程1. 夜明燈的設(shè)計(jì)（1）目標(biāo)呈現(xiàn)：設(shè)計(jì)一盞晚上會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮、白天會(huì)自動(dòng)熄滅的“自動(dòng)夜明燈”。（2）建模 a如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感光？ 光電傳感器 具體確定將要使用的光敏元件（例如：光敏電阻） b光敏電阻感知外界光的情況后用什么設(shè)備控制燈，如何使之成為夜明燈？ 使用單片機(jī)控制；程序控制時(shí)，設(shè)置為當(dāng)光敏電阻感知到光線暗時(shí)燈亮。 c如何用單片機(jī)控制燈的亮滅？

5、提示：考慮到實(shí)際操作時(shí)強(qiáng)弱電的分離，一般采用單片機(jī)輸出接口控制繼電器，用繼電器做燈的開(kāi)關(guān)。（3）硬件電路設(shè)計(jì) 指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)夜明燈電路。 根據(jù)設(shè)計(jì)的電路，說(shuō)明：在白天（光照強(qiáng)時(shí)）輸入信號(hào)為 電位； 輸出信號(hào)為 電位時(shí)，燈亮。（4）軟件設(shè)計(jì) a畫(huà)流程圖 b指導(dǎo)學(xué)生將流程圖分板塊轉(zhuǎn)化為具體程序，再組合為一段完整程序。 c程序的編譯、燒寫(xiě)（教師演示使用MPLAB軟件的方法、學(xué)生實(shí)踐練習(xí)）l 編輯源程序l 匯編源程序l 模擬調(diào)試源程序l 目標(biāo)程序的燒寫(xiě)（5）電路組裝與調(diào)試2. 回顧總結(jié)（1） 使用單片機(jī)進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程。接受任務(wù)明確任務(wù)，歸并要求劃分軟硬件硬件的設(shè)計(jì)與制作軟件的設(shè)計(jì)與制作調(diào)試程

6、序燒寫(xiě)研制完成（2） 記錄在設(shè)計(jì)過(guò)程中你的經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)。說(shuō)明：在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)后，不僅要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的梳理，提示學(xué)生及時(shí)進(jìn)行過(guò)程或方法的心得記錄也是一個(gè)不錯(cuò)的人文教育。或許一個(gè)靈感的突現(xiàn)，一次經(jīng)驗(yàn)的積累對(duì)今后的發(fā)展都有不錯(cuò)的指導(dǎo)意義。 3光電自動(dòng)跟蹤小車(chē)的設(shè)計(jì)：（1）目標(biāo)呈現(xiàn)：（教師演示）在“光電自動(dòng)循跡小車(chē)”上加裝一組PIC12F629控制探頭，使小車(chē)能對(duì)1030cm前的白色移動(dòng)物體進(jìn)行自動(dòng)跟蹤運(yùn)行。（2）建模 小車(chē)左右發(fā)射紅外光信號(hào)感知前方是否有白色物體，從而通過(guò)單片機(jī)控制小車(chē)的運(yùn)行。l 若小車(chē)的正前方有白色物體，小車(chē)前進(jìn)（兩輪均前進(jìn)）；l 若小車(chē)的左前方有白色物體，小車(chē)左轉(zhuǎn)（左輪停、右輪前

7、進(jìn)）；l 若小車(chē)的右前方有白色物體，小車(chē)右轉(zhuǎn)（左輪前進(jìn)、右輪停）。（3）單片機(jī)引腳功能分配說(shuō)明 （4）步步為營(yíng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)式實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：用單片機(jī)控制小車(chē)依次前進(jìn)一段時(shí)間、左轉(zhuǎn)一段時(shí)間、右轉(zhuǎn)一段時(shí)間實(shí)驗(yàn)二：控制GP0發(fā)射38KHZ方波信號(hào)，256周期實(shí)驗(yàn)三：GP0（右發(fā)射管）發(fā)射信號(hào)，若GP3接收到信號(hào)，小車(chē)右轉(zhuǎn)。再判斷，直到接收不到信號(hào)，車(chē)停實(shí)驗(yàn)四：自動(dòng)跟蹤小車(chē)的設(shè)計(jì)說(shuō)明：由于讓學(xué)生直接完成光電自動(dòng)跟蹤小車(chē)的完整設(shè)計(jì)，對(duì)于剛剛涉及單片機(jī)不久的他們來(lái)說(shuō)是件比較困難的事情。所以本設(shè)計(jì)將自動(dòng)跟蹤小車(chē)的這個(gè)大項(xiàng)目分解為幾個(gè)小任務(wù)，任務(wù)分布由易到難，每個(gè)任務(wù)是一個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，學(xué)生用12課時(shí)可完成。這樣學(xué)生可以

8、按照前期已學(xué)過(guò)的方法進(jìn)行一個(gè)個(gè)小設(shè)計(jì)，每次做一點(diǎn)、提高一點(diǎn)，逐步完成實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤小車(chē)的設(shè)計(jì)。 提示：左右發(fā)射管輪流發(fā)射信號(hào)(5) 拓展訓(xùn)練：你能將自動(dòng)跟蹤小車(chē)改變?yōu)楸苷闲≤?chē)嗎？七、 教學(xué)參考資料1. 實(shí)驗(yàn)一的參考程序：LIST P=12F629 #INCLUDE<P12F629.INC>M1 EQU 20H M2 EQU 21H M3 EQU 22H ORG 23H BCF STATUS,RP0 CLRF GPIO MOVLW07H MOVWFCMCON BSFSTATUS,RP0 MOVLW08H MOVWFTRISIO BCF STATUS,RP0 GOTOL11DELAY1

9、MOVLW09H MOVWFM1LOOP1 MOVLW0FFH MOVWFM2LOOP2 MOVLW0FFH MOVWFM3LOOP3 NOP NOP NOP NOP DECFSZM3,1 GOTOLOOP3 DECFSZM2,1 GOTOLOOP2 DECFSZM1,1 GOTOLOOP1 RETLW 0L11 BSF GPIO,4 BSF GPIO,5 CALL DELAY1 BCF GPIO,4 BSF GPIO,5 CALL DELAY1 BCF GPIO,5 BSF GPIO,4 CALL DELAY1 END2. 實(shí)驗(yàn)二的參考程序：LIST P=12F629 #INCLUDE<

10、;P12F629.INC>M1 EQU 20H ORG 23H BCF STATUS,RP0 CLRF GPIO MOVLW07H MOVWFCMCON BSFSTATUS,RP0 MOVLW08H MOVWFTRISIO BCF STATUS,RP0 L11 MOVLW0FFH MOVWFM1LOOP1 BSF GPIO,0 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP BCF GPIO,0 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DECFSZM1,1 GOTOLOOP1 END3. 實(shí)驗(yàn)三的參考程序：L

11、IST P=12F629 #INCLUDE<P12F629.INC>M1 EQU 20H M3 EQU 22H ORG 23H BCF STATUS,RP0 CLRF GPIO MOVLW07H MOVWFCMCON BSFSTATUS,RP0 MOVLW08H MOVWFTRISIO BCF STATUS,RP0 GOTOL11DELAY1 MOVLW0FFH MOVWFM3LOOP3 NOP NOP NOP NOP NOP DECFSZM3,1 GOTOLOOP3 RETLW 0L11 MOVLW0FFH MOVWFM1LOOP1 BSF GPIO,0 NOP NOP NOP

12、NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP BCF GPIO,0 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DECFSZM1,1 GOTOLOOP1 BTFSC GPIO,3 GOTO L1 CALL DELAY1 BTFSC GPIO,3 GOTO L1 BSF GPIO,4 BCF GPIO,5 GOTO L11L1 BCF GPIO,4 BCF GPIO,5 GOTO L11 END4. 實(shí)驗(yàn)四的參考程序：LIST P=12F629 #INCLUDE<P12F629.INC>M1 EQU 20H M2 EQU 21H

13、M3 EQU 22H ORG 23H BCF STATUS,RP0 CLRF GPIO MOVLW07H MOVWFCMCON BSFSTATUS,RP0 MOVLW08H MOVWFTRISIO BCF STATUS,RP0 GOTOL11DELAY1 MOVLW0FFH MOVWFM3LOOP3 NOP NOP NOP NOP NOP DECFSZM3,1 GOTOLOOP3 RETLW 0L1 BCFGPIO,5L11 MOVLW0FFH MOVWFM1LOOP1 BSF GPIO,0 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP BCF GPIO,0 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DECFSZM1,1 GOTOLOOP1 BTFSC GPIO,3 GOTO L2 CALL DELAY1 BTFSC GPIO,3 GOTO L2 BSF GPIO,4 GOTO L22L2 BCF GPIO,4L22 MOVLW0FFH MOVWF