簡易數(shù)字電壓表教案

1、文檔編碼 : CL6P4O7Q8N5 HO2D10H6T1Q2 ZW4W8N6C4B8課程名稱學(xué)習(xí)好資料歡迎下載120 智能電子電路設(shè)計(jì)與制作課程總學(xué)時(shí)課程總學(xué)分8 教學(xué)項(xiàng)目名稱簡易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目學(xué)時(shí)20 教學(xué)項(xiàng)目性質(zhì)必修項(xiàng)目、理實(shí)一體化副教授楊永（）張洪明（）孫岐峰（）潘漢懷（）馬勇（）羅時(shí)書（）職稱任課老師同學(xué)通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí), 把握 MEGA16 的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用,會(huì)依據(jù)一般的模擬與數(shù)字轉(zhuǎn)換要求,設(shè)計(jì)電路原理圖；會(huì)依據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換的原理正確使用與設(shè)置與 A/D 相關(guān)的寄存器；把握 A/D 轉(zhuǎn)換的 三個(gè)子程序編寫原就即,初始化子程序、數(shù)據(jù)讀取子程序及數(shù)據(jù)處 理子程序,

2、會(huì)依據(jù)項(xiàng)目要求的精確值把數(shù)據(jù)合理地顯示；會(huì)依據(jù)項(xiàng) 教學(xué)目標(biāo)與要求 目要求的電路板大小及安裝環(huán)境設(shè)計(jì)把握電路板的大小、形狀；能 對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)軟件工具嫻熟使用；項(xiàng)目完成后,學(xué) 生完成作品仿真文件、硬件作品、項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)單、項(xiàng)目總結(jié)設(shè)計(jì) 文檔；本項(xiàng)目教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容有：1、 項(xiàng)目電路原理圖的詳細(xì)設(shè)計(jì)（要針對(duì)單片機(jī)的資源支配）2、 單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器位的意義 3、 A/D 轉(zhuǎn)換程序框架結(jié)構(gòu)的組成 本項(xiàng)目教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)容有：1、 A/D 與一般 I/O 口的功能轉(zhuǎn)換教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)2、 A/D 轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓含義 3、 A/D 初始化的子程序4、 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取 5、 Floa

3、t 型變量含義 6、 數(shù)據(jù)類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換 7、 10 位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在處理成習(xí)慣的十進(jìn)制數(shù)據(jù) 8、 數(shù)據(jù)拆分方法1、行動(dòng)導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)為主教學(xué)方法與手段2、任課老師可依據(jù)個(gè)人授課特點(diǎn)開展?fàn)庌q法等其他方法教學(xué) 3、小組學(xué)習(xí)、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載簡易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與制作教案第一節(jié)課（ 45 分鐘）一、新課導(dǎo)入（2 分鐘）數(shù)字量是運(yùn)算機(jī)能處理的量,但是自然界的許主要表達(dá)內(nèi)容, 模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的意義：多物理量都是模擬量,把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量是現(xiàn)在信息技術(shù)能廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)；二、本項(xiàng)目作品演示（10 分鐘）1、告知同學(xué)們,本項(xiàng)目作品的功能：液晶顯示；0-5V 的直流電壓測量范疇；

4、精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位；2、簡要表達(dá)電子產(chǎn)品把握電路的設(shè)計(jì)步驟：方案設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、電路 仿真、 PCB 圖設(shè)計(jì)、硬件裝配與調(diào)試、性能確定與設(shè)計(jì)文檔總結(jié)三、方案設(shè)計(jì)（5 分鐘）MEGA16 電壓測摸索頭液晶顯示重點(diǎn)表達(dá)實(shí)際探頭的應(yīng)用變 阻 器 模 擬 產(chǎn) 生 0-5V 的電壓量四、電路原理圖詳細(xì)設(shè)計(jì)（20 分鐘）1、MEGA16 的關(guān)于 A/D 轉(zhuǎn)換部分的管腳熟識(shí)（5 分鐘）與 PA 口共用8 路數(shù)據(jù)采集通道基準(zhǔn)電源端, 假如不用外部基準(zhǔn), 加電容濾波接地端與 VCC 端不能相差 0.3V 2、讓同學(xué)動(dòng)手對(duì) MEGA16 的 I/O 口進(jìn)行支配 （10 分鐘）學(xué)習(xí)好資料I/O 口歡

5、迎下載PA 口：已經(jīng)作為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換不能用作一般PC 口：用作 JTAGE 程序下載接口結(jié)論：液晶1602 只能有 PB、PD 口來驅(qū)動(dòng)（完成下表）E D0-D7 1602 對(duì)應(yīng)管腳/RS R/W MEGA16I/O資源3、原理圖設(shè)計(jì)分析（5 分鐘）五、本節(jié)課總結(jié)（8 分鐘）1、A/D 管腳2、顯示電路管腳支配（后面的驅(qū)動(dòng)程序要用到）3、重點(diǎn)同學(xué)遇到問題分析學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載簡易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與制作教案其次節(jié)課（ 45 分鐘）驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)一、 運(yùn)用以前學(xué)過的學(xué)問在液晶1602 指定位置顯示特定的字符（10 分鐘）同學(xué)可以在一行、兩行的指定位置對(duì)上述的數(shù)據(jù)字符顯示；老師可自己演示一下重要提示：

6、小數(shù)點(diǎn)前空一位,小數(shù)點(diǎn)后面空兩位；有的同學(xué)不能達(dá)到要求的,課后在連續(xù)練習(xí)；二、 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)（ 30 分鐘）1、概述（ 5 分鐘）A/D 初始化子程序（本次課重點(diǎn)）讀取 A/D 轉(zhuǎn)換值子程序A/D 轉(zhuǎn)換值處理子程序?qū)W習(xí)好資料 歡迎下載2、 A/D 模塊特點(diǎn)簡要概述,重點(diǎn)在基準(zhǔn)電壓、10 位數(shù)據(jù)、通道選擇、其次功能啟用單次啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換終止標(biāo)志、A/D 工作時(shí)鐘等； （5 分鐘）3、ADMUX （ 10 分鐘）基準(zhǔn)電源選擇位轉(zhuǎn)換通道選擇00000 通道 0 00、01、10、11 00001 通道 1 00010 通道 2 10 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)在16 位容器- 中如何裝載4、同學(xué)練習(xí)（ 5

7、 分鐘）練習(xí)題 1：基準(zhǔn)電壓選擇5V,數(shù)據(jù)右對(duì)齊、從通道0 輸入模擬電壓量練習(xí)題 2：基準(zhǔn)電壓選擇5V,數(shù)據(jù)左對(duì)齊、從通道1 輸入模擬電壓量練習(xí)題 3：基準(zhǔn)電壓選擇2.56V ,數(shù)據(jù)右對(duì)齊、從通道2 輸入模擬電壓量練習(xí)題 4：基準(zhǔn)電壓選擇5V,數(shù)據(jù)右對(duì)齊、從通道3 輸入模擬電壓量練習(xí)題 5：基準(zhǔn)電壓選擇2.56V ,數(shù)據(jù)右對(duì)齊、從通道4 輸入模擬電壓量重點(diǎn)提示：同學(xué)確定要在原顯示子程序的基礎(chǔ)上,新建一個(gè) 個(gè)初始化子程序中,寫入上述的對(duì)應(yīng)程序語句；三、本次課總結(jié)（5 分鐘）1、由總體設(shè)計(jì) - 詳細(xì)設(shè)計(jì) 2、三個(gè)子程序 3、ADMUX 寄存器A/D 初始化子程序名字,在這規(guī)范的程序名稱重點(diǎn)關(guān)注學(xué)習(xí)

8、好資料 歡迎下載簡易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與制作教案第三節(jié)課（ 45 分鐘）驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)一、 ADCSRA 寄存器1、其次功能與一般I/O 口之間的切換使用、A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘（ 5 分鐘）1 切換其次功能000：2 分頻； 001：2 分頻； 010：4 分頻0 是一般 I/O 口 011：8 分頻； 100：16 分頻； -128 分頻一般 I/O 口與其次功能口的切換（重點(diǎn)提示）A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)間 65-260us,所以 A/D 的時(shí)鐘需要把握一下；留意：在 A/D 初始化程序中,第一要關(guān)閉A/D 轉(zhuǎn)換的功能,然后才能對(duì)寄存器進(jìn)行設(shè)置老師 ：完成漢語編程,完整的 A/D 初始化程序編程： （5

9、分鐘）A/D 初始化程序名稱（） 關(guān)閉 A/D 的轉(zhuǎn)換功能；選擇基準(zhǔn)電壓源與模擬量輸入通道；啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換功能與 A/D 的時(shí)鐘分頻系數(shù)； 同學(xué)動(dòng)手：同學(xué)依據(jù) ADMUX與 ADCSRA 寄存器的描述, 練習(xí)編寫初始化程序（10 分鐘）參考程序：學(xué)習(xí)好資料5 分鐘）歡迎下載2、單次轉(zhuǎn)換與一次轉(zhuǎn)換終止等的處理（單 次 轉(zhuǎn) 換 控 轉(zhuǎn) 換 一 次 結(jié)制位 束把握位老師講解： 示范用“ 或” 規(guī)律功能編寫啟動(dòng)一次A/D 轉(zhuǎn)換的語句, ADCSRA|= （1ADSC ; 提示同學(xué)仍有沒有其他的語句能實(shí)現(xiàn)這樣的功能；比如： #define A/D_start ADCSRA|= （1 ADSC ;就可

10、以用前面的語句代替了,這給大型程序愛護(hù)修改帶來了便利；3、如何等待與判定一次 A/D 轉(zhuǎn)換終止（ 15 分鐘）難點(diǎn)內(nèi)容：同學(xué)最不好懂得的程序語句之一while.ADCSRA&1ADIF;老師要對(duì)過程演算一邊；二、本次課總結(jié)（ 5 分鐘）1、ADCSRA 寄存器的位功能2、兩句 C 語句的重點(diǎn)懂得3、這是讀取 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的子程序中的重要語句學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載簡易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與制作教案第四節(jié)課（ 45 分鐘）驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)一、 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（10 分鐘）老師： 10 位的二進(jìn)制數(shù)怎么裝入 16 位的儲(chǔ)備器中呢 . ADCH 與 ADCL 兩個(gè) 8 位的寄存器是A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果儲(chǔ)

11、存容器；二、怎么讀取呢（10 分鐘）重點(diǎn)內(nèi)容：讀取原就,先讀取低 8 位,然后再讀取高 2 位數(shù)據(jù)難點(diǎn)內(nèi)容：數(shù)據(jù)類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換AD_value=unsignedintADCL; AD_value|=unsignedintADCH& 0 x03 8; 老師：詳細(xì)說明ADCL是 8 位寄存器, AD_value 所以必需對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換；是事先定義的 16 位數(shù)據(jù)寄存器難點(diǎn)： 把 10 位數(shù)據(jù)合并裝入 16 位變量中,三、數(shù)據(jù)讀取子程序編程練習(xí)（20 分鐘）學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載數(shù)據(jù)讀取子程序名（） （同學(xué)練習(xí)編程） 定義一個(gè) 16 位整型變量,預(yù)備儲(chǔ)備轉(zhuǎn)換值 啟動(dòng)一次 A/D 轉(zhuǎn)換 等待這次 A/

12、D 轉(zhuǎn)換終止 讀取低 8 位 讀取高 2 位 合并成 10 位 返回 A/D 值 老師演示：單步操作,讓同學(xué)能看到AD_value的值參考：四、本次課總結(jié)（ 5 分鐘）1、強(qiáng)制數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 2、完整的數(shù)據(jù)讀取子程序 3、單步斷點(diǎn)調(diào)試,觀看變量值學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載簡易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與制作教案第五節(jié)課（ 45 分鐘）驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)一、 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的處理（重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容）1、同學(xué)要明白05V 的模擬電壓量與轉(zhuǎn)換成的10 位二進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系（15 分鐘）05V 的模擬量工作時(shí)鐘01023 的數(shù)字量MEGA16 的A/D 模塊基準(zhǔn)電壓5V 轉(zhuǎn)換的關(guān)系為：MEGA16 的 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換模

13、塊把基準(zhǔn)電壓分成平均 1024 份,每一份的數(shù)值是 5/1024=0.0048828125V ,轉(zhuǎn)換的結(jié)果是模擬輸入的電壓量是 0.0048828125 的多少份,這個(gè)多少份就是轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量；2、為什么要對(duì)數(shù)字量進(jìn)行處理（5 分鐘）這是由于, 我們最熟識(shí)的仍是十進(jìn)制的數(shù)值,數(shù)字量再轉(zhuǎn)換成人們數(shù)字的十進(jìn)制數(shù)值最終用液晶 3、數(shù)字量的處理過程（20 分鐘）數(shù)字量的處理就是把人們不熟識(shí)的二進(jìn)制 1602 直觀顯示出來；數(shù)字量處理的最終結(jié)果,是依據(jù)項(xiàng)目提出的要求精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位,這樣, 我們就知 道要顯示的數(shù)值是除小數(shù)點(diǎn)外,我們要把 3 個(gè)十進(jìn)制數(shù)字找出來送到 1602 的指定位置上顯 示；7 位

14、；難點(diǎn)內(nèi)容： float 型變量, 32 位二進(jìn)制數(shù)值,能表示小數(shù)點(diǎn)后 為什么要用到 float 型變量？這是由于： 01023 之間的二進(jìn)制數(shù)字量乘0.0048828125 的時(shí)候, 結(jié)果肯動(dòng)會(huì)帶小數(shù)點(diǎn)；依據(jù)實(shí)際的要求我們要舍棄小數(shù)點(diǎn)后面的一些數(shù)據(jù)；只保留小數(shù)點(diǎn)后2 位就可以了；數(shù)據(jù)處理子程序名稱（） 定義一個(gè) float 型變量；為什么？同學(xué)摸索定義一個(gè) int 型變量；為什么？同學(xué)摸索定義一個(gè)包含 3 個(gè)變量的字符數(shù)組；為什么？同學(xué)摸索把轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制量乘 0.0048828125 后賦給 float 型變量；數(shù)據(jù)含義是什么？把 float 乘 100 后型變量賦給 int 型變量； 要強(qiáng)制數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換,舍棄小數(shù)點(diǎn)后兩位以后的數(shù)據(jù),為什么？把“ 百位數(shù)據(jù)”、“ 十位數(shù)據(jù)”、“ 個(gè)位數(shù)據(jù)” 分拆后送到3 個(gè)字符數(shù)組中儲(chǔ)備；留意要變換成學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載ASCII 碼,為什么？ 參考：二、本節(jié)課總結(jié)