《“流水燈”控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計》案例

《“流水燈”控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計》教學(xué)案例【教學(xué)內(nèi)容】上?？萍冀逃霭嫔纭秳趧蛹夹g(shù)》高二年級§Ⅰ：教案【教學(xué)目標(biāo)】1．知識與技能：了解“流水燈”控制電路的基本工作原理，學(xué)會編寫它的工作框圖，學(xué)會用指令表達(dá)框圖的要求。2．過程與方法：在學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計的活動中，體驗(yàn)觀察、思考、質(zhì)疑、討論、操作、調(diào)試的學(xué)習(xí)過程。學(xué)習(xí)控制電路設(shè)計的思維方法。3．情感態(tài)度與價值觀：在學(xué)習(xí)活動中養(yǎng)成一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度，體驗(yàn)編寫程序成功后的樂趣?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)：“流水燈”控制電路的基本工作原理和編程方法。難點(diǎn)：控制電路的關(guān)鍵指令編寫。【教學(xué)準(zhǔn)備】已經(jīng)了解了PIC12F629單片機(jī)引腳及其功能，知道其工作頻率，學(xué)習(xí)了幾條主要指令的用法。已經(jīng)制作了“流水燈”控制電路的硬件部分。【教學(xué)過程】教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動教學(xué)意圖復(fù)習(xí)引入展示“流水燈”教具，演示它的功能。觀察移動的發(fā)光二極管，燈光好象流水一樣流動。讓學(xué)生對“流水燈”有一個初步的感知。提出任務(wù)思考與討論觀察與思考討論與操作燈之所以能像流水一樣移動發(fā)亮，其實(shí)是一個一個輪流發(fā)亮。提出學(xué)習(xí)任務(wù)：設(shè)計制作流水燈。板書：流水燈控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計打開當(dāng)GP0是低電位，三極管V1截止，其連接著的發(fā)光二極管不亮當(dāng)GP0是高電位，三極管V1飽和導(dǎo)通，其連接著的發(fā)光二極管亮，當(dāng)GP0、GP1、GP2、GP4、GP5輪流是高電位時，對應(yīng)的發(fā)光二極管分別發(fā)亮我們能否驗(yàn)證一下呢？從作品上取下單片機(jī)，用鑷子一端碰電源正極Vdd另一端分別碰集成電路座子的GP0、GP1、GP2、GP4、GP5。燈的移動方向和發(fā)亮?xí)r間與碰促集成電路座子GP0、GP1、GP2、GP4、GP5之間的次序有何關(guān)系？請同學(xué)們邊做邊討論。剛才同學(xué)們通過操作使得發(fā)光二極管發(fā)亮，現(xiàn)在我們要讓程序（指令）來完成操作，先看動作次序的。結(jié)合框圖0講解：開始——燈全不亮——A組燈亮——B組燈亮——C組燈亮——D組燈亮——E組燈亮——結(jié)束。結(jié)合框圖1講解：上面分析各組燈僅僅是亮一次，由于燈像流水一樣移動，需要不斷的循環(huán)，所以我們作如下的改動，把E組燈亮以后的操作回到A組燈亮處，構(gòu)成循環(huán)。為了使燈亮像流水一樣移動，這就需要控制好燈發(fā)亮的時間，在這里我們加了延長燈亮的框圖。下面我們把框圖中的任務(wù)用指令替代表達(dá)，先看，除了最高兩位外其各位對應(yīng)單片機(jī)的各個引腳。要使燈全部不亮，用指令：CLRFGPIO表示輸出端全部清零要使A組燈亮，用指令：MOVLW01HMOVWFGPIO依次類推，要使B組燈亮用指令：MOVLW02HMOVWFGPIO要使C組燈亮用什么指令，請同學(xué)們思考、討論。接下來我們共同解決延時秒的框圖。設(shè)計一個，這個子程序是由若干條指令組成，子程序名取為DELAY，因?yàn)閳?zhí)行每一條指令都需要時間，通過循環(huán)執(zhí)行若干次，消耗若干時間，通過調(diào)用這個子程序，達(dá)到延時的目的。CALLDELAY要使整個程序周而復(fù)始的循環(huán)，用指令：GOTOMAIN整個體現(xiàn)了框圖的動作要求根據(jù)已經(jīng)掌握的知識，思考電路的工作原理。嘗試從作品上取下單片機(jī)，用鑷子一端碰電源正極Vdd另一端分別碰集成電路座子的GP0、GP1、GP2、GP4、GP5。通過觀察，動手操作自己已經(jīng)制作的作品，可以用不同次序碰促集成電路座子的GP0、GP1、GP2、GP4、GP5。同學(xué)邊操作邊討論，并把操作中的現(xiàn)象進(jìn)行歸納思考，然后回答問題看框圖0，思考是否需要改進(jìn)。如果需要改進(jìn)，如何改？看框圖1，再次思考有何需要改進(jìn)的地方。如果需要改進(jìn)，如何改？思考如果不加延時框圖，則會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？結(jié)合GPIO寄存器各位對應(yīng)單片機(jī)的各個引腳，思考、討論用哪一條指令合適。思考延時子程序中L1、L2、L3如何取值達(dá)到延時秒結(jié)合框圖，羅列整個指令學(xué)生明白本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)使學(xué)生明白二極管發(fā)亮與否是受到PIC12F629單片機(jī)引腳的控制。使學(xué)生明白電源代表著高電位，碰GP0、GP1、GP2、GP4、GP5，碰的次序不同，燈移動的方向也就不同。碰的時間長短，與燈亮的時間有關(guān)。把需要解決的問題轉(zhuǎn)換到用框圖來簡潔表達(dá)。把框圖的問題轉(zhuǎn)換為指令問題。使學(xué)生理解主程序和子程序的調(diào)用與被調(diào)用的關(guān)系。理解子程序的結(jié)構(gòu)以及延時時間與哪些參數(shù)有關(guān)。交流與評價根據(jù)主程序?qū)Ω鳁l指令口頭運(yùn)行一遍對整個程序有一個概貌的了解作業(yè)復(fù)習(xí)初始化指令和P129“流水燈”控制系統(tǒng)的開發(fā)流程為下一節(jié)課作準(zhǔn)備Ⅱ：教案設(shè)計說明“流水燈”控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計包含硬件和軟件兩大部分，本節(jié)課是在講解完P(guān)IC12F629各引腳功能和指令、完成硬件的制作的基礎(chǔ)上進(jìn)行編寫程序的設(shè)計，課時為45分鐘。根據(jù)本節(jié)內(nèi)容在整冊教材和本章內(nèi)容中的地位，我們作了本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)的制定：在硬件方面讓學(xué)生了解“流水燈”控制電路的基本工作原理，軟件方面讓學(xué)生理解“流水燈”控制電路軟件的編程框圖以及如何把框圖中的功能用指令來實(shí)現(xiàn)。由于本節(jié)課是整個“流水燈”控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計的一部分，所以程序的開始部分、初始化部分在本節(jié)課中未作講解，完整的程序放在下一節(jié)課中同程序的燒寫一起進(jìn)行。整個教學(xué)過程用解剖的方法，從硬件過渡到軟件，讓學(xué)生邊觀察邊分析思考。教學(xué)中主程序和子程序的講解占了較大的分量，為了使學(xué)生易于學(xué)習(xí)，結(jié)合框圖要求，對指令進(jìn)行分析（每條指令的功能在框圖中一一對應(yīng)）。在電路圖上，為了突出主題，把系統(tǒng)中暫時不講解的部分略去，使得整個單片機(jī)電路顯得簡潔。我曾經(jīng)用單片機(jī)三路輸出講解單片機(jī)指令的設(shè)計運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)證明僅僅三路輸出時，觀察到的流水燈效果不太理想，本實(shí)驗(yàn)把三路設(shè)計成為五路輸出，流水燈效果很好，在框圖分析時，學(xué)生更容易接受和運(yùn)用MOVLW0XXH和MOVWFGPIO指令。Ⅲ：教學(xué)反思通過本節(jié)課的教學(xué)，基本上達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生通過用硬件上的碰觸代替指令，明白了用指令進(jìn)行控制的基本原理。這是本節(jié)課上的比較成功的方面。在分析指令時，對諸如DECFSZL3，1中涉及到的跳轉(zhuǎn)比較生疏，在今后的教學(xué)中應(yīng)該補(bǔ)充一些