單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 教案 項(xiàng)目10 信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

教案1項(xiàng)目10信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（需求分析與方案設(shè)計(jì)）一、教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目項(xiàng)目10信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)授課學(xué)時(shí)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)所選教材《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》授課時(shí)間授課方式教學(xué)內(nèi)容信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（需求分析與方案設(shè)計(jì)）其他資源媒體資源微課，PPT，視頻，動(dòng)畫(huà)，職教云平臺(tái)，Keil軟件，Proteus軟件，51單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等環(huán)境資源嵌入式（單片機(jī)）實(shí)訓(xùn)室、教學(xué)一體機(jī)、職教云學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)1.具有一定的電路基礎(chǔ)知識(shí)。2.熟悉C語(yǔ)言基本語(yǔ)法。3.掌握51單片機(jī)I/O端口的結(jié)構(gòu)原理。認(rèn)知能力1.具有一定的電路閱讀分析和設(shè)計(jì)能力，能識(shí)別常見(jiàn)的電子元器件。2.具備C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)能力。3.具有使用51單片機(jī)I/O端口實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)設(shè)置與檢測(cè)的能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)1.喜歡網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，大多數(shù)同學(xué)能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)資源庫(kù)課程平臺(tái)的動(dòng)畫(huà)、視頻等相關(guān)數(shù)字資源，熟悉常用的網(wǎng)絡(luò)工具和軟件；對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用充滿好奇。2.對(duì)抽象概念畏難和抵觸，不喜歡枯燥的理論講解。教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)1.通過(guò)信號(hào)發(fā)生器現(xiàn)狀的調(diào)研和功能設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具備在信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)中提出新穎想法和解決方案的能力。2.通過(guò)調(diào)研匯報(bào)和需求分析，培養(yǎng)學(xué)生具備與他人合作、交流和分享經(jīng)驗(yàn)的能力。3.通過(guò)實(shí)際操作，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的實(shí)際能力。1.能闡述信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)原理。2.能說(shuō)明D/A轉(zhuǎn)換原理和作用。3.能使用DAC0832芯片完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。1.熟練運(yùn)用DAC0832芯片實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換。2.熟練地編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的模擬化。3.根據(jù)任務(wù)要求選擇適合的芯片及工作方式。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)D/A轉(zhuǎn)換原理和作用。2.DAC0832芯片實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。3.掌握數(shù)字信號(hào)的模擬化。難點(diǎn)單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路。DAC0832芯片多種模式的使用。教學(xué)方法教法任務(wù)驅(qū)動(dòng)教法、理虛實(shí)一體化教法、情景化教法、討論式教法、問(wèn)題引導(dǎo)教法學(xué)法自主式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)二、教學(xué)內(nèi)容思維導(dǎo)圖三、教學(xué)實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖信息化手段教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課程導(dǎo)入1.信號(hào)發(fā)生器概念和原理信號(hào)發(fā)生器一般是指能夠通過(guò)自身電路和程序自動(dòng)產(chǎn)生鋸齒波、三角波、方波、正弦波等模擬量電壓信號(hào)波形的電路。2.課前調(diào)研匯報(bào)安排分組匯報(bào)。職教云|討論：什么是信號(hào)發(fā)生器?職教云|討論：常見(jiàn)的信號(hào)發(fā)生器品牌和使用場(chǎng)景？（職教云詞云統(tǒng)計(jì)展示）組織調(diào)研匯報(bào)：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行課前調(diào)研匯報(bào)。討論總結(jié)&項(xiàng)目引入：總結(jié)點(diǎn)評(píng)討論和調(diào)研匯報(bào)內(nèi)容。查閱&回帖：手機(jī)上網(wǎng)查閱答案，參與討論回帖。觀看&回帖：結(jié)合本組調(diào)研情況，參與討論回帖。匯報(bào)&聆聽(tīng)&記錄：上臺(tái)按照小組制作的調(diào)研匯報(bào)PPT，進(jìn)行課前調(diào)研匯報(bào)。其他小組進(jìn)行思考記錄。聆聽(tīng)&思考&記錄通過(guò)對(duì)課程的簡(jiǎn)介，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。職教云/視頻/PPT項(xiàng)目引入1.項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)制作以MCS-51單片機(jī)為主控芯片，基于DAC0832的信號(hào)發(fā)生器原理，設(shè)計(jì)硬件電路，并編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器功能。2.D/A轉(zhuǎn)換的概念圖1典型D/A轉(zhuǎn)換器——DAC0832與前項(xiàng)目所學(xué)習(xí)的A/D轉(zhuǎn)換相反，D/A轉(zhuǎn)換是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換功能的器件被稱為D/A轉(zhuǎn)換器，是一種把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件。D/A轉(zhuǎn)換器被廣泛用于計(jì)算機(jī)函數(shù)發(fā)生器、計(jì)算機(jī)圖形顯示以及與A/D轉(zhuǎn)換器相配合的控制系統(tǒng)等應(yīng)用中。職教云|頭腦風(fēng)暴：DAC0832的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)有哪些？職教云|詞云統(tǒng)計(jì)：DAC0832的特點(diǎn)。實(shí)物展示&功能體驗(yàn)：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品展示。討論總結(jié)&知識(shí)引入：D/A轉(zhuǎn)換器種類繁多，按照二進(jìn)制數(shù)字量的位數(shù)劃分，有8位、10位、12位、16位D/A轉(zhuǎn)換器；按照數(shù)字量的數(shù)碼形式劃分，有二進(jìn)制碼和BCD碼D/A轉(zhuǎn)換器；按照D/A轉(zhuǎn)換器輸出方式劃分，有電流輸出型和電壓輸出型D/A轉(zhuǎn)換器。查閱&回帖：結(jié)合調(diào)研情況或上網(wǎng)查閱資料，參與討論回帖。觀看&記錄：觀看并記錄，思考信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)原理。同步體驗(yàn)：信號(hào)發(fā)生器樣機(jī)工作效果體驗(yàn)。討論&回帖：結(jié)合樣機(jī)結(jié)構(gòu)和功能體驗(yàn)，小組討論，參與回帖。聆聽(tīng)&思考：聆聽(tīng)老師總結(jié)，并思考功能實(shí)現(xiàn)方法。討論&回帖：小組回顧討論并參與職教云回帖。聆聽(tīng)&記錄：聆聽(tīng)講解并做好新知記錄。在課堂中，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)。利用網(wǎng)上搜索和實(shí)物展示激發(fā)學(xué)生的參與意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，使他們內(nèi)在地渴望獲取新知識(shí)，并養(yǎng)成勤于思考的良好習(xí)慣。職教云/實(shí)物/實(shí)物樣機(jī)極域課堂項(xiàng)目分析信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)引導(dǎo)討論：?jiǎn)l(fā)學(xué)生分組完成任務(wù)分析討論，確定設(shè)計(jì)總體方案。組織分享：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行討論成果分享。歸納總結(jié)：教師信號(hào)發(fā)生器的功能模塊組成，確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案。小組討論：根據(jù)信號(hào)發(fā)生器樣機(jī)，進(jìn)行小組討論，了解DAC0832的引腳說(shuō)明。分享&反思：小組代表分享本組討論結(jié)果并反思。聆聽(tīng)&記錄：學(xué)生明確系統(tǒng)方案。任務(wù)分析，能有效培養(yǎng)學(xué)生勤于思考，敏于發(fā)現(xiàn)，勇于發(fā)言，敢于表達(dá)的習(xí)慣。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)要求：使用DAC0832芯片，設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該信號(hào)發(fā)生器主要功能如下：1.能通過(guò)STC12C5A60S2單片機(jī)控制DAC0832芯片輸出不同波形的模擬信號(hào)；2.能通過(guò)波形切換按鍵切換輸出不同的模擬信號(hào)波形；3.能通過(guò)頻率設(shè)置按鍵調(diào)節(jié)輸出模擬信號(hào)的頻率。任務(wù)發(fā)布：發(fā)布本次項(xiàng)目具體內(nèi)容和功能。功能展示：根據(jù)任務(wù)要求依次在信號(hào)發(fā)生器實(shí)物上展示功能。聆聽(tīng)&記錄：聆聽(tīng)講解，知悉本次項(xiàng)目具體任務(wù)。觀看&思考：觀看老師演示，記錄演示流程并思考功能邏輯關(guān)系。任務(wù)明晰，引導(dǎo)學(xué)生明確本次項(xiàng)目具體內(nèi)容，幫助學(xué)生進(jìn)行功能梳理。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施1.DAC0832的信號(hào)發(fā)生器原理DAC0832芯片在進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，可以采用兩種方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。第一種方法是使輸入寄存器工作在鎖存狀態(tài)。第二種方法是使輸入寄存器工作在直通狀態(tài)。視頻播放：DAC0832信號(hào)發(fā)生器工作原理。強(qiáng)化提問(wèn)：常用一般使用DAC0832是通過(guò)哪種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存？為什么？（職教云）觀看&思考：觀看視頻內(nèi)容并做好思考記錄。思考&回復(fù)：根據(jù)新知內(nèi)容參與職教云討論。將原理結(jié)合實(shí)物進(jìn)行教學(xué)展示，強(qiáng)化實(shí)際效果，幫助理解信號(hào)發(fā)生器的原理。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)視頻項(xiàng)目實(shí)施2.DAC0832內(nèi)部功能原理DAC0832是一種典型的T型電阻網(wǎng)絡(luò)電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部功能原理如下所示：搶答提問(wèn)：DAC0832輸出的模擬量Vo與輸入的數(shù)字量B之間有什么關(guān)系？（職教云）知識(shí)講解：講解DAC0832基于內(nèi)部功能原理，可以實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)，輸出信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)的效果。思考&搶答：根據(jù)課前知識(shí)思考搶答。思考&聆聽(tīng)：結(jié)合DAC0832基于內(nèi)部功能原理，觀察并聆聽(tīng)。從簡(jiǎn)單問(wèn)題入手，了解學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，并梳理學(xué)生學(xué)習(xí)信心。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施3.DAC0832與單片機(jī)連接方法DAC0832有多種工作方式，不同的緩沖方式引腳連接也不相同?；仡櫶釂?wèn)：結(jié)合DAC0832內(nèi)部功能原理知識(shí)思考，為什么單緩沖方式是連接這幾個(gè)引腳？思考&討論：通過(guò)討論、查閱資料等方法思考并進(jìn)行回答?；仡櫱皩?dǎo)課程知識(shí)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。項(xiàng)目實(shí)施單緩沖方式通過(guò)連接、、、和和引腳，使得兩個(gè)鎖存器之一的輸入寄存器處于導(dǎo)通狀態(tài)，或者兩個(gè)寄存器同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，DAC0832就工作于單緩沖方式。引導(dǎo)思考：此種方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形嗎？新知講解：結(jié)合硬件實(shí)物，原理圖和原理動(dòng)畫(huà)講解DAC0832單緩沖方式。知識(shí)回顧：DAC0832內(nèi)部功能原理。討論&回顧：結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)，小組討論并進(jìn)行成果分享。觀看&聆聽(tīng)&記錄：觀看聆聽(tīng)老師講解分析，并做好知識(shí)記錄。聆聽(tīng)&思考：聆聽(tīng)老師講解，并回顧思考前期項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)。原理圖結(jié)合芯片原理講解，幫助學(xué)生理解難點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)原理動(dòng)畫(huà)項(xiàng)目實(shí)施雙緩沖方式此種方式下，DAC0832的操作分為兩步。首先，使輸入寄存器處于導(dǎo)通狀態(tài)，接收輸入數(shù)據(jù)；其次，使DAC寄存器導(dǎo)通，DAC寄存器從輸入寄存器的輸出端接收數(shù)據(jù)。在第二步中，輸入寄存器鎖存，只有DAC寄存器導(dǎo)通，此時(shí)在DAC0832數(shù)據(jù)輸入端寫入數(shù)據(jù)無(wú)意義。引導(dǎo)討論：但單緩沖與雙緩沖的方式有什么區(qū)別？提問(wèn)討論：兩種使用方案有和優(yōu)劣勢(shì)？你認(rèn)為哪種方案更具有普適性？查閱&討論：通過(guò)資料查閱等方法在職教云進(jìn)行討論。聆聽(tīng)&記錄：聆聽(tīng)老師講解，并做好記錄。討論&展示：小組討論，并展示本小組討論結(jié)果及原因。以探究討論開(kāi)始，著力培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力，結(jié)合圖形關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)方法和角色定位，完成難點(diǎn)突破。職教云PPT/項(xiàng)目實(shí)施4.D/A轉(zhuǎn)換器輸出波形信號(hào)原理根據(jù)需求分析任務(wù)，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量與輸入的數(shù)字量之間成正比關(guān)系，利用這一特點(diǎn)，通過(guò)程序控制STC12C5A60S2單片機(jī)向D/A轉(zhuǎn)換芯片輸出隨時(shí)間呈一定規(guī)律變化的數(shù)字量，D/A轉(zhuǎn)換芯片就可以輸出隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的波形，如方波信號(hào)、三角波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)、正弦波信號(hào)等。在本項(xiàng)目中，只輸出一路模擬量信號(hào)，根據(jù)前面的分析，選擇使用DAC0832芯片的單緩沖方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。任務(wù)分析：分析需求中的詳細(xì)要求，總結(jié)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出模擬量和數(shù)字量的關(guān)系。問(wèn)題提出：各種波形的產(chǎn)生主要受什么因素影響？方案講解：本項(xiàng)目中主要進(jìn)行一路模擬量信號(hào)的輸出，因此更適合采用單緩沖方式。仿真功能展示：通過(guò)Proteus仿真工具，采用DAC0832芯片進(jìn)行模擬量輸出的效果模擬。聆聽(tīng)&記錄：聆聽(tīng)講解分析并做好知識(shí)記錄。思考&討論：思考老師提出的問(wèn)題，進(jìn)行小組討論，并參與職教云回帖。方案記錄：理解本次項(xiàng)目方案，確認(rèn)方案選擇，做好方案記錄。理解&記憶：詳細(xì)了解單緩沖和雙緩沖的應(yīng)用場(chǎng)景，結(jié)合老師的講解在Proteus仿真工具中進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)理論分析、問(wèn)題討論、方案介紹，直至功能展示的流程，逐步解析難點(diǎn)知識(shí)，幫助學(xué)生逐層突破理論到實(shí)踐的難點(diǎn)。職教云PPT/Proteus/項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)1：繪制DAC0832輸入電路圖硬件方案設(shè)計(jì)：DAC0832輸入電路示意圖組織討論：?jiǎn)尉彌_方式實(shí)現(xiàn)DAC0832具體該如何連接？任務(wù)發(fā)布：繪制DAC0832輸入電路圖。教師點(diǎn)評(píng)：對(duì)各小組設(shè)計(jì)方案做點(diǎn)評(píng)，充分肯定學(xué)生的成果，總結(jié)并信號(hào)發(fā)生器硬件輸入電路圖。小組討論：組內(nèi)討論DAC0832的硬件結(jié)構(gòu)，并上傳職教云進(jìn)行討論。動(dòng)手繪制：在活頁(yè)對(duì)應(yīng)位置繪制DAC0832輸入電路圖。匯報(bào)方案：小組代表匯報(bào)繪制結(jié)果。1.設(shè)計(jì)電路有助于有效考察學(xué)生的創(chuàng)造性思維、分析綜合能力以及知識(shí)應(yīng)用能力。2.小組討論培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、鍛煉學(xué)生溝通交流的能力。PPT/職教云任務(wù)2：DAC0832的輸出電路知識(shí)講解：講解DAC0832的輸出電路注意事項(xiàng)，重點(diǎn)說(shuō)明運(yùn)放的反饋電阻可以通過(guò)RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可以外接反饋電阻。發(fā)起討論：組織學(xué)生進(jìn)行輸出電路的討論，說(shuō)出自己對(duì)DAC0832輸出電路的理解。聆聽(tīng)&記錄：跟隨老師一起學(xué)習(xí)并在相應(yīng)的活頁(yè)式講義中做好記錄，理解運(yùn)放的反饋電阻問(wèn)題。思考&討論：小組討論，說(shuō)出自己對(duì)于輸出電路的理解，鞏固新知。突出重點(diǎn)知識(shí)，將難點(diǎn)進(jìn)行講解刨析，讓學(xué)生能夠更好的理解知識(shí)。PPT/職教云項(xiàng)目評(píng)價(jià)功能考核：根據(jù)項(xiàng)目評(píng)分細(xì)則，對(duì)學(xué)生作品進(jìn)行項(xiàng)目功能考核，并評(píng)分、記錄測(cè)驗(yàn)：發(fā)布課堂測(cè)驗(yàn)題目項(xiàng)目考核：進(jìn)行項(xiàng)目考核并記錄成績(jī)，并記錄典型問(wèn)題。測(cè)驗(yàn)發(fā)布：引導(dǎo)學(xué)生完成職教云課堂測(cè)驗(yàn)題目。完成考核：完成任務(wù)考核。完成測(cè)驗(yàn)：在職教云中獨(dú)立完成課堂測(cè)驗(yàn)，將還存在疑問(wèn)的題目記錄下來(lái)。通過(guò)準(zhǔn)確合理，富有鼓勵(lì)性的考核和評(píng)價(jià)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。STM32CubeIDE工具/職教云/單片機(jī)小車平臺(tái)/賽道總結(jié)反思學(xué)生任務(wù)完成情況和存在問(wèn)題分析與解決考核反饋：對(duì)任務(wù)完成度進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分鼓勵(lì)學(xué)生的實(shí)踐結(jié)果，同時(shí)對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行反饋?？偨Y(jié)：總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。學(xué)生反思總結(jié)，跟隨老師匯總歸納本堂課的知識(shí)內(nèi)容，加深對(duì)新知識(shí)的理解和記憶。以準(zhǔn)確簡(jiǎn)練的語(yǔ)言，提綱挈領(lǐng)地總結(jié)歸納，培養(yǎng)其綜合概括能力。項(xiàng)目拓展課后任務(wù)-理論&實(shí)操理論知識(shí)點(diǎn)測(cè)試：課后測(cè)驗(yàn)實(shí)操：實(shí)現(xiàn)至少三種波形的生成和切換課后跟蹤：了解學(xué)生對(duì)本堂課知識(shí)的掌握情況，對(duì)個(gè)別同學(xué)予以單獨(dú)指導(dǎo)作業(yè)發(fā)布：1.通過(guò)職教云平臺(tái)發(fā)布課后知識(shí)點(diǎn)測(cè)試作業(yè)。2.波形實(shí)現(xiàn)：小組完成波形調(diào)試，至少實(shí)現(xiàn)三種，包含方波和三角波。3.安排學(xué)生做好實(shí)訓(xùn)室清潔衛(wèi)生。課后指導(dǎo):及時(shí)關(guān)注學(xué)生遇到的問(wèn)題進(jìn)行課后單獨(dú)指導(dǎo)。1.完成職教云上的課后作業(yè)。2.以小組為單位完成仿真電路的波形調(diào)試。3.將遇到的問(wèn)題記錄下來(lái)及時(shí)向老師進(jìn)行咨詢。課后實(shí)踐使教師及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，利于老師切準(zhǔn)學(xué)生“脈搏”，把握教學(xué)進(jìn)程職教云教學(xué)反思教案2項(xiàng)目10信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（仿真調(diào)試與軟件實(shí)現(xiàn)）一、教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目項(xiàng)目10信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)授課學(xué)時(shí)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)所選教材《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》授課時(shí)間授課方式教學(xué)內(nèi)容信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（仿真調(diào)試與軟件實(shí)現(xiàn)）其他資源媒體資源微課，PPT，視頻，動(dòng)畫(huà)，職教云平臺(tái)，Keil軟件，Proteus軟件，51單片機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等環(huán)境資源嵌入式（單片機(jī)）實(shí)訓(xùn)室、教學(xué)一體機(jī)、職教云學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)1.具有一定的電路基礎(chǔ)知識(shí)。2.熟悉C語(yǔ)言基本語(yǔ)法。3.掌握51單片機(jī)I/O端口的結(jié)構(gòu)原理。認(rèn)知能力1.具有一定的電路閱讀分析和設(shè)計(jì)能力，能識(shí)別常見(jiàn)的電子元器件。2.具備C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)能力。3.具有使用51單片機(jī)I/O端口實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)設(shè)置與檢測(cè)的能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)1.喜歡網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，大多數(shù)同學(xué)能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)資源庫(kù)課程平臺(tái)的動(dòng)畫(huà)、視頻等相關(guān)數(shù)字資源，熟悉常用的網(wǎng)絡(luò)工具和軟件；對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用充滿好奇。2.對(duì)抽象概念畏難和抵觸，不喜歡枯燥的理論講解。教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)1.通過(guò)信號(hào)發(fā)生器的仿真調(diào)試，深入理解信號(hào)發(fā)生器的工作原理，培養(yǎng)電路仿真調(diào)試的能力。2.通過(guò)信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生具備程序功能編寫和調(diào)試的能力。3.通過(guò)分組項(xiàng)目考核檢驗(yàn)的形式，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、合作開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的能力。1.能闡述信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)原理。2.能說(shuō)明D/A轉(zhuǎn)換原理和作用。3.能完成信號(hào)發(fā)生器的軟件實(shí)現(xiàn)。1.熟練運(yùn)用Proteus進(jìn)行電路仿真。2.熟練運(yùn)用信號(hào)發(fā)生器的各種波形算法實(shí)現(xiàn)波形輸出。3.熟練掌握軟件與硬件結(jié)合調(diào)試開(kāi)發(fā)。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)D/A轉(zhuǎn)換原理和作用。2.DAC0832芯片與51單片機(jī)的程序編寫。3.Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用。難點(diǎn)單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路。Proteus仿真軟件和Keil軟件的使用。教學(xué)方法教法任務(wù)驅(qū)動(dòng)教法、理虛實(shí)一體化教法、情景化教法、討論式教法、問(wèn)題引導(dǎo)教法學(xué)法自主式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)二、教學(xué)內(nèi)容思維導(dǎo)圖三、教學(xué)實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖信息化手段教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課程導(dǎo)入1.DAC0832接口仿真電路設(shè)計(jì)參考單片機(jī)引腳分配表中設(shè)計(jì)的引腳，繪制信號(hào)發(fā)生器仿真電路。項(xiàng)目參考：發(fā)布單片機(jī)引腳分配表，要求仿真電路參考表格要求完成繪制。職教云|討論：發(fā)布討論任務(wù)，要求每位同學(xué)將繪制的仿真電路上傳？（職教云詞云統(tǒng)計(jì)展示）查看提示：查看單片機(jī)引腳分配表，按照表中的要求完成電路圖的繪制。繪制&回帖：將繪制的電路圖上傳職教云討論，查看其他同學(xué)結(jié)果并學(xué)習(xí)。通過(guò)課程知識(shí)的提醒和回顧，讓學(xué)生能夠承上啟下，將知識(shí)貫通，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。職教云/視頻/PPT項(xiàng)目引入1.項(xiàng)目任務(wù)仿真電路繪制完成后，將SignalGenerator.HEX文件下載到仿真電路中進(jìn)行功能測(cè)試。2.測(cè)試情況記錄測(cè)試步驟如下：1.按下波形切換按鍵，觀察示波器上波形種類是否發(fā)生切換；2.使用頻率增加和頻率降低按鈕對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，觀察示波器上波形狀態(tài)是否發(fā)生變化。仿真運(yùn)行：講解信號(hào)發(fā)生器電路測(cè)試程序運(yùn)行流程。小組展示：抽選提交討論的小組進(jìn)行項(xiàng)目展示，演示信號(hào)發(fā)生器的仿真程序SignalGenerator.HEX文件測(cè)試流程。討論總結(jié)&任務(wù)發(fā)布：結(jié)合演示的結(jié)果，挑出重點(diǎn)注意問(wèn)題，提醒其他小組注意測(cè)試時(shí)的問(wèn)題，并將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題上傳討論。聆聽(tīng)&記錄：聽(tīng)取老師的講解，了解信號(hào)發(fā)生器測(cè)試程序的運(yùn)行流程。觀看&記錄：觀看并記錄，思考并掌握測(cè)試程序的操作過(guò)程。同步操作：信號(hào)發(fā)生器仿真電路同步運(yùn)行測(cè)試。討論&回帖：小組回顧討論并參與職教云回帖。聆聽(tīng)&記錄：聆聽(tīng)講解并做好新知記錄。在課堂中，通過(guò)實(shí)踐效果的演示，讓學(xué)生直觀的感受到知識(shí)的應(yīng)用和表現(xiàn)，讓學(xué)生能夠更好的理解抽象的理論知識(shí)。職教云/實(shí)物/實(shí)物樣機(jī)極域課堂項(xiàng)目分析信號(hào)發(fā)生器軟件設(shè)計(jì)引導(dǎo)討論：結(jié)合測(cè)試程序運(yùn)行流程，啟發(fā)學(xué)生分組完成任務(wù)分析討論，確定設(shè)計(jì)總體方案。組織分享：引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行討論成果分享。小組討論：根據(jù)信號(hào)發(fā)生器程序運(yùn)行流程和DAC0832芯片工作原理，確定軟件方案。分享&反思：小組代表分享本組討論結(jié)果并反思。任務(wù)分析，能有效培養(yǎng)學(xué)生勤于思考，敏于發(fā)現(xiàn)，勇于發(fā)言，敢于表達(dá)的習(xí)慣。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)要求：根據(jù)系統(tǒng)方案，結(jié)合硬件電路，設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器單片機(jī)軟件程序，至少包含如下信號(hào)類型：1.鋸齒波信號(hào)；2.三角波信號(hào)；3.方波信號(hào)；4.正弦波信號(hào)。任務(wù)發(fā)布：發(fā)布本次項(xiàng)目具體內(nèi)容和功能。功能展示：根據(jù)任務(wù)要求完成多種信號(hào)的程序?qū)崿F(xiàn)，依次在信號(hào)發(fā)生器仿真電路上展示功能。聆聽(tīng)&記錄：聆聽(tīng)講解，知悉本次項(xiàng)目具體任務(wù)。觀看&思考：觀看老師演示，記錄演示流程并思考功能邏輯關(guān)系。任務(wù)明晰，引導(dǎo)學(xué)生明確本次項(xiàng)目具體內(nèi)容，幫助學(xué)生進(jìn)行功能梳理。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施1.D/A轉(zhuǎn)換器模擬量波形生成方法DAC0832芯片的硬件結(jié)構(gòu)可知，DAC0832是8位D/A轉(zhuǎn)換器，其輸出模擬量信號(hào)強(qiáng)度與輸入數(shù)字量信號(hào)強(qiáng)度成正比，利用這一特點(diǎn)，就可以使用STC12C5A60S2單片機(jī)控制DAC0832芯片輸出特定波形的模擬量信號(hào)。波形分析：結(jié)合DAC0832芯片的硬件結(jié)構(gòu)，分析如何生成鋸齒波的模擬量信號(hào)。強(qiáng)化提問(wèn)：軟件如何實(shí)現(xiàn)當(dāng)輸出達(dá)到最大值后，復(fù)位為最小值，并往復(fù)執(zhí)行此過(guò)程？（職教云）聆聽(tīng)&思考：聽(tīng)取老師的知識(shí)講解，了解鋸齒波的生成原理，并做好思考記錄。思考&回復(fù)：根據(jù)新知內(nèi)容參與職教云討論。將原理結(jié)合現(xiàn)象進(jìn)行教學(xué)展示，強(qiáng)化實(shí)際效果，幫助理解產(chǎn)生鋸齒波的原理。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)視頻項(xiàng)目實(shí)施2.鋸齒波生成算法流程以STC12C5A60S2單片機(jī)P2端口為例，P2端口寄存器長(zhǎng)度為8位，也就是說(shuō)P2端口可以輸出個(gè)不同的數(shù)字量，范圍為0至255，將這些不同的數(shù)字量輸入DAC0832芯片，就算法講解：以P2端口為例講解鋸齒波算法實(shí)現(xiàn)邏輯，突出幅值變化的計(jì)算和實(shí)現(xiàn)。聆聽(tīng)&思考：認(rèn)真聽(tīng)取鋸齒波算法實(shí)現(xiàn)的邏輯，思考如何利用DAC0832的特性，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)鋸齒波信號(hào)輸出。從簡(jiǎn)單問(wèn)題入手，先引入算法的理論，結(jié)合流程圖方式進(jìn)行講解，培養(yǎng)學(xué)生的流程算法思維。職教云PPT/實(shí)物樣機(jī)項(xiàng)目實(shí)施可以使DAC0832輸出不同強(qiáng)度幅值的模擬量信號(hào)，值得注意的是，每個(gè)不同數(shù)字量輸入DAC0832的時(shí)間間隔，會(huì)使輸出模擬量信號(hào)產(chǎn)生不同的頻率。職教云|提問(wèn)：鋸齒波的跳變?cè)鯓油ㄟ^(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制？（職教云）繪制流程圖：完成鋸齒波生成算法的流程分析，引導(dǎo)學(xué)生思考算法實(shí)現(xiàn)流程圖的繪制，并要求上傳到職教云。總結(jié)|說(shuō)明：結(jié)合上傳的流程圖進(jìn)行講解分析，找出較好的同學(xué)鼓勵(lì)思考的成果。思考&搶答：根據(jù)講解的算法實(shí)現(xiàn)邏輯，結(jié)合自己的思考回答問(wèn)題。繪制&上傳：結(jié)合算法流程實(shí)現(xiàn)邏輯，繪制鋸齒波生成算法流程圖上傳職教云。思考&聆聽(tīng)：結(jié)合其他同學(xué)的流程圖和老師講解，理解實(shí)現(xiàn)的邏輯。職教云PPT/仿真軟件項(xiàng)目實(shí)施軟件算法分析由于STC12C5A60S2單片機(jī)P2端口寄存器為8位寄存器，最大值為255，根據(jù)鋸齒波生成算法流程，在鋸齒波生成時(shí)，波形的周期即為數(shù)字量從0疊加到255的時(shí)間，假設(shè)忽略D/A轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。引導(dǎo)思考：以P2端口輸出10Hz鋸齒波信號(hào)為參考，鋸齒波的周期如何計(jì)算？程序?qū)崿F(xiàn)：結(jié)合鋸齒波的生成算法，進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)的編寫演示，完成鋸齒波周期程序編寫。討論&回顧：結(jié)合前面的算法實(shí)現(xiàn)邏輯，根據(jù)8位寄存器的最大值255為條件，小組討論并進(jìn)行成果分享。觀看&記錄：觀看聆聽(tīng)老師講解和程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程，并做好知識(shí)記錄。結(jié)合軟件程序的編寫，將算法通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)，幫助學(xué)生理解抽象的算法知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的編程實(shí)現(xiàn)能力。職教云PPT/編程軟件原理動(dòng)畫(huà)項(xiàng)目實(shí)施程序流程圖設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)和頻率收到發(fā)生器按鍵的控制，具體工作邏輯如下：1.信號(hào)發(fā)生器上電時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)且無(wú)波形輸出；2.波形切換按鍵按下時(shí)，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生輸出不同類型的模擬量信號(hào)波形，初始信號(hào)頻率為1Hz，包括但不限于鋸齒波、方波、三角波和正弦波；3.選定輸出波形后，通過(guò)頻率增和頻率減按鍵可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)波形頻率調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)頻率步長(zhǎng)為10Hz。引導(dǎo)討論：根據(jù)鋸齒波的實(shí)現(xiàn)原理，其他波形輸出的實(shí)現(xiàn)方法是否一致？任務(wù)發(fā)布：發(fā)布軟件程序項(xiàng)目具體要求，說(shuō)明條件和結(jié)果，發(fā)布程序流程圖設(shè)計(jì)任務(wù)?？偨Y(jié)&評(píng)價(jià)：總結(jié)各小組完成的程序流程圖設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)不同小組的完成情況，鼓勵(lì)較差的小組繼續(xù)努力？查閱&討論：通過(guò)資料查閱等方法了解其他的波形信號(hào)實(shí)現(xiàn)方法。聆聽(tīng)&記錄：聆聽(tīng)老師發(fā)布的任務(wù)要求，根據(jù)要求完成程序流程圖的繪制。展示&聆聽(tīng)：聆聽(tīng)老師的總結(jié)，根據(jù)老師的評(píng)價(jià)情況反思程序流程圖的問(wèn)題。以探究討論開(kāi)始，著力培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力，結(jié)合圖形關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)方法和角色定位，完成難點(diǎn)突破。職教云PPT/項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)1：項(xiàng)目創(chuàng)建及源程序編寫1.啟動(dòng)KeiluVision軟件，創(chuàng)建新工程：SignalGen_學(xué)號(hào).UVPROJ。2.對(duì)工程的屬性進(jìn)行設(shè)置：目標(biāo)屬性O(shè)utPut選項(xiàng)卡中勾選“CreateHEXFile”。3.編寫源程序，文件命名為“SignalGen_學(xué)號(hào).c”，以C為擴(kuò)展名保存在工程文件夾中。4.編譯生成HEX文件。組織討論：項(xiàng)目創(chuàng)建及實(shí)現(xiàn)的過(guò)程要素是哪些？任務(wù)發(fā)布：發(fā)布編程任務(wù)，要求將指定的功能實(shí)現(xiàn)并運(yùn)行。教師點(diǎn)評(píng)：對(duì)各小組完成的項(xiàng)目架構(gòu)進(jìn)行查看和評(píng)價(jià)，指出風(fēng)格習(xí)慣不對(duì)的小組并指導(dǎo)。小組討論：組內(nèi)討論項(xiàng)目創(chuàng)建的要求和文件風(fēng)格，并上傳職教云進(jìn)行討論。編程實(shí)現(xiàn)：在項(xiàng)目中進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，按照指定功能實(shí)現(xiàn)測(cè)試程序。上傳截圖：各小組完成項(xiàng)目創(chuàng)建和程序編寫，并上傳對(duì)應(yīng)截圖。小組討論培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、鍛煉學(xué)生溝通交流的能力。PPT/職教云任務(wù)2：信號(hào)發(fā)生器調(diào)試與