《智能機器人與傳感器》教案課程單元設計11 - ADC MCP3002

PAGEPAGE2《傳感器技術與應用》一、教案頭本次課標題：觸覺相關--腕力傳感器：ADCMCP3002原理及應用授課班級16電子信息3-1上課時間課時：2上課地點知行樓5-413教學目標能力（技能）目標知識目標1、能使用MCP3002ADC芯片2、學會使用SPI協(xié)議進行通信3、學會閱讀MCP3002芯片的英文文檔4、會使用MCP3002python庫進行編程開發(fā)1、熟練掌握模擬轉數(shù)字芯片的工作原理：其中包括采樣定理；用天平來類比ADC框圖的工作原理；2、熟練掌握MCP3002數(shù)字輸出SPI協(xié)議的工作時序3、掌握英文文檔的閱讀理解4、熟練掌握此ADCPython庫函數(shù)的使用能力訓練任務及案例任務1：閱讀MCP3002芯片的英文文檔，解決問題(1)芯片管腳的功能及典型接法任務2：閱讀MCP3002芯片的英文文檔，解決問題(2)SPI讀取數(shù)據(jù)的時序任務3：安裝python的SPI庫函數(shù)：gitclone/doceme/py-spidev.git參考資料【1】郭彤穎，張輝，《機器人傳感器及其信息融合技術》，化學工業(yè)出版社，ISBN：9787122283658，2017年1月【2】賈海瀛,《傳感器技術與應用》，ISBN:9787040422658，高等教育出版社，2015年9月【3】TeroKarvinen,etc.,《Make:Sensors》,ISBN:9781449368104，O'Reilly，2016【4】KimmoKarvinenandTeroKarvinen,《GettingStartedwithSensors》,ISBN：9781449367084，MakerMedia,Inc.,2014【5】樹莓派官網(wǎng)：/【6】SPI庫下載地址:/doceme/py-spidev二、教學設計步驟教學內(nèi)容教學方法教學手段學生活動時間分配告知（教學內(nèi)容、目的）1.講解ADC的工作原理2.講解MCP3002芯片框圖3.引導學生閱讀英文文檔4.介紹SPI協(xié)議的原理教師主講多媒體聽講解3分鐘引入（任務項目）本課涉及到很多模擬量傳感器，例如可調(diào)電阻、溫度以及壓力等轉變?yōu)閿?shù)字量必須使用的數(shù)字模擬轉換模塊。通過對ADC模塊的編程操作，讓我們能對此類輸出模擬量的迅速轉變?yōu)閿?shù)字量，接入MCU進行進一步的計算處理教師主講多媒體聽講解5分鐘操練（掌握初步或基本能力）1.結合MCP3002DAC的英文文檔，了解其工作原理2.通過git源碼管理工具下載并安裝SPIpython庫py-spidev3.學習py-spidev庫的整體結構及函數(shù)的用法師生互動討論小組討論28分鐘深化（加深對基本能力的體會）庫函數(shù)py-spidev是從C庫轉到python的應用?？梢試L試對照SPI的時序圖，來理解C庫函數(shù)的實現(xiàn)。教師主講上機指導實際操作演示指導+實操20分鐘歸納(知識和能力)通過本課的學習，一共學習了兩個常用連接樹莓派及傳感器的協(xié)議：IIC及SPI。根據(jù)實際應用選擇不同的接口，例如如果輸入輸出口數(shù)目有限，顯然IIC（2線）比SPI（3線）要好。從傳輸速度來說，SPI（>30Mbps）要比IIC（<4Mbps）快些。師生互動小組討論討論小組討論6分鐘訓練鞏固拓展檢驗讓學生嘗試將更多MCP3002英文文檔內(nèi)容翻譯成中文，通過此專業(yè)英文的閱讀訓練，提高學生對芯片硬件資源的認識。師生互動實際操作演示指導+實操10分鐘總結通過本課學習，懂得如何使用MCP3002ADC進行模擬量到數(shù)字量的轉換，結合下節(jié)課的內(nèi)容，完成將壓力傳感器的模擬數(shù)值轉變?yōu)閿?shù)字量，提供給智能算法計算機器人手指握力的大小，從而讓機器手能抓取類似于雞蛋這樣脆的物體