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单片机应用技能实训(C语言)教案项目10项目10 温度测试电路制作任务1 A/D、D/A转换器的使用方法一、案头任务学习AD、DA转换器的使用方法授课时间年 月 日授课班级教学形式讲授、讨论授课时数2课时教学用具教学资源项目制作成品或元件、课件课前准备教学目标1、理解ADC0808引脚及功能。2、掌握ADC与单片机的连接及应用编程。3、了解DA转换器的功能及DAC0832引脚功能。4、熟悉C语言软件包的制作。教学重点1、ADC0808与单片机的连接及应用编程。教学难点1、对ADC0808模数转换器应用的理解。教学过程1、通过对实际应用项目的讨论，引出项目任务。2、ADC0808引脚及功能。3、ADC0808与单片机的连接及应用编程。4、DAC0832引脚及功能。5、DAC0832与单片机的连接及应用编程。6、C语言软件包的制作。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、MCS-51单片机由几个逻辑功能单元组成？2、通过项目19的制作学习，单片机各功能单元是否都以用到？3、以同学们的理解，如何制作一个温度控制系统？本项目的终极目标是制作一个温度测试电路。提问导思导入通过项目19的制作学习，我们可以用单片机对数字量控制项目进行设计制作了，可是实际中许多控制是对模拟量进行的，比如电冰箱、电饭锅、电磁炉等。所以，在本项目中，我们学习A/D、D/A转换器的相关知识，从而能够进行模拟量控制。启发学习积极性讲授新课一、A/D转换器简介目前A/D转换器品种很多，8位的有ADC0808、ADC0809、AD570等，下面以ADC0808为例介绍AD转换器的引脚功能及其与单片机的连接。1、ADC0808的引脚功能ADC0808芯片是28脚双列直插封装，这些引脚根据功能可以分为三类引脚，分别是电源类5个、控制类7个和数据类16个。图12-2是ADC0808的逻辑符号。 图12-2（1）电源类引脚分别是：VCC（11脚）：电源正极。GND（13脚）：电源负极。Clock ：时钟输入端，典型频率为640KHz。VREF(+)、VREF(-)：正、负参考电压输入端。（2）控制类引脚分别是：START：转换启动信号，由低变高时，AD转换器复位，由高变低时启动AD转换。ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道选择端。ALE：地址锁存信号。使用时该信号可以和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。EOC：A/D转换结束信号。此信号常被用来作为中断申请信号。OE：允许输出信号高电平有效。（3）数据类引脚分别是：IN0IN7：8路模拟量输入端。OUT1OUT8 ：8位数字量输出端。2、ADC0808与单片机的连接图10-3是ADC0808与单片机的连接示意图。 图10-3按图10-3的接线方法，将通道IN0的模拟信号转换为数字信的A/D转换子程序如下：#include <intrins.h> /含_nop_()函数#include <reg51.h>sbit ADC_EOC=P20;sbit U3_2=P21;sbit U3_3_5=P22;sbit U3_6=P23;unsigned int zhjg;void ADC_zh() ADC_EOC=1; /为读EOC信号准备 U3_2=1; /为A/D转换准备 U3_3_5=1;U3_6=1; U3_3_5=0; U3_2=0; /使START、ALE端由0变1 _nop_(); _nop_();_nop_();/空操作等待ADC0808复位完成 U3_3_5=1; /使START由1变0，启动AD转换 U3_2=1; _nop_(); while(ADC_EOC=1);/等待转换开始 while(ADC_EOC=0);/等待转换结束 U3_3_5=0; U3_6=0; /使OE端为1 P0=0xff; /读转换结果准备 zhjg=P0; U3_3_5=1;U3_6=1;二、C语言软件包的制作在实际项目的制作编程中，常有一些函数在不同的项目中都能用到（比如项目6和本项目中都用到了数码管的动态显示函数），为方便编程，可以将通用函数制作成软件包。在项目编程时将该软件包保存于keil项目相同的文件夹中，在头文件中声明就可以直接使用了。软件包的制作其实很简单，下面以数码管显示函数软件包的制作为例说明软件包的制作步骤。/*（1）在通用函数前加入头文件及自定义部分*/#include <intrins.h> /含_nop_()函数#include <reg51.h>unsigned char code tab10 = 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /显示数字段码数组unsigned int dxsj; /待显示数据/*（2）编写通用函数*/void delay() /延时函数unsigned char i,j;for(i=2;i>0;i-)for(j=250;j>0;j-);void display() /显示函数unsigned char i,disp_buf4; /定义显示缓冲区unsigned int lssj; /临时数据disp_buf0 = dxsj/1000; /显示数据第3位（最高位）lssj=dxsj%1000;disp_buf1 = lssj/100; /显示数据第2位lssj=lssj%100;disp_buf2 = lssj/10;/显示数据第1位disp_buf3 = lssj%10;/显示数据第0位（小数点后第1位） for(i=0;i<4;i+) P1=tabdisp_bufi; if(i=2) P1=tabdisp_bufi&0x7f; P3=0x10<<i; delay(); /*（3）起名保存为 .h文件*/用多媒体展示图10-2，老师介绍各引脚功能。用多媒体展示图10-3，老师讲解各引脚的连接原理。详细介绍子程序关键指令的作用。课堂小结1、ADC0808引脚功能及用法。2、ADC0808与单片机的连接及应用编程。课后作业自我测评1题、2题、3题。任务2 温度测试电路硬件、软件设计一、案头任务温度测试电路硬件、软件设计授课时间年 月 日授课班级教学形式讲授、讨论授课时数2课时教学用具教学资源课件、单片机应用制作成品课前准备教学目标1、了解温度转换电路的工作原理。2、掌握A/D转换器的使用。3、掌握温度测试电路的整体构成。4、理解应用程序的编程思路。教学重点1、温度测试电路的整体构成。2、应用程序的编程思路。教学难点1、应用程序的编写思路。教学过程1、复习A/D转换器的使用方法。2、介绍项目任务要求。3、根据项目任务要求引导设计硬件电路。4、应用程序流程图绘制。5、应用程序设计。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、 检查学生出勤情况并做好记录。2、 调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、A/D转换器的作用是什么？2、如何启动A/D转换器DAC0808？提问导思导入本项目是一个比较综合性的项目制作，下面我们利用所学知识根据项目要求进行项目硬件电路设计。项目要求如下：应用单片机及温度传感器、A/D转换器、数码管等外围器件构成温度测试电路。要求用4位LED数码管来显示环境温度值，显示数值精确到小数点后一位。启发学习积极性讲授新课一、项目硬件电路设计1、电路构成方案设计根据项目要求，本项目硬件由单片机最小应用系统、温度转换电路（将温度转换为电压信号）、A/D转换电路和数字显示电路构成。2、电路设计根据电路构成方案，对各组成部分进行设计。温度转换电路由LM35及放大电路构成，如图10-9所示。A/D转换电路如图10-3所示。数字显示电路由4位一体的数码管采用动态显示方式显示温度值，如图10-10所示。将温度转换电路、AD转换电路及数字显示电路，根据实际情况，合理的组合在一起，即可设计出温度测试电路的硬件电路。3、元件选择 （1）复习晶振电路元件及复位电路元件的选择。（2）数字显示电路的元件的选择。（3）温度转换电路的元件选择：LM35为温度传感器；LM358为集成运放，与R19（12K）、R20（3K）、R21（12K）、R22（3K）构成5倍放大器。二、应用程序编写本项目的程序比较大，主要由AD转换子程序、数据处理子程序和显示子程序及主程序构成。主程序流程图如图10-5所示。 图10-5数据处理子程序的作用是将AD转换得到的温度数字量转换为十进制的温度值。经ADC0808转换后得到的数字量值为X，对应的温度值T为：T=由于单片机的算术运算指令都是整数运算，而我们又希望计算结果能够精确到小数点后一位，所以，编程时可采取下式进行数据计算。 10T= 经过上述运算后，得到10T的二进制数值，输出显示测量结果时，将小数点左移一位即是正常的数值。根据上述程序编写思路，编写程序如下：#include <Display.h> /数码管温度显示软件包#include <intrins.h> /含_nop_()函数#include <reg51.h>sbit ADC_EOC=P20;sbit U3_2=P21;sbit U3_3_5=P22;sbit U3_6=P23;unsigned int dxsj;unsigned int zhjg;void ADC_zh() ADC_EOC=1; /为读EOC信号准备 U3_2=1; U3_3_5=1;U3_6=1; /为A/D转换准备 U3_3_5=0; U3_2=0; /使START、ALE端由0变1 _nop_(); _nop_();_nop_();/空操作等待ADC0808复位完成 U3_3_5=1; U3_2=1; /使START由1变0，启动AD转换 _nop_(); while(ADC_EOC=1);/等待转换开始 while(ADC_EOC=0);/等待转换结束 U3_3_5=0; U3_6=0; /使OE端为1 P0=0xff; /读转换结果准备 zhjg=P0; U3_3_5=1; U3_6=1;void main()while(1)unsigned char i;ADC_zh(); /调用AD转换子程序dxsj=zhjg*200/51; /数据处理for(i=0;i<50;i+) /循环调用显示子程序50次display(); 老师和同学共同讨论电路构成方案。用多媒体分别展示图10-9、图10-3及图10-10，由老师对各组成部分图进行讲解。重点介绍数据处理子程序的编程思路。由老师和同学们共同进行各子程序的设计并整合各子程序，最后完成项目12的整体软件设计。课堂小结1、温度测试电路设计。2、相关指令复习。3、应用程序设计,关键是程序流程图设计。课后作业自我测评4题、5题。任务3 温度测试电路的计算机仿真一、案头任务温度测试电路的计算机仿真授课时间年 月 日授课班级教学形式老师演示、学生练习授课时数2课时教学用具教学资源机房、多媒体、相关课件课前准备教学目标1、温度测试电路的计算机仿真验证。2、提高工具软件的使用熟练程度。3、熟练相电路应用程序设计。教学重点1、温度测试电路设计的计算机仿真验证。2、程序编写与修改。教学难点1、仿真电路运行出错时的修改调试。教学过程1、proteus仿真电路绘制步骤复习。2、用keil进行程序汇编步骤复习。3、布置练习作业，学生进行练习并验证电路效果，老师进行指导。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、我们所设计的温度测试电路由几部分组成？提问导思导入本项目比较复杂，在进行仿真制作时可作些简化。温度传感器电路的任务是将0100的温度转换为05V的电压输出，在仿真电路中用一个电位器代替；ADC0808所需的时钟脉冲由方波信号发生器CLK1代替，下面就用计算机仿真验证上次课设计的硬件及软件的正确性和运行效果。启发学习积极性讲授新课一、使用proteus绘制仿真电路图的步骤参照图10-4进行仿真电路绘制。1、将所需元器件加入到对象选择器窗口电阻、电容、电解电容、按键、晶振的英文符号分别是“RES”、“CAP”“CAP-ELEC”、“BUTTON”、“CRYSTAL”；4位一体红色共阳数码管、方波信号发生器、电位器的英文符号分别是“7SEG-MPX4-CA”、“CLOCK”、“POT-LOG”；或非门使用的是74LS02。2、放置元器件至图形编辑窗口3、移动、删除对象和调整对象朝向4、放置电源及接地符号5、元器件之间的连线6、编辑对象的属性设置元件参数二、使用keil进行程序汇编的步骤1、源文件的建立输入完源程序后，保存该文件，注意必须加上扩展名.c。2、建立工程文件点击“Project-New Project”菜单，出现一个对话框，要求给将要建立的工程起一个名字，-。3、工程的设置在 OutPut 页面，勾选“ Creat Hex file”选项。4、编译、连接在设置好工程后，即可进行编译、连接。点击按钮，对当前工程中的文件进行编译然后再连接，生成目标代码。编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build页中，如果源程序中有语法错误，会有错误报告出现。三、布置作业学生练习，老师指导。1、温度测试电路仿真验证。2、仿真成功后，能否做出两路循环转换电路，看看程序需要修改哪些地方？在电脑上仿真试试。3、试一试，能否再增加一个按键，按下时，再进行温度测试。利用多媒体机房相关软件进行操作演示。讲解个步骤的含义。本项目的程序比较大，可在本次仿真之前进行录入保存，仿真时直接复制过来。课堂小结1、proteus的基本操作步骤。2、keil的操作步骤。3、温度测试电路的仿真验证。课后作业技能反复训练与思考题3题、4题。任务4 温度测试电路的制作与调试一、案头任务温度测试电路的制作与调试授课时间年 月 日授课班级教学形式学生动手操作、老师指导授课时数2课时教学用具 万用表、电烙铁等教学资源实训设备、电路制作成品课前准备温度测试电路PCB板、相关电子元件采购、准备。教学目标1、掌握项目相关元件的测试方法。2、掌握使用相关工具进行电路制作的操作方法。3、掌握使用仪表进行电路测试方法，提高仪表使用的熟练程度。4、掌握温度测试电路构成及硬件、软件调试。教学重点1、掌握相关元件测试方法。2、掌握温度测试电路构成及硬件、软件调试。教学难点1、电路调试中的故障查找。教学过程1、强调实训室操作规程，注意操作安全。2、温度测试电路各元件及使用工具简介。3、学生进行元件测试。4、分组进行硬件电路制作。5、分组进行硬件电路调试。6、根据硬件电路实际对应用程序进行修改并进行运行调试。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、温度转换电路由哪些元件构成？2、如何对数码管进行简单测试？提问导思导入 强调操作纪律及操作安全注意事项。本项目比较复杂，也本课程的最后一个项目，我们用PCB板进行硬件制作，同学们在2学时内完成项目制作调试，期待同学们成功展示作品的时刻。由学生分组展开实际操作。建议每组2人，最好每组不超过3人。启发学习积极性项目制作一、认识项目相关元件及元件测试1、复习电阻、电容、按键等元件测试方法并进行操作练习。2、复习数码管的测试方法并进行测试。二、按元件高低层次依次进行插装与焊接1、电阻元件的插装与焊接。 2、晶振、电容插装与焊接。3、各种IC插座插装与焊接。 4、按键及数据线插座的插装与焊接。5、电解电容、LM35的插装与焊接。三、电路连接完成各元件的连接后，将电源线引出或将USB座焊接在电路板上，使用电脑上的5V电源。往届学生制作成品如下：四、硬件电路调试1、通电之前，先用万用表检查各电源线与地线之间是否有短路现象，测试各IC插座各脚对地电阻值并记录，分析各电阻值是否合理。若发现有不合理值，则要进行分析查找及处理。2、不插单片机芯片，接通电源，检查所有插座或器件的电源端是否有符合要求的电压值，如发现电压值偏离较多，应立即中断供电并检查处理。接地端电压是否为0V，测试40脚及20脚IC插座各脚对地电压并记录，分析各电压值是否合理。3、在不插上单片机芯片时，模拟单片机输出低电平（将P2对应引脚接地），检查相应的数码管是否能正常显示。4、将或非门74LS02、D触发器74LS74插入IC插座，测量其逻辑功能是否正常。5、测量LM358是否有正常输出电压，在正常室温时，其输出电压在1.3V左右。五、写入应用程序试运行学生动手实际操作，根据硬件电路实际对应用程序进行修改后，编译生成目标文件写入单片机芯片进行运行调试。运行正常后，再对应用程序进行修改以期能有更精确的温度测试结果输出。由学生动手操作，老师进行巡回指导，必要时进行示范操作。将所测试数据列表记录并妥善保存。项目制作小结1、元件测试方法。2、元件插装与焊接及电路连接。3、硬件电路调试。4、程序写入与运行调试。课后作业1、将项目制作调试时测试数据列表并分析。2、总结本项目制作中出现问题及解决方法。3、自我测评7题。