简易数字电压表教案

1、文档编码 : CL6P4O7Q8N5 HO2D10H6T1Q2 ZW4W8N6C4B8课程名称学习好资料欢迎下载120 智能电子电路设计与制作课程总学时课程总学分8 教学项目名称简易数字电压表设计与制作项目学时20 教学项目性质必修项目、理实一体化副教授杨永（）张洪明（）孙岐峰（）潘汉怀（）马勇（）罗时书（）职称任课老师同学通过本项目的学习, 把握 MEGA16 的 A/D 转换模块的应用,会依据一般的模拟与数字转换要求,设计电路原理图；会依据 A/D 转换的原理正确使用与设置与 A/D 相关的寄存器；把握 A/D 转换的 三个子程序编写原就即,初始化子程序、数据读取子程序及数据处 理子程序,

2、会依据项目要求的精确值把数据合理地显示；会依据项 教学目标与要求 目要求的电路板大小及安装环境设计把握电路板的大小、形状；能 对电子产品设计过程中的相关软件工具娴熟使用；项目完成后,学 生完成作品仿真文件、硬件作品、项目设计任务单、项目总结设计 文档；本项目教学重点内容有：1、 项目电路原理图的详细设计（要针对单片机的资源支配）2、 单片机的 A/D 转换相关寄存器位的意义 3、 A/D 转换程序框架结构的组成 本项目教学难点内容有：1、 A/D 与一般 I/O 口的功能转换教学重点与难点2、 A/D 转换的基准电压含义 3、 A/D 初始化的子程序4、 A/D 转换数据的读取 5、 Floa

3、t 型变量含义 6、 数据类型的强制转换 7、 10 位二进制转换数据在处理成习惯的十进制数据 8、 数据拆分方法1、行动导向、任务驱动教学为主教学方法与手段2、任课老师可依据个人授课特点开展争辩法等其他方法教学 3、小组学习、培养团队合作意识学习好资料 欢迎下载简易数字电压表设计与制作教案第一节课（ 45 分钟）一、新课导入（2 分钟）数字量是运算机能处理的量,但是自然界的许主要表达内容, 模拟量转换成数字量的意义：多物理量都是模拟量,把模拟量转换成数字量是现在信息技术能广泛应用的基础；二、本项目作品演示（10 分钟）1、告知同学们,本项目作品的功能：液晶显示；0-5V 的直流电压测量范畴；

4、精确到小数点后两位；2、简要表达电子产品把握电路的设计步骤：方案设计、原理图设计、驱动程序设计、电路 仿真、 PCB 图设计、硬件装配与调试、性能确定与设计文档总结三、方案设计（5 分钟）MEGA16 电压测摸索头液晶显示重点表达实际探头的应用变 阻 器 模 拟 产 生 0-5V 的电压量四、电路原理图详细设计（20 分钟）1、MEGA16 的关于 A/D 转换部分的管脚熟识（5 分钟）与 PA 口共用8 路数据采集通道基准电源端, 假如不用外部基准, 加电容滤波接地端与 VCC 端不能相差 0.3V 2、让同学动手对 MEGA16 的 I/O 口进行支配 （10 分钟）学习好资料I/O 口欢

5、迎下载PA 口：已经作为模拟数字转换不能用作一般PC 口：用作 JTAGE 程序下载接口结论：液晶1602 只能有 PB、PD 口来驱动（完成下表）E D0-D7 1602 对应管脚/RS R/W MEGA16I/O资源3、原理图设计分析（5 分钟）五、本节课总结（8 分钟）1、A/D 管脚2、显示电路管脚支配（后面的驱动程序要用到）3、重点同学遇到问题分析学习好资料 欢迎下载简易数字电压表设计与制作教案其次节课（ 45 分钟）驱动程序设计一、 运用以前学过的学问在液晶1602 指定位置显示特定的字符（10 分钟）同学可以在一行、两行的指定位置对上述的数据字符显示；老师可自己演示一下重要提示：

6、小数点前空一位,小数点后面空两位；有的同学不能达到要求的,课后在连续练习；二、 A/D 转换程序设计（ 30 分钟）1、概述（ 5 分钟）A/D 初始化子程序（本次课重点）读取 A/D 转换值子程序A/D 转换值处理子程序学习好资料 欢迎下载2、 A/D 模块特点简要概述,重点在基准电压、10 位数据、通道选择、其次功能启用单次启动转换、转换终止标志、A/D 工作时钟等； （5 分钟）3、ADMUX （ 10 分钟）基准电源选择位转换通道选择00000 通道 0 00、01、10、11 00001 通道 1 00010 通道 2 10 位二进制数据在16 位容器- 中如何装载4、同学练习（ 5

7、 分钟）练习题 1：基准电压选择5V,数据右对齐、从通道0 输入模拟电压量练习题 2：基准电压选择5V,数据左对齐、从通道1 输入模拟电压量练习题 3：基准电压选择2.56V ,数据右对齐、从通道2 输入模拟电压量练习题 4：基准电压选择5V,数据右对齐、从通道3 输入模拟电压量练习题 5：基准电压选择2.56V ,数据右对齐、从通道4 输入模拟电压量重点提示：同学确定要在原显示子程序的基础上,新建一个 个初始化子程序中,写入上述的对应程序语句；三、本次课总结（5 分钟）1、由总体设计 - 详细设计 2、三个子程序 3、ADMUX 寄存器A/D 初始化子程序名字,在这规范的程序名称重点关注学习

8、好资料 欢迎下载简易数字电压表设计与制作教案第三节课（ 45 分钟）驱动程序设计一、 ADCSRA 寄存器1、其次功能与一般I/O 口之间的切换使用、A/D 转换的时钟（ 5 分钟）1 切换其次功能000：2 分频； 001：2 分频； 010：4 分频0 是一般 I/O 口 011：8 分频； 100：16 分频； -128 分频一般 I/O 口与其次功能口的切换（重点提示）A/D 转换的时间 65-260us,所以 A/D 的时钟需要把握一下；留意：在 A/D 初始化程序中,第一要关闭A/D 转换的功能,然后才能对寄存器进行设置老师 ：完成汉语编程,完整的 A/D 初始化程序编程： （5

9、分钟）A/D 初始化程序名称（） 关闭 A/D 的转换功能；选择基准电压源与模拟量输入通道；启动 A/D 转换功能与 A/D 的时钟分频系数； 同学动手：同学依据 ADMUX与 ADCSRA 寄存器的描述, 练习编写初始化程序（10 分钟）参考程序：学习好资料5 分钟）欢迎下载2、单次转换与一次转换终止等的处理（单 次 转 换 控 转 换 一 次 结制位 束把握位老师讲解： 示范用“ 或” 规律功能编写启动一次A/D 转换的语句, ADCSRA|= （1ADSC ; 提示同学仍有没有其他的语句能实现这样的功能；比如： #define A/D_start ADCSRA|= （1 ADSC ;就可

10、以用前面的语句代替了,这给大型程序爱护修改带来了便利；3、如何等待与判定一次 A/D 转换终止（ 15 分钟）难点内容：同学最不好懂得的程序语句之一while.ADCSRA&1ADIF;老师要对过程演算一边；二、本次课总结（ 5 分钟）1、ADCSRA 寄存器的位功能2、两句 C 语句的重点懂得3、这是读取 A/D 转换数据的子程序中的重要语句学习好资料 欢迎下载简易数字电压表设计与制作教案第四节课（ 45 分钟）驱动程序设计一、 A/D 转换数据寄存器（10 分钟）老师： 10 位的二进制数怎么装入 16 位的储备器中呢 . ADCH 与 ADCL 两个 8 位的寄存器是A/D 转换的结果储

11、存容器；二、怎么读取呢（10 分钟）重点内容：读取原就,先读取低 8 位,然后再读取高 2 位数据难点内容：数据类型强制转换AD_value=unsignedintADCL; AD_value|=unsignedintADCH& 0 x03 8; 老师：详细说明ADCL是 8 位寄存器, AD_value 所以必需对数据类型进行转换；是事先定义的 16 位数据寄存器难点： 把 10 位数据合并装入 16 位变量中,三、数据读取子程序编程练习（20 分钟）学习好资料 欢迎下载数据读取子程序名（） （同学练习编程） 定义一个 16 位整型变量,预备储备转换值 启动一次 A/D 转换 等待这次 A/

12、D 转换终止 读取低 8 位 读取高 2 位 合并成 10 位 返回 A/D 值 老师演示：单步操作,让同学能看到AD_value的值参考：四、本次课总结（ 5 分钟）1、强制数据类型转换 2、完整的数据读取子程序 3、单步断点调试,观看变量值学习好资料 欢迎下载简易数字电压表设计与制作教案第五节课（ 45 分钟）驱动程序设计一、 A/D 转换数据的处理（重点与难点内容）1、同学要明白05V 的模拟电压量与转换成的10 位二进制数之间的关系（15 分钟）05V 的模拟量工作时钟01023 的数字量MEGA16 的A/D 模块基准电压5V 转换的关系为：MEGA16 的 10 位 A/D 转换模

13、块把基准电压分成平均 1024 份,每一份的数值是 5/1024=0.0048828125V ,转换的结果是模拟输入的电压量是 0.0048828125 的多少份,这个多少份就是转换成的数字量；2、为什么要对数字量进行处理（5 分钟）这是由于, 我们最熟识的仍是十进制的数值,数字量再转换成人们数字的十进制数值最终用液晶 3、数字量的处理过程（20 分钟）数字量的处理就是把人们不熟识的二进制 1602 直观显示出来；数字量处理的最终结果,是依据项目提出的要求精确到小数点后两位,这样, 我们就知 道要显示的数值是除小数点外,我们要把 3 个十进制数字找出来送到 1602 的指定位置上显 示；7 位

14、；难点内容： float 型变量, 32 位二进制数值,能表示小数点后 为什么要用到 float 型变量？这是由于： 01023 之间的二进制数字量乘0.0048828125 的时候, 结果肯动会带小数点；依据实际的要求我们要舍弃小数点后面的一些数据；只保留小数点后2 位就可以了；数据处理子程序名称（） 定义一个 float 型变量；为什么？同学摸索定义一个 int 型变量；为什么？同学摸索定义一个包含 3 个变量的字符数组；为什么？同学摸索把转换的二进制量乘 0.0048828125 后赋给 float 型变量；数据含义是什么？把 float 乘 100 后型变量赋给 int 型变量； 要强制数据类型转换,舍弃小数点后两位以后的数据,为什么？把“ 百位数据”、“ 十位数据”、“ 个位数据” 分拆后送到3 个字符数组中储备；留意要变换成学习好资料 欢迎下载ASCII 码,为什么？ 参考：二、本节课总结