《智能机器人与传感器》教案课程单元设计11 - ADC MCP3002

PAGEPAGE2《传感器技术与应用》一、教案头本次课标题：触觉相关--腕力传感器：ADCMCP3002原理及应用授课班级16电子信息3-1上课时间课时：2上课地点知行楼5-413教学目标能力（技能）目标知识目标1、能使用MCP3002ADC芯片2、学会使用SPI协议进行通信3、学会阅读MCP3002芯片的英文文档4、会使用MCP3002python库进行编程开发1、熟练掌握模拟转数字芯片的工作原理：其中包括采样定理；用天平来类比ADC框图的工作原理；2、熟练掌握MCP3002数字输出SPI协议的工作时序3、掌握英文文档的阅读理解4、熟练掌握此ADCPython库函数的使用能力训练任务及案例任务1：阅读MCP3002芯片的英文文档，解决问题(1)芯片管脚的功能及典型接法任务2：阅读MCP3002芯片的英文文档，解决问题(2)SPI读取数据的时序任务3：安装python的SPI库函数：gitclone/doceme/py-spidev.git参考资料【1】郭彤颖，张辉，《机器人传感器及其信息融合技术》，化学工业出版社，ISBN：9787122283658，2017年1月【2】贾海瀛,《传感器技术与应用》，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】树莓派官网：/【6】SPI库下载地址:/doceme/py-spidev二、教学设计步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知（教学内容、目的）1.讲解ADC的工作原理2.讲解MCP3002芯片框图3.引导学生阅读英文文档4.介绍SPI协议的原理教师主讲多媒体听讲解3分钟引入（任务项目）本课涉及到很多模拟量传感器，例如可调电阻、温度以及压力等转变为数字量必须使用的数字模拟转换模块。通过对ADC模块的编程操作，让我们能对此类输出模拟量的迅速转变为数字量，接入MCU进行进一步的计算处理教师主讲多媒体听讲解5分钟操练（掌握初步或基本能力）1.结合MCP3002DAC的英文文档，了解其工作原理2.通过git源码管理工具下载并安装SPIpython库py-spidev3.学习py-spidev库的整体结构及函数的用法师生互动讨论小组讨论28分钟深化（加深对基本能力的体会）库函数py-spidev是从C库转到python的应用。可以尝试对照SPI的时序图，来理解C库函数的实现。教师主讲上机指导实际操作演示指导+实操20分钟归纳(知识和能力)通过本课的学习，一共学习了两个常用连接树莓派及传感器的协议：IIC及SPI。根据实际应用选择不同的接口，例如如果输入输出口数目有限，显然IIC（2线）比SPI（3线）要好。从传输速度来说，SPI（>30Mbps）要比IIC（<4Mbps）快些。师生互动小组讨论讨论小组讨论6分钟训练巩固拓展检验让学生尝试将更多MCP3002英文文档内容翻译成中文，通过此专业英文的阅读训练，提高学生对芯片硬件资源的认识。师生互动实际操作演示指导+实操10分钟总结通过本课学习，懂得如何使用MCP3002ADC进行模拟量到数字量的转换，结合下节课的内容，完成将压力传感器的模拟数值转变为数字量，提供给智能算法计算机器人手指握力的大小，从而让机器手能抓取类似于鸡蛋这样脆的物体