《“流水灯”控制系统实验设计》案例

《“流水灯”控制系统实验设计》教学案例【教学内容】上海科技教育出版社《劳动技术》高二年级§Ⅰ：教案【教学目标】1．知识与技能：了解“流水灯”控制电路的基本工作原理，学会编写它的工作框图，学会用指令表达框图的要求。2．过程与方法：在学习控制系统实验设计的活动中，体验观察、思考、质疑、讨论、操作、调试的学习过程。学习控制电路设计的思维方法。3．情感态度与价值观：在学习活动中养成一丝不苟的学习态度，体验编写程序成功后的乐趣。【教学重点与难点】重点：“流水灯”控制电路的基本工作原理和编程方法。难点：控制电路的关键指令编写。【教学准备】已经了解了PIC12F629单片机引脚及其功能，知道其工作频率，学习了几条主要指令的用法。已经制作了“流水灯”控制电路的硬件部分。【教学过程】教学环节教师活动学生活动教学意图复习引入展示“流水灯”教具，演示它的功能。观察移动的发光二极管，灯光好象流水一样流动。让学生对“流水灯”有一个初步的感知。提出任务思考与讨论观察与思考讨论与操作灯之所以能像流水一样移动发亮，其实是一个一个轮流发亮。提出学习任务：设计制作流水灯。板书：流水灯控制系统实验设计打开当GP0是低电位，三极管V1截止，其连接着的发光二极管不亮当GP0是高电位，三极管V1饱和导通，其连接着的发光二极管亮，当GP0、GP1、GP2、GP4、GP5轮流是高电位时，对应的发光二极管分别发亮我们能否验证一下呢？从作品上取下单片机，用镊子一端碰电源正极Vdd另一端分别碰集成电路座子的GP0、GP1、GP2、GP4、GP5。灯的移动方向和发亮时间与碰促集成电路座子GP0、GP1、GP2、GP4、GP5之间的次序有何关系？请同学们边做边讨论。刚才同学们通过操作使得发光二极管发亮，现在我们要让程序（指令）来完成操作，先看动作次序的。结合框图0讲解：开始——灯全不亮——A组灯亮——B组灯亮——C组灯亮——D组灯亮——E组灯亮——结束。结合框图1讲解：上面分析各组灯仅仅是亮一次，由于灯像流水一样移动，需要不断的循环，所以我们作如下的改动，把E组灯亮以后的操作回到A组灯亮处，构成循环。为了使灯亮像流水一样移动，这就需要控制好灯发亮的时间，在这里我们加了延长灯亮的框图。下面我们把框图中的任务用指令替代表达，先看，除了最高两位外其各位对应单片机的各个引脚。要使灯全部不亮，用指令：CLRFGPIO表示输出端全部清零要使A组灯亮，用指令：MOVLW01HMOVWFGPIO依次类推，要使B组灯亮用指令：MOVLW02HMOVWFGPIO要使C组灯亮用什么指令，请同学们思考、讨论。接下来我们共同解决延时秒的框图。设计一个，这个子程序是由若干条指令组成，子程序名取为DELAY，因为执行每一条指令都需要时间，通过循环执行若干次，消耗若干时间，通过调用这个子程序，达到延时的目的。CALLDELAY要使整个程序周而复始的循环，用指令：GOTOMAIN整个体现了框图的动作要求根据已经掌握的知识，思考电路的工作原理。尝试从作品上取下单片机，用镊子一端碰电源正极Vdd另一端分别碰集成电路座子的GP0、GP1、GP2、GP4、GP5。通过观察，动手操作自己已经制作的作品，可以用不同次序碰促集成电路座子的GP0、GP1、GP2、GP4、GP5。同学边操作边讨论，并把操作中的现象进行归纳思考，然后回答问题看框图0，思考是否需要改进。如果需要改进，如何改？看框图1，再次思考有何需要改进的地方。如果需要改进，如何改？思考如果不加延时框图，则会产生什么现象？结合GPIO寄存器各位对应单片机的各个引脚，思考、讨论用哪一条指令合适。思考延时子程序中L1、L2、L3如何取值达到延时秒结合框图，罗列整个指令学生明白本节课的学习任务使学生明白二极管发亮与否是受到PIC12F629单片机引脚的控制。使学生明白电源代表着高电位，碰GP0、GP1、GP2、GP4、GP5，碰的次序不同，灯移动的方向也就不同。碰的时间长短，与灯亮的时间有关。把需要解决的问题转换到用框图来简洁表达。把框图的问题转换为指令问题。使学生理解主程序和子程序的调用与被调用的关系。理解子程序的结构以及延时时间与哪些参数有关。交流与评价根据主程序对各条指令口头运行一遍对整个程序有一个概貌的了解作业复习初始化指令和P129“流水灯”控制系统的开发流程为下一节课作准备Ⅱ：教案设计说明“流水灯”控制系统实验设计包含硬件和软件两大部分，本节课是在讲解完PIC12F629各引脚功能和指令、完成硬件的制作的基础上进行编写程序的设计，课时为45分钟。根据本节内容在整册教材和本章内容中的地位，我们作了本节课教学目标的制定：在硬件方面让学生了解“流水灯”控制电路的基本工作原理，软件方面让学生理解“流水灯”控制电路软件的编程框图以及如何把框图中的功能用指令来实现。由于本节课是整个“流水灯”控制系统实验设计的一部分，所以程序的开始部分、初始化部分在本节课中未作讲解，完整的程序放在下一节课中同程序的烧写一起进行。整个教学过程用解剖的方法，从硬件过渡到软件，让学生边观察边分析思考。教学中主程序和子程序的讲解占了较大的分量，为了使学生易于学习，结合框图要求，对指令进行分析（每条指令的功能在框图中一一对应）。在电路图上，为了突出主题，把系统中暂时不讲解的部分略去，使得整个单片机电路显得简洁。我曾经用单片机三路输出讲解单片机指令的设计运用，实验证明仅仅三路输出时，观察到的流水灯效果不太理想，本实验把三路设计成为五路输出，流水灯效果很好，在框图分析时，学生更容易接受和运用MOVLW0XXH和MOVWFGPIO指令。Ⅲ：教学反思通过本节课的教学，基本上达到了教学目标。学生通过用硬件上的碰触代替指令，明白了用指令进行控制的基本原理。这是本节课上的比较成功的方面。在分析指令时，对诸如DECFSZL3，1中涉及到的跳转比较生疏，在今后的教学中应该补充一些