《LED流水燈的制作》課例設(shè)計

1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評與關(guān)注！ 項目名稱：LED流水燈的制作一、學(xué)習(xí)項目確定項目名稱：LED流水燈的的制作二、課例背景介紹課程目標(biāo)分析:單片機應(yīng)用技術(shù)是電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，旨在通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生舉辦本專業(yè)的高素質(zhì)勞動者和中級技術(shù)應(yīng)用性人才所必需的單片機系統(tǒng)的設(shè)計、裝配與調(diào)試所必備的知識與技能，其課程目標(biāo)主要為：Ø 了解單片機的組成和工作原理。Ø 能編寫常見的單片機應(yīng)用軟件代碼。Ø 能使用單片機仿真軟件進行輔助設(shè)計或仿真分析。Ø 能依據(jù)原理圖完成應(yīng)用系統(tǒng)的實物裝配。Ø 了解單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程。Ø

2、; 能借助網(wǎng)絡(luò)查找電子技術(shù)資料。Ø 其它方面的綜合職業(yè)能力如：合作、計劃、溝通等能力。項目分析：該項目是電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)單片機應(yīng)用技術(shù)課程的一個項目，本課例以制作LED流水燈為載體，選擇AT89C51為主要元件，著重從應(yīng)用角度制作一個具有一定功能的樣品，涉及單片機及其外圍電路設(shè)計、二極管單向?qū)ā⒀訒r程序、數(shù)據(jù)傳送指令、移位指令、轉(zhuǎn)移控制指令等多個知識，要求學(xué)生會使用PROTEUS軟件進行仿真調(diào)試，這些對學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)都會有較強的作用。同時由于該項目綜合有多個知識點及較全面的能力要求，故該項目可以作為本課程一個階段性的綜合項目。學(xué)生能力基礎(chǔ)分析：該項目是學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機應(yīng)用技術(shù)的

3、第二個入門項目。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過電子技術(shù)基礎(chǔ)，對半導(dǎo)體器件的性質(zhì)、集成電路的應(yīng)用有了一定的認識與了解，同時通過電子裝配的實訓(xùn)，在動手方面也已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)，學(xué)生自身具備完成本項目的基礎(chǔ)條件。在第一個項目“初識單片機”的基礎(chǔ)上但學(xué)生首次利用單片機制作一個實物電路，一定要想方設(shè)法培養(yǎng)他們求知的欲望和鉆研的興趣。前期知識與技能要求：計算機基本技能l 軟件的安裝與操作技能 l 上網(wǎng)查找資料的技能電子技術(shù)基礎(chǔ)知識l 模擬電路二極管、三極管等分立元件相關(guān)知識l 數(shù)字電路數(shù)碼管、譯碼、編碼、計數(shù)器等相關(guān)知識l 集成電路芯片相關(guān)知識電子電路制作與調(diào)試 l 萬用表、示波器、穩(wěn)壓電源等常用電子儀器儀表的使用l LE

4、D、電阻、電容等常用電子元件的識別與使用l 電子電路的焊接表1三、學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)定依據(jù)本項目的內(nèi)容特點、課程標(biāo)準的要求，設(shè)定如下學(xué)習(xí)目標(biāo)：類別目標(biāo)描述職業(yè)素養(yǎng)與能力知識與技能（知道什么）（會做什么）n 單片機如何控制燈的亮滅及閃爍時間n 如何使亮點移動n 如何設(shè)計和調(diào)用延時程序u 具備識別單片機的引腳與合理使用其功能的能力。u 能利用網(wǎng)絡(luò)資源解決問題。u 能高質(zhì)量安裝與調(diào)試簡單電路，具有排除簡單電路故障的能力。u 具備一定的文字說明能力。u 養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。u 有與人合作的團隊意識。過程與方法（要做什么）（達到什么）n 通過團隊合作，學(xué)會制定工作計劃與協(xié)作工作。n 通過仿真軟件，學(xué)會在虛擬環(huán)境

5、下進行電路模擬仿真實驗n .通過對工作過程中有關(guān)參數(shù)的記錄與反思，能正確撰寫項目工作報告。情感態(tài)度與價值觀（形成什么）（成為什么）n 組織合作學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)良好的合作意識與團隊精神。n 通過電路的安裝，形成嚴謹、規(guī)范的工作作風(fēng)和工作態(tài)度。表2四、學(xué)習(xí)任務(wù)描述（主體是“人”）學(xué)習(xí)過程（學(xué)習(xí)者）學(xué)習(xí)任務(wù)描述（強調(diào)過程）學(xué)生活動教師活動項目準備階段獲取資訊針對現(xiàn)在市場上很流行的五顏六色“跑馬燈”“霓虹燈”，我們決定讓我們的發(fā)光二極管（LED）也亮起來。1制作一個流水燈電路。2描述任務(wù)：用單片機控制八個LED從左到右依次點亮，循環(huán)不斷。談一談LED的應(yīng)用了解項目任務(wù)書的內(nèi)容描述工作任務(wù)制定計劃1討論電

6、路方案：2確定各階段的工作任務(wù)3確定人員的分工與協(xié)作。查一查1、單片機基本連接2、LED連接引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查找相關(guān)資料討論決策1、確定本項目實施中被采用的電路方案。2、講解基本指令功能及程序調(diào)用方法3、在Proteus 軟件中搭建模擬電路4、用Proteus 軟件編寫ASM 格式程序并編譯得到 HEX格式文件議一議聽一聽主持討論確定方案演示仿真項目實施階段合作實施1根據(jù)原理圖搭建實物電路。2編寫匯編程序源代碼并編譯通過。做一做指導(dǎo)調(diào)試檢查1通過編程器將HEX文件下載到AT89C51芯片中，通電觀察實際運行效果2編制有關(guān)項目說明文本。做一做指導(dǎo)答疑解惑項目完善階段交流評估1評價項目作品完成質(zhì)量。2

7、評價學(xué)習(xí)過程，評價形式：自我評價、小組互評、老師評價。說一說1制定學(xué)習(xí)成果評估標(biāo)準。2產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗技能。表3五、學(xué)習(xí)內(nèi)容組織（主體是“項目”）能力訓(xùn)練項目名稱對應(yīng)單項任務(wù)名稱擬實現(xiàn)的技能目標(biāo)需要掌握的知識點訓(xùn)練手段項目二LED流水燈任務(wù)一：單燈亮滅能夠進行單片機基本連接能夠用單片機控制單燈亮滅位操作指令SETB bitCLRB bitI/O口的使用二極管單向?qū)ㄐ詫㈨椖糠纸鉃閹讉€較小的、循序漸進的任務(wù)，輔之以Proteus軟件進行仿真教學(xué)，最后通過實物電路的裝配和調(diào)試實現(xiàn)做中學(xué)，學(xué)中做的目標(biāo)任務(wù)二：延時程序會編寫延時程序能夠使燈的狀態(tài)延時一段時間控制轉(zhuǎn)移指令DJNZ Rn,rel掌握寄存器A

8、,Rn的使用方法標(biāo)號及子程序調(diào)用任務(wù)三：亮點循環(huán)移動能夠設(shè)計LED顯示電路能夠編寫基于軟件延時的彩燈循環(huán)控制器的程序移位指令RL ARR A累加器A的使用表4六、教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)1創(chuàng)設(shè)項目的問題情景：如今，發(fā)光二極管（LED）廣泛應(yīng)用于社會生活，今天，我們的學(xué)習(xí)任務(wù)是要制作一個LED顯示電路，我們需要一個什么樣的信號才控制這個燈呢？2創(chuàng)設(shè)自主的學(xué)習(xí)情景：在課前的教學(xué)準備階段，要求各學(xué)習(xí)小組通過上網(wǎng)查閱電路的技術(shù)資料，了解AT89C51的外形、封裝、內(nèi)部電路原理、各引腳作用、二極管及其驅(qū)動電路的設(shè)計。學(xué)生學(xué)會上網(wǎng)查閱資料對于學(xué)生的后續(xù)自主學(xué)習(xí)能力的提高有重要作用。3創(chuàng)設(shè)交流的學(xué)習(xí)情景：在電路方案的確

9、定教學(xué)環(huán)節(jié)中，老師可以根據(jù)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)的情況，組織學(xué)生展示各自的學(xué)習(xí)成果，交流各小組對產(chǎn)品工作狀態(tài)的分析及確定的電路，通過仿真軟件對設(shè)計電路進行仿真測試，從而確定一個較完善與成熟的電路作為裝配電路，這一設(shè)計可以提高學(xué)生的探究能力。在方案的實施環(huán)節(jié)，每個項目學(xué)生分組實施，硬件電路的設(shè)計和軟件程序的編寫必須由專人實施。4創(chuàng)設(shè)協(xié)作的仿真情景：在企業(yè)的裝配線上，各崗位工種的工作任務(wù)不相同，但共同的目標(biāo)是完成產(chǎn)品的生產(chǎn)。在本項目的學(xué)習(xí)過程中可以創(chuàng)設(shè)這樣一個仿真企業(yè)工作的情景，每一個小組中的學(xué)生分別完成裝配過程中的一道或二道工序，合作完成產(chǎn)品的裝配，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識又提高了學(xué)生的責(zé)任意識，因

10、為每一道工序都會對最后的產(chǎn)品產(chǎn)生影響，每一個同學(xué)都要對這個產(chǎn)品負責(zé)。5創(chuàng)設(shè)評價的教學(xué)情景：小組評價：把各小組的產(chǎn)品貼上標(biāo)簽，各小組對其它各小組產(chǎn)品的裝配工藝及運行結(jié)果進行打分，最后進行匯總與平均，評定質(zhì)量最好的作品，并有學(xué)校收藏；小組學(xué)生自評與互評：學(xué)生自己評價學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)成果、小組成員（長）對其它成員的工作進行評價、老師的評價按一定權(quán)重折合得各同學(xué)本次工作的學(xué)習(xí)成績七、教學(xué)資源準備時間資源，4課時材料資源，元件名稱型號數(shù)量Proteus中的名稱單片機芯片AT89C511AT89C51晶振12MHz1CRYSTAL電容22pF2CAP電解電容22uF1CAP-ELEC發(fā)光二極管8LED-RE

11、D電阻2208RES電阻1K1RES設(shè)備資源，電烙鐵、萬能電路板、示波器、萬用表等信息資源，網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)功能、仿真軟件Proteus環(huán)境資源，計算機仿真室、電子裝配與調(diào)試室綜合實驗室資源使用策略分組合理使用表5八、教學(xué)過程實施教學(xué)步驟1：新項目的引入（教師講授）發(fā)光二極管（LED）廣泛應(yīng)用于社會生活。制作一個流水燈電路。要求基于軟件延時，用單片機控制八個LED從左到右依次點亮，循環(huán)不斷。教學(xué)步驟2：展示學(xué)習(xí)目標(biāo)（放幻燈片）LED顯示電路匯編指令硬件電路Proteus仿真軟件數(shù)據(jù)傳送指令位操作指令二極管及其驅(qū)動電路總線的使用繪制仿真電路編譯程序仿真調(diào)試控制轉(zhuǎn)移指令MOVSETBCLRDJNZ實物電路

12、制作程序下載和燒錄圖1學(xué)習(xí)目標(biāo)展現(xiàn)教學(xué)步驟3：指出本項目的學(xué)習(xí)過程（放幻燈片）LED流水燈項目分析項目控制要求設(shè)計單片機仿真電路學(xué)習(xí)相關(guān)指令用匯編語言編程并編譯仿真電路模擬調(diào)試搭建實物電路下載程序并燒錄實物電路調(diào)試監(jiān)控拓展與延伸圖2 項目學(xué)習(xí)過程教學(xué)步驟4：分析項目控制要求（教師引領(lǐng)，學(xué)生分析）1、任務(wù)要求介紹：設(shè)計制作基于軟件延時的循環(huán)彩燈控制器2任務(wù)要求分析：用單片機控制八個LED從左到右依次點亮，循環(huán)不斷。教學(xué)步驟5：根據(jù)項目控制任務(wù)，設(shè)計仿真電路（圖3）1、 元件清單元件名稱型號數(shù)量Proteus中的名稱單片機芯片AT89C511AT89C51晶振12MHz1CRYSTAL電容22pF

13、2CAP電解電容22uF1CAP-ELEC發(fā)光二極管1LED-RED電阻2208RES電阻1K1RES表6圖3 仿真電路單片機共有四組輸入輸出口共計32個引腳，每組8個，可以用來接常見的輸入設(shè)備如按鈕、鍵盤和輸出設(shè)備如發(fā)光二極管、數(shù)碼管等。P1口在我們這個試驗中扮演著重要的角色，從圖上可知，發(fā)光二極管是由P1口驅(qū)動的，l同時大家要注意，p1口的輸出級是漏級開路的的形式，所以它應(yīng)該外接上拉電阻以限制電流。教學(xué)步驟6：根據(jù)項目控制任務(wù)，學(xué)習(xí)相關(guān)指令和知識點。（教師講授，學(xué)生分析、回答、解決問題）單片機的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到流水燈循環(huán)點亮的現(xiàn)象，我

14、們還需要告訴單片機怎么來進行工作，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，來實現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅。軟件編程是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，是單片機學(xué)習(xí)的重點和難點。下面我們以最簡單的LED燈控制功能來介紹幾種軟件編程方法。任務(wù)一 單燈亮滅如何實現(xiàn)燈的亮滅？位操作指令SETB P1.0  CLR P1.0 如果要讓接在P1.0口的LED1亮起來，根據(jù)發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾?，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖剑?同理，接在P1.1P1.7口的其他7個LED的點亮和熄滅的方法同LED1。如果要

15、使同時接在P1口的八盞燈亮，可以逐條使用上述語句，但這樣太麻煩了，有沒有好一點的方法呢？可以采用如下指令MOV P0,#FFH 結(jié)合Proteus單片機仿真軟件觀察現(xiàn)象，重點觀察輸出端電平狀態(tài)的變化對燈狀態(tài)的影響（紅點為高電平，藍點為低電平）任務(wù)二 單燈閃爍在單片機的實時系統(tǒng)中，常常用到延時操作。實現(xiàn)延時方法有兩種：硬件延時和軟件延時。硬件延時是利用單片機的定時計數(shù)器功能來實現(xiàn)，不影響CPU效率，延時精確。本任務(wù)主要介紹軟件延時，其基本原理是讓計算機重復(fù)執(zhí)行一些無實際意義的指令，從而達到延時目的。延時功能可以通過編寫延時子程序?qū)崿F(xiàn)。該子程序模塊相對固定，適合于精確程度和效率要求不高的一些場合，

16、可以在一個程序中被反復(fù)調(diào)用，只需稍稍修改一些參數(shù)值也可實現(xiàn)不同時間的延時。上面剛才講的程序雖然在理論上可以讓燈閃爍一次，但在實際操作中你是看不到的，因為計算機的運算速度實在是太快了（作為單片機的指令的執(zhí)行的時間是很短，數(shù)量一般為微秒級），你的肉眼是看不出來這個燈眨了一下眼睛，所以我們還必須想辦法插入延時程序,讓亮滅的狀態(tài)再持續(xù)一段時間。延時程序是如何設(shè)計呢？下面具體介紹其原理：機器周期，就是機器訪問一次存儲器所用的時間；晶振周期，就是機器周期的來源，振蕩源的周期，一個機器周期包括12個晶振周期； 若按一個12M的晶振，T=1/f，晶振周期T1/12s，所以一個機器周期是1s 指令周期：單片機執(zhí)

17、行一條指令需要的時間。一個指令周期通常含有14個機器周期。各指令的機器周期數(shù)請參閱附錄A，例如MOV為單周期指令， DJNZ為雙周期指令。如果要求的閃爍時間間隔為0.2秒,流程圖如下模塊一：一秒延時子程序DELAY1S:MOV R5,#20D1:MOV R6,#20D2:MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D2DJNZ R5,D1RET 圖4DJNZ 為減1不為零指令。此程序采用三重循環(huán)結(jié)構(gòu)，先運行第5行代碼操作，每次減1，直到R7 減到0為止。再運行第六行代碼對 進行減1操作，若不為0則轉(zhuǎn)移到標(biāo)號 D1 處運行，此時將 R6 賦值再次進行減法內(nèi)循環(huán)。當(dāng)R6 減為0時，程序

18、運行到第7行轉(zhuǎn)到標(biāo)號 D1 處開始外循環(huán)。執(zhí)行的次數(shù)為R7,R6,R5的乘積，如R7=50,R6=100,R5=100總延時時間為2s ×R7×R6×R5= 2s ×50×100×100=1S說明：1. 模塊中R7,R6,R5為通用寄存器，取值范圍為12552. 可以改變循環(huán)嵌套的層數(shù)來實現(xiàn)更長或更短時間的延時3. 可以通過在調(diào)用前單獨對外層循環(huán)計數(shù)器賦值來實現(xiàn)多種延時時間。任務(wù)三 亮點循環(huán)移動RL A 這條指令的功能是：把累加器a中的內(nèi)容向左移動一位，最高位的內(nèi)容A7被移動到最低位A0，圖示如下：l 順便說一下累加器a，它

19、是單片機中的最常用的寄存器，大部分單操作數(shù)的指令都以a作為操作對象（例如rl a）；也有很多雙操作數(shù)指令的一個操作數(shù)取自a（例如mov a,#00h）；還有加、減、乘、除等算數(shù)指令的運算結(jié)果也經(jīng)常保留在a中，或者ab寄存器對中。l 所以我們的程序就可以這樣來實現(xiàn)啦：首先給a賦值，再輸出到p0；實現(xiàn)流水燈效果然后延時；接下來把a中的數(shù)進行左移。然后重復(fù)上面的過程就可以實現(xiàn)流水燈效果啦。教學(xué)步驟7：用匯編語言編程并編譯可以利用KEIL軟件實現(xiàn)（具體看項目一中的任務(wù)三）也可用Proteus自帶編譯功能實現(xiàn)。LED亮點循環(huán)左移的源程序代碼如下：ORG  0000H 

20、60;   MOV A,#0FEH        LOOP:  MOV P0,A   LCALL DELAY         RL A               AJMP LOOP      

21、60;   DELAY: MOV R6,#02H        DEL1:  MOV R5,#0FFH       DEL2:  DJNZ R5,DEL2        DJNZ R6,DEL1        RET      &

22、#160;        END 首先在源文件菜單下選擇添加刪除源代碼，出現(xiàn)如圖所示對話框，選擇目標(biāo)處理器和代碼生成工具如圖所示。并新建或選擇源文件并編輯（注意：加后綴名為ASM）。然后在同一菜單下選擇“全部編譯”。若編譯通過會自動生成后綴名為HEX格式的文件。圖5l 教學(xué)步驟8：仿真電路模擬調(diào)試Proteus 軟件中繪制仿真電路，然后雙擊單片機芯片，將生成的HEX格式的文件加載，最后按左下方的開始按鈕即可運行仿真，查看實驗效果。圖5教學(xué)步驟9：搭建實物電路仿真驗證通過后，我們就可以搭建實物電路教學(xué)步驟10：下載程

23、序并燒錄到AT89C51芯片中可以用USB單片機編程器下載程序Easy 51Pro.exe軟件使用 程序啟動后，會自動檢測硬件及連接，狀態(tài)框中顯示“就緒”字樣，表示編程器連接和設(shè)置均正常。否則請檢查硬件連接和端口設(shè)置。 把單片機芯片正確地放到編程器的相應(yīng)插座上，注意，芯片的缺口要朝向插座的把手方向。 芯片放好后，就可以對芯片進行讀寫操作了，讀寫操作按下面的步驟進行： 1、程序運行，請先選擇器件（點下選框） 2、用“打開文件”選擇打開要編寫的.HEX和BIN文件 3、用“保存文件”可以保存讀出來的文件 4、用“擦除器件”擦除芯片 5、用“寫器件”編程 6、用“讀器件”讀取芯片中的程序，加密的讀不出來 7、用“校驗數(shù)據(jù)”檢查編程的正確與否 8、用“自動完成”自動執(zhí)行以上各步驟 9、用“加密”選擇加密的級數(shù) 10、如果只需要燒寫程序到單片機上，在第一步打開文件以后可以直接按下“自動完成”，程序會自動執(zhí)行插除、寫器件、檢驗數(shù)據(jù)等操作，同時還可以自定義熱鍵，實現(xiàn)熱鍵操作，方便快捷。 教學(xué)步驟11：對學(xué)生所完成的項目進行質(zhì)量評價，具體評價方式如下表。（學(xué)生操作，教師評分）考核項目考核要求配分評分標(biāo)準扣分得分系統(tǒng)安裝1會正確識別元器件2按圖完整、正確及規(guī)范接線3焊點光滑，無虛焊3