物理項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)，用單片機(jī)控制四位數(shù)碼管顯示

陳松

本項(xiàng)目是利用單片機(jī)控制四位數(shù)碼管的顯示，根據(jù)任務(wù)的難易程度可分解為以下四個(gè)工作任務(wù)：

（1）復(fù)習(xí)回顧：一個(gè)數(shù)碼管的顯示;

（2）新課入門：四位數(shù)碼管顯示同一數(shù)字;

（3）新課提高：四位數(shù)碼管顯示不同數(shù)字;

（4）新課綜合：用單片機(jī)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管顯示電子時(shí)鐘。

【學(xué)習(xí)課時(shí)】

根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，項(xiàng)目預(yù)計(jì)學(xué)時(shí)16學(xué)時(shí)，其中復(fù)習(xí)回顧1學(xué)時(shí)，新課入門、提高、綜合分別為2學(xué)時(shí)、4學(xué)時(shí)、8學(xué)時(shí)，評(píng)價(jià)總結(jié)為1學(xué)時(shí)。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

（1）能正確理解數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描原理，掌握定時(shí)器在數(shù)碼管顯示方面的使用方法和技巧;

（2）能正確操作編程軟件、仿真軟件完成四位數(shù)碼管的各種顯示任務(wù);

（3）能在項(xiàng)目完成的過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。

【重點(diǎn)、難點(diǎn)】

數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描原理的理解，定時(shí)器的基本功能及編程。

【學(xué)情分析】

授課對象為電子技術(shù)班A組。該組學(xué)生前期已修完數(shù)字電路、電子工藝設(shè)計(jì)、電子EDA和PLC相關(guān)課程，學(xué)生具備一定理論知識(shí)，專業(yè)技能較好，喜歡動(dòng)手實(shí)踐，能在老師的引導(dǎo)下主動(dòng)學(xué)習(xí)。

【任務(wù)準(zhǔn)備】

1.硬件：34臺(tái)主流配置的聯(lián)想計(jì)算機(jī)，單片機(jī)實(shí)訓(xùn)開發(fā)板和實(shí)訓(xùn)箱;

2.軟件：偉福、Keil編程開發(fā)軟件，proteus仿真軟件，相關(guān)教學(xué)資源;

3.教學(xué)策略：對學(xué)生分組——建立合作學(xué)習(xí)小組（項(xiàng)目開發(fā)小組），將不同優(yōu)勢的學(xué)生劃分到一個(gè)小組，以保證組內(nèi)各成員之間的差異性和互補(bǔ)性，保證組內(nèi)各成員的主動(dòng)參與與互助合作。保持小組和小組間的綜合能力水平相當(dāng)，使各小組在完成一系列工作任務(wù)時(shí)存在公平競爭。使各小組各成員在完成工作任務(wù)時(shí)有壓力，提高學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性。

【項(xiàng)目實(shí)施過程】

【任務(wù)一】復(fù)習(xí)回顧：

一位數(shù)碼管顯示，在前段時(shí)間，我們學(xué)習(xí)了一位數(shù)碼管顯示數(shù)字0-9，請同學(xué)們調(diào)出當(dāng)時(shí)的proteus仿真電路圖，根據(jù)自己的編程經(jīng)驗(yàn)，回憶一下，然后回答以下問題：

1.一位數(shù)碼管共有_________個(gè)引腳，正常情況下，要點(diǎn)亮一個(gè)段位，所需電壓值正常為_________V。

2.右側(cè)為一位數(shù)碼管的引腳圖（如圖1），請?jiān)谝_圖上正確標(biāo)示出各引腳的功能名稱，將（A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP，COM）正確標(biāo)示在相關(guān)引腳上，并簡述如何進(jìn)行測試數(shù)碼管各段的好壞。

3.用單片機(jī)控制一位數(shù)碼管顯示，我們學(xué)過的編程思路是采用______________程序方式。（傳送指令、取表指令、移位指令）。

START： MOV DPTR， #TABLE ;

MOV R0， #0 ;

LOOP： MOV A， R0 ;

MOVC A， @A+DPTR ;

MOV P0， A ;

INC R0 ;

CJNE R0， #10，LOOP ;

LJMP START ;

5.請將一位數(shù)碼管顯示數(shù)字0-9的程序流程圖畫在下面位置，并編程調(diào)試仿真實(shí)現(xiàn)功能。

【任務(wù)二】新課入門-四位數(shù)碼管顯示同一數(shù)字

本項(xiàng)目所使用的電路原理圖（如圖2），請利用proteus軟件進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，并簡述電路模塊及其工作原理。

1.四位數(shù)碼管的引腳圖（如圖2），請標(biāo)示出各引腳的名稱，并簡述如何測量其好壞。

2.根據(jù)已學(xué)過的知識(shí)，利用取表指令編程實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管顯示四位相同的數(shù)字，如“0000”“1111”。

請將程序及流程圖寫在下面空白處，并編程調(diào)試仿真實(shí)現(xiàn)功能。

思考題：

如何實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管所顯示的數(shù)字每隔一段時(shí)間自動(dòng)加1，即循環(huán)顯示0000，1111，2222，3333，4444，5555，6666，7777，8888，9999。請嘗試編程實(shí)現(xiàn)。

3.如何讓單片機(jī)實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字（顯示自己的學(xué)號(hào)，如1001，1003，1005），請嘗試編程實(shí)現(xiàn)。

【任務(wù)三】新課提高-四位數(shù)碼管顯示不同數(shù)字

數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描原理：

動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有數(shù)碼管的8個(gè)筆劃段a～g和dp同名端連在一起，而每一個(gè)數(shù)碼管的公共極COM各自獨(dú)立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管接收到相同的字形碼。但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管亮，則取決于COM端，COM端與單片機(jī)的I/O口相連接，由單片機(jī)輸出位碼到I/O控制何時(shí)哪一位數(shù)碼管亮。

根據(jù)動(dòng)態(tài)掃描的原理可以知道，要讓四位數(shù)碼顯示不同的數(shù)字，我們可以用四個(gè)不同的地址來存放每位數(shù)碼管所要顯示的值的指針。如要顯示“1234”，那么，需要用四個(gè)地址來存放每一位數(shù)碼管要顯示數(shù)字的指針，即1234的四個(gè)地址指針，然后采用動(dòng)態(tài)掃描的方式實(shí)現(xiàn)。相當(dāng)于讓四位數(shù)碼管工作在以下狀態(tài)：

（1）三極管Q1導(dǎo)通，將數(shù)字1的編碼送到P0口，顯示一段時(shí)間后三極管Q1截止。

（2）三極管Q2導(dǎo)通，將數(shù)字2的編碼送到P0口，顯示一段時(shí)間后三極管Q2截止。

（3）三極管Q3導(dǎo)通，將數(shù)字2的編碼送到P0口，顯示一段時(shí)間后三極管Q3截止。

（4）三極管Q4導(dǎo)通，將數(shù)字2的編碼送到P0口，顯示一段時(shí)間后三極管Q4截止。

請編寫程序?qū)崿F(xiàn)四位數(shù)碼管顯示自己的學(xué)號(hào)，如9901，9903，9905，并調(diào)試仿真實(shí)現(xiàn)功能。

請將程序流程圖寫在下面，并羅列編程過程中碰到的問題或者體會(huì)，簡述你是如何排除、解決問題的。（至少1個(gè)問題）

思考題：

用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管所顯示的四位數(shù)從0000開始隔1S自動(dòng)加1，直到9999后回到0000，然后循環(huán)顯示。

【項(xiàng)目評(píng)價(jià)】

按任務(wù)步驟進(jìn)行星級(jí)評(píng)價(jià)和評(píng)選優(yōu)勝小組的方式，一方面使學(xué)生可以知道自己與別人的差距，另一方面也可檢驗(yàn)教學(xué)的不足。注意每位學(xué)生在項(xiàng)目推進(jìn)中的進(jìn)步和表現(xiàn)，要經(jīng)常給予鼓勵(lì);善于總結(jié)和比較學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)他人的長處，使學(xué)生的綜合能力在總結(jié)評(píng)估中得到提高。