物理项目教学设计，用单片机控制四位数码管显示

陈松

本项目是利用单片机控制四位数码管的显示，根据任务的难易程度可分解为以下四个工作任务：

（1）复习回顾：一个数码管的显示;

（2）新课入门：四位数码管显示同一数字;

（3）新课提高：四位数码管显示不同数字;

（4）新课综合：用单片机定时器实现四位数码管显示电子时钟。

【学习课时】

根据学生实际情况，项目预计学时16学时，其中复习回顾1学时，新课入门、提高、综合分别为2学时、4学时、8学时，评价总结为1学时。

【学习目标】

（1）能正确理解数码管动态扫描原理，掌握定时器在数码管显示方面的使用方法和技巧;

（2）能正确操作编程软件、仿真软件完成四位数码管的各种显示任务;

（3）能在项目完成的过程中发现问题、分析问题、解决问题。

【重点、难点】

数码管动态扫描原理的理解，定时器的基本功能及编程。

【学情分析】

授课对象为电子技术班A组。该组学生前期已修完数字电路、电子工艺设计、电子EDA和PLC相关课程，学生具备一定理论知识，专业技能较好，喜欢动手实践，能在老师的引导下主动学习。

【任务准备】

1.硬件：34台主流配置的联想计算机，单片机实训开发板和实训箱;

2.软件：伟福、Keil编程开发软件，proteus仿真软件，相关教学资源;

3.教学策略：对学生分组——建立合作学习小组（项目开发小组），将不同优势的学生划分到一个小组，以保证组内各成员之间的差异性和互补性，保证组内各成员的主动参与与互助合作。保持小组和小组间的综合能力水平相当，使各小组在完成一系列工作任务时存在公平竞争。使各小组各成员在完成工作任务时有压力，提高学习积极性、主动性。

【项目实施过程】

【任务一】复习回顾：

一位数码管显示，在前段时间，我们学习了一位数码管显示数字0-9，请同学们调出当时的proteus仿真电路图，根据自己的编程经验，回忆一下，然后回答以下问题：

1.一位数码管共有_________个引脚，正常情况下，要点亮一个段位，所需电压值正常为_________V。

2.右侧为一位数码管的引脚图（如图1），请在引脚图上正确标示出各引脚的功能名称，将（A，B，C，D，E，F，G，DP，COM）正确标示在相关引脚上，并简述如何进行测试数码管各段的好坏。

3.用单片机控制一位数码管显示，我们学过的编程思路是采用______________程序方式。（传送指令、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.请将一位数码管显示数字0-9的程序流程图画在下面位置，并编程调试仿真实现功能。

【任务二】新课入门-四位数码管显示同一数字

本项目所使用的电路原理图（如图2），请利用proteus软件进行硬件电路的设计，并简述电路模块及其工作原理。

1.四位数码管的引脚图（如图2），请标示出各引脚的名称，并简述如何测量其好坏。

2.根据已学过的知识，利用取表指令编程实现四位数码管显示四位相同的数字，如“0000”“1111”。

请将程序及流程图写在下面空白处，并编程调试仿真实现功能。

思考题：

如何实现四位数码管所显示的数字每隔一段时间自动加1，即循环显示0000，1111，2222，3333，4444，5555，6666，7777，8888，9999。请尝试编程实现。

3.如何让单片机实现四位数码管显示不同的数字（显示自己的学号，如1001，1003，1005），请尝试编程实现。

【任务三】新课提高-四位数码管显示不同数字

数码管动态扫描原理：

动态扫描方法是用其接口电路把所有数码管的8个笔划段a～g和dp同名端连在一起，而每一个数码管的公共极COM各自独立地受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有数码管接收到相同的字形码。但究竟是哪个数码管亮，则取決于COM端，COM端与单片机的I/O口相连接，由单片机输出位码到I/O控制何时哪一位数码管亮。

根据动态扫描的原理可以知道，要让四位数码显示不同的数字，我们可以用四个不同的地址来存放每位数码管所要显示的值的指针。如要显示“1234”，那么，需要用四个地址来存放每一位数码管要显示数字的指针，即1234的四个地址指针，然后采用动态扫描的方式实现。相当于让四位数码管工作在以下状态：

（1）三极管Q1导通，将数字1的编码送到P0口，显示一段时间后三极管Q1截止。

（2）三极管Q2导通，将数字2的编码送到P0口，显示一段时间后三极管Q2截止。

（3）三极管Q3导通，将数字2的编码送到P0口，显示一段时间后三极管Q3截止。

（4）三极管Q4导通，将数字2的编码送到P0口，显示一段时间后三极管Q4截止。

请编写程序实现四位数码管显示自己的学号，如9901，9903，9905，并调试仿真实现功能。

请将程序流程图写在下面，并罗列编程过程中碰到的问题或者体会，简述你是如何排除、解决问题的。（至少1个问题）

思考题：

用单片机实现四位数码管所显示的四位数从0000开始隔1S自动加1，直到9999后回到0000，然后循环显示。

【项目评价】

按任务步骤进行星级评价和评选优胜小组的方式，一方面使学生可以知道自己与别人的差距，另一方面也可检验教学的不足。注意每位学生在项目推进中的进步和表现，要经常给予鼓励;善于总结和比较学生的优点，引导学生学习他人的长处，使学生的综合能力在总结评估中得到提高。