资源简介

《单片机技术与应用》课程教案
学年度 第 学期
课程名称 单片机技术与应用 授课教师 授课时间 课时 4
授课类型 新授课 授课班级 课题名称 项目十 智能家居环境检测系统 10.2 湿度传感器数据采集
教学目标 知识目标 1.湿度传感器的工作原理和使用方法 2.掌握使用单片机计数器定时器/计数器进行频率采样的方法 3.掌握湿度传感器的数据换算
能力目标 能编程实现湿度采集功能
情感目标 1.培养谦虚、好学、勤于思考、认真做事的良好习惯：严谨的开发流程和正确编程思路 2.培养团队协作能力：有效沟通、取长补短、互相帮助、实现共赢 3.提升自我展示能力：能表达、会表达、善表达等综合能力 4.培养自我学习能力：利用书籍或网络上的资料帮助解决实际问题
教学重点 1.掌握使用单片机计数器定时器/计数器进行频率采样的方法 2.掌握湿度传感器的数据换算
教学难点 根据项目要求识读硬件电路图、按要求接线并实现电路功能。
教法学法 项目驱动、演示、边讲边做、自学探究等
教学手段 问题讨论法、讲授法、任务驱动法等
教学资源 PPT、课堂任务单、实操视频、教学示范
学情分析
使用教材 《单片机技术及应用》
教学环节 （时间分配） 教学内容及教师活动 学生活动 教学意图 教学手段
项目概述 任务解读 （20min） 1.湿度传感器采集功能的了解 由“智能家居系统可以采集到湿度数据，并用自动对数据进行处理。”导入新课：湿度传感器采集功能的基本原理。归纳生活中各类智能家居系统中用到湿度传感器组成的电路，其应用价值、分类和场景，交待本项目关注的对象 设问：湿度传感器采集功能的核心原理是什么？ 观察“单元阐述”所示，关注“如何实现电路发声”的问题讨论作答； 关注教师进一步讲解湿度传感器采集功能的核心原理是什么。 通过学生对湿度传感器采集功能原理的认识，激发学生的学习兴趣，引导学生学习单片机相关的知识。 PPT2
2.阐述“湿度传感器采集功能的知识目标、技能目标、职业技能目标” 职业技能目标 能根据任务要求，认真查阅相关资料，掌握湿度传感器的采集原理； 能根据功能需求，熟练编写单片机程序，完成对湿度传感器的数据采集并通过数码管显示数据。 听讲解的过程中同步观察、了解本次项目的学习目标。 使学生建立对项目、任务的清晰深刻的印象。 PPT3
3.说明本次项目的“任务描述与要求”： XX智能家居根据市场需求调研结果，决定为客户定制一款智能家居系统，要求能够实现对该家庭内部的智能环境（温度、湿度、气体）检测，并将检测后的数据进行处理后通过数码管显示。现在要进行第二期开发，第二期开发计划要求通过单片机和A/D转换芯片对湿度传感器的数据进行采集并通过串口显示。 任务要求： 应用湿度传感器工作原理。 编写单片机程序，完成对湿度传感器的数据采集。 听讲解的过程中了解本次项目的任务描述与要求。 使学生建立对项目任务的清晰深刻的印象。 PPT5-6
4.根据所学相关知识， 请学生制订完成本次任务的实施计划。 开始制定“实施计划” 使学生了解完成项目的步骤应该从做计划开始。 PPT8
知识储备 （100min） 1.湿敏传感器（10min） 湿敏传感器能够感受外界湿度变化通过感应器件材料的物理或化学性质的变化，将湿度转化成有用的信号。 结合教师引领，通过讨论学习，深入理解湿敏传感器的工作原理。 使学生掌握湿敏传感器的工作原理。 微课视频 PPT12
2.湿敏传感器分类（10min） 湿敏传感器按湿敏元件的不同主要分为：水分子亲和力型湿敏元件和非水分子亲和力型湿敏元件。 结合教师引领，通过小组讨论与总结，了解湿敏传感器的类型。 使学生掌握湿敏传感器的类型，为后续使用湿敏传感器打下基础。 PPT14
3.HS1101传感器简介（10min） HS1101传感器是电容式湿敏传感器中的一种，在电路中相当于一个电容器件。它的电容量随着所测空气湿度的增加而增大，湿敏传感器电容值的变化与加之电容两端的电压成反比。 结合教师引领，通过实际操作，深入理解本次项目使用HS1101传感器的原理。 使学生建立对HS1101传感器的清晰深刻的印象。 PPT16
4.电容式湿敏传感器的测试电路（10min） 该电路由555定时器、湿敏电容HS1101传感器、电阻R2、电阻R4构成多谐振荡电路。当环境湿度发生变化时，湿敏传感器的电容值随之改变，使得振荡器的频率也发生变化，最终将湿度转换成频率信号。 结合教师引领，通过实际操作，深入理电容式湿敏传感器的测试电路的工作原理。 使学生建立对电容式湿敏传感器的测试电路建立初步的概念。 PPT20
5.NEWLab湿度传感模块原理简介（10min） 该电路图结构如下： 湿度传感器HS1101； 振荡电路模块； 为频率信号接口即输出信号接口J4； 接地端（GND）接口J2。 结合教师引领，通过实际操作，深入了解NEWLab湿度传感模块的结构。 使学生建立对NEWLab湿度传感模块有初步的认识。 PPT22
6.获取湿度传感器数据思路（20min） 湿度传感器检测环境湿度的变化会影响传感器电容变化，最终改变555芯片电路输出信号的频率。即环境相对湿度RH与555芯片输出频率存在一定线性关系。 结合教师引领，通过实际操作，深入理解获取湿度传感器数据思路。 使学生理解如何获取湿度传感器数据的方法。 PPT25
7.关键程序讲解（20min） 定时器初始化函数Void timer_init( ) 定时器中断函数 void timer( ) interrupt 1 结合教师引领，通过实际操作，深入理解编程中使用的关键程序和函数。 使学生对单片机编程中的“定时器初始化函数”和“定时器中断函数”有更深的认识。 PPT30
8.主程序流程图（10min） 结合教师引领，通过实际操作，深入了解编程的思路和步骤。 使学生对编程的思路和步骤有更深的认识。 PPT37
任务实施 （60min） 1.硬件连接 按照湿度传感器模块的数字信号接入单片机p2.2端口。 结合教师引领，通过实际操作，深入理解相关步骤 了解软件安装步骤，掌握连接硬件的操作要点 PPT42
2.建立工程 指导学生按照教材或者PPT操作步骤新建工程文件，并正确地配置文件，然后新建文件，保存完毕后添加C文件。 结合教师引领，通过实际操作，深入理解相关步骤 明确本任务的相关步骤，理解本任务实现思路。 PPT44
3.编写程序 编写程序完成对湿度的数据采集。 结合教师引领，通过实际操作，深入理解相关步骤 引导同学对软件编写程序进行初步体验。 PPT46
4.编译下载 程序编译，编译无误后，通过ISP进行下载。 结合教师引领，通过实际操作，深入理解相关步骤 了解程序下载步骤，掌握烧写单片机程序的操作要点。 PPT48
5.查看结果 在串口助手上查看结果，如图所示，串口接收的数据为脉冲数和湿度值。 结合教师引领，通过实际操作，深入理解相关步骤 查看结果，调试程序，掌握烧写单片机程序的操作要点。 PPT50
项目检评 总结拓展 （20min） 1.采用任务引领+思维导图方式，通过对湿度传感器理论知识的学习，熟练掌握单片机的编程方法，完成了单片机获取湿度传感器采集的数据，并对数据进行处理后将结果显示在串口上。 知识学习 湿敏传感器、HS1101传感器、电容式湿度传感器测试电路等相关知识。 技能学习 在NEWLab湿度传感模块搭接硬件电路，编程并下载到模块，实现湿度传感器采集功能。 2. 自行编写代码，按照任务1的显示方法，将湿度数据显示在数码管上。 积极回顾复习，积极作答，加深理解。 强化对本次所授内容的理解，建立知识体系，强化重难点的理解。 PPT 54
课后反思

展开更多......

收起↑