1、抢答器电子教案教学实施方案课题名称单片机系统的键盘实训部审批任务名称抢答器的应用年月日学时6学时授课时间授课班级授课教师一、教学分析对象分析本阶段学生已具备较全面的电子技术知识和操作技能，能规范操作万用表、信号发生器和示波器等仪表，熟练使用电子实训操作各种常用工具，并具备一定的电路原理分析的基础，对一体化教学流程较熟悉。学生纪律、自觉性较欠缺。教材分析本课程为专业中的专业技能课，在专业中起着重要的支撑作用；该教材的教学设置由易至难，让学生更好的学习掌握知识；此任务课题也结合了较为新颖的教学方式，为学生后续内容学习作铺垫。二、教学目标CQ知识目标掌握抢答器的程序设计原理，学会运用独立按键的工作原
2、理，掌握通过按键与显示界面实现单片机系统的输入输出功能。自技能目标能根据抢答器的设计要求在实验箱上正确连接导线，编写单片机汇C语言程序实现其功能，并完成软硬件联合调试。切情感目标锻炼学生表达与沟通能力、分析能力；激发学生对单片机编程调试的动手操作和课程的学习兴趣。三、重点难点圜教学重点单片机编程基础知识、独立按键的工作原理，抢答器程序的编写，掌握按键状态机的工作原理。曾教学难点单片机C语言程序的编写规范、独立按键软硬件联合调试技巧，抢答器程序的编写。四、教学方法一、实施建议1 .将学生人数平均分组，明确任务组长2 .适时组织小组讨论分工、信息学习、编程思路、评价学习等教学活动。二、课堂互动1.
3、简单说一下当前市场上有哪种抢答器，并简单分析它们分别是怎么工作的？三、任务实施表17任务实施过程步骤步骤1掌握按键状态机的工作原理完成者教师、全体学生说明：教师引导学生进行广告灯功能的分析、教师用仿真软件展示广告灯效果。步骤2抢答器延时消抖的实现完成者教师、全体学生说明：教师指导学生把LED广告灯硬件电路确定好，学生绘画电路原理。步骤3硬件电路的确定，确定编程思路完成者教师、全体学生说明：教师绘画程序流程图引导学生确定编程思路。步骤4连接硬件电路完成者学生说明：教师指导学生焊接广告灯硬件电路。步骤5编写单片机C语言程序完成者学生说明：教师指导学生编写单片机汇编程序。步骤6抢答器软硬件联合调试完
4、成者学生说明：教师指导学生进行按键计数器软硬件联合调试，在遇到学习调试不成功时，可根据其电路的现象引导他找出问题所在，指导学生完成任务，达到设计要求。五、学习内容一、设计任务导入学生接到设计按键计数器的生产任务，首先明确按键计数器的设计要求，确定硬件电路，绘画电路原理图，准备施工材料及工具、焊接硬件电路、编写程序、软硬件调试，最后展示效果和验收。在项目实施过程中，应遵循电气安全工作规程、电气工程安装规程、电工手册。二、设计任务分析本次任务是使用YL-236装置的模块搭建一个抢答器系统，要求具有以下功能：使用8个独立按键，17键为抢答键，8键为复位键。抢答开始前8个数码管显示，当17键中某一键抢
5、答成功时，最右边数码显示抢答成功的键值(7),同时按下其他键无效。按下8键，抢答器复位，可以开抢答。本次任务其中包括程序流程分析、硬件电路的确定、操作工具准备、程序流程分析、编写控制程序、注意事项等作为准备，如表1所示。表1完成按键计数器必须进行的准备内容序号内容1编程基础知识及编程软件下载软件使用2硬件电路的确定及绘画3操作工具准备4程序流程分析5注意事项教学内容：（一）项目描述使用8个独立按键，17键为抢答键，8键为复位键。抢答开始前8个数码管显示，当17键中某一键抢答成功时，最右边数码显示抢答成功的键值（7）,同时按下其他键无效。按下8键，抢答器复位，可以开抢答。（二）项目分析通过项目描
6、述，实现本项目需完成以下工作：1.硬件电路的设计（1）键盘输入部分将8个按键与单片机连接，使单片机能检测按键的状态。（2）数码管显示部分将单片机与数码管显示器连接，通过数据总线、控制总线来控制数码管的显示。（三）程序设计（1）按键扫描函数：基于状态机消除按键抖动影响，确认有效按键后，翻译键值；该函数还要处理同一个按键的连接问题。（2）主程序：开机后，8位数码管全部显示。扫描按键判断是否有键按下。有键按下，则返回有效键值;无按键按下，则返回无效键值。若返回键值有效,根据键值更新抢答显示缓冲区的a0,或复位抢答器；调用数码管动态显示。（四）按键状态机的原理1、延时消抖的缺点系统检测到有按键按下后，
7、延时102011s后，再检测按键状态，如果仍为按下状态，则确认按键有效。这种方法的缺点是：延时期间单片机无法进行其他工作，使单片机的效率降低。为了解决上述问题，我们引入有限状态机的思想。2、有限状态机有限状态机（FSM）是实时系统设计中的一种数学模型，是一种重要的、易于建立的、应用比较广泛的、以描述控制特性为主的建模方法，它可以应用于从系统分析到设计（包括硬件、软件）的所有阶段。一般有两种方法建立有限状态机：状态转移图和状态转移表。其中，状态转移图能够清楚直观地看清各状态间的关系，便于对系统进行分析。3、按键的状态机把按键看成是一个有限状态机，首先要对一次按键操作和确认的过程进行分析，根据实际
8、的情况确定按键在整个过程中的状态，每个状态的输入及输出信号，以及各状态间的转换关系，最后要考虑状态机的时间间隔（节拍）问题。由于按键扫描中需要进行消抖处理，因此取状态机的时间间隔为Ioms,这样既达到消抖的目的,又使单片机能处理其他任务，提高了系统工作效率。将一次按键的操作过程分解为3个状态，扫描时间间隔为IOms。如图3-7所示为按键有限状态机的状态转换图，下面对该图进行分析和说明，并根据状态图给出软件实现的方法。输入：L输出：无效键值P输入：0,输出：无效（连接），图3-7按键有限状态机的状态转换图在图3-7中，状态0：无按键，空闲状态；状态L有键按下；状态2：连按状态。当按键输入为“1”
9、时，表示无键按下，输入电平为高；当按键输入为“0”，表示有键按下。在状态0时，若无键按下，输出无效键值，状态不改变；若有键按下，即进入状态1,但输出还是无效键值（没有经过消抖，不能确认按键真正按下）。在状态1时，若检测到按键输入为“0，由于在IOnIS前有键按下，可以确认按键有效，输出有效键值，同时状态变为状态2；若检测到按键输入为“1”，表示按键处在抖动期或存在干扰信号，输出无效键值，状态返回状态0,这样就达到了消抖的目的。在状态2时，若检测到按键输入为“0”，说明已处理的同一个按键处于连按状态，由于不能多次响应同1次按键操作，因此输出无效键值，状态不改变；若检测到按键输入为“1”，说明按键
10、已释放，输出无效键值，状态返回状态0。（五）硬件电路设计本项目主要使用YL-236装置中的四个模块：MCUol主机模块、MCU02电源模块、MCU04显示模块、MCU06指令模块，接线图如图3所示。（六）程序的设计本项目程序设计主要完成两部分：按键扫描函数、主函数。按键扫描函数使用状态机去抖。抢答器主函数的流程图如图3-8所示。图3键盘显示硬件接线图按键计数器主函数的流程图如图4所示。图3-8抢答器主函数的程序流程图(五)“抢答器”的程序清单：/*有关文件包含、定义略去，参见任务3T-2的程序清单*/ucharkeynum;键值ucharkeystate；健盘状态voiddelayms(uin
11、tx)函数省略，请参考任务2-1-2voidWriteDuan(ucharx)写段码函数省略，请参考任务2-2TvoidwriteWei(ucharx)/写位码函数省略，请参考任务2-2Tvoiddisplay()显示函数省略，请参考任务2-2Tvoidscankey()键盘函数(ucharkeyPress；临时键值keynum=0xff；/健值无效key=0xff;/准备读_nop_();keyPress=key;/读出临时键值if(keyPress!=Oxff)有键按下switch(keystate)状态SWitChcaseO:keystate=l;break;若为空闲状态则进入状态1(去
12、抖)easel:/真的有键按下keystate=2;/转入连接状态switch(keyPress)/译键值(caseOxfe:keynum=l;break;caseOxfd:keynum=2;break;caseOxfb:keynum=3;break;caseOxf7:keynum=4;break;caseOxef:keynum=5;break;caseOxdf:keynum=6;break;caseOxbf:keynum=7;break;case0x7f:keynum=8;break;defaultAeystate=O;break;无效值处理)Break;)else/若无键按下keystal
13、e=O;状态复位)voidmain()主函数(ucharI;ucharok;/抢答完成标志位：=0(未完成)；=1(完成)for(i=0;i8;i+)给显示缓冲区赋值为-ai=17;while(l)/主循环(display();/显示函数显示一遍需约16ms,以产生键盘状态机所需的时间节拍scankey()；/扫描键盘if(keynum!=Oxff)/键值有效(if(0=ok)/在抢答未完成时(if(keynum8)键值为17a0=keynum;/显示键值ok=l;抢答完成标志有效)else在抢答完成时(if(keynum=8)/键值为8：复位键ok=0;/改为未完成a0=17;取消显示的键值八、教学后记
