智能电子钟设计与制作.docx

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智能电子钟设计与制作

小型智能系统设计与制作

学习情境一智能电子钟设计与制作

一、教学引导

学习目标：

1.通过查阅资料，能分析电子钟的功能与技术要求，确定电子钟的基本结构；

2.能根据功能与技术要求，进行显示器、键盘、时钟芯片等器件的选用；

3.能根据小组成员的实际情况，合理分配学习性工作任务，制订实施计划；

4.会制定任务设计方案及程序设计结构；

5.会设计显示、键盘、时钟芯片等各种接口电路；

6.能使用软件设计、仿真电路并进行PCB制作。

7.能够整理设计文档，编写智能电子钟的使用说明书。

学习内容

1.接受智能电子钟的设计制作任务，阅读任务书

2.收集资料，了解相关知识

3.制订设计方案

4.显示、键盘等接口电路设计和PCB板设计、制作

5.智能电子钟硬件安装与调试

6.智能电子钟软件设计与调试

7.智能电子钟功能、技术指标测试

8.编写智能电子钟的使用说明书

9.文档资料归档

学习任务

1.完成智能电子钟的方案设计

2.完成智能电子钟的设计与制作

3.完成技术文档的编写

4.完成学习过程的自我评价表填写

二、任务分析

学习要求：

在这一环节要求学生分组并结合一下引导问题查阅资料，在充分了解智能电子钟的种类以及各种智能电子钟的技术要求的情况下，确定本次设计的智能电子钟的用途，完成任务分析表、填写过程记录表。

1．任务书

任务：

设计并制作一款智能电子钟。

基本要求：

（1）以24h计时方式工作；

（2）用数码管显示时间和日期；

（3）通过按键可以选择显示内容、修改时间；

（4）具有校时功能；

（5）具有整点报时功能；

（6）时间误差：

≤0.02％。

可选要求：

（1）可以设置闹钟时刻；

（2）闹钟时刻到后，若不关闭闹铃，可以间隔5分钟闹一次；

（3）可以编辑闹铃声。

2.学习准备单

见表1-1“任务分析”学习单

3.过程记录表

要求：

设计者在过程记录表中详细记录自己为确定智能电子钟的具体功能和技术指标而所做的努力，包括根据引导问题准备要学习的内容，以及随着对智能电子钟的了解进一步要学习的内容；完成这些歇息内容所用的时间与方法；在收获一栏中详细说明自己所获得的有关智能电子钟专业方面的知识和其它能力要求。

参照附表1，填写学习过程记录卡。

5.任务分析表

见表1-2小型智能系统开发任务分析表

三、方案设计

1.制订方案设计计划

根据智能电子钟方案学习单，如表1-3所示，通过小组讨论制订方案设计计划。

2.确认计划

教师对方案计划进行审核、确认。

3.实施计划

通过资料收集，进行方案编写。

要求如实填写过程记录卡。

设计的方案包含以下内容：

（1）系统结构

（2）各功能的实现方法

（3）智能电子钟的测试标准

（4）工作进度安排

4．方案检查设计团队根据设计方案的内容，做好PPT进行方案介绍，要求简明地阐述其方案的完成整性、合理性，内容包括系统结构的设计、主要器件选择、工作进度安排及产品验收标准。

最后，设计团队接受老师及其他团队成员的提问，设计团队要做好问题的记录，作为方案写该的依据。

方案通过后，可以开展下一步工作。

四、硬件电路设计和装调

要求：

根据硬件设计学习单，见表1—4，制订硬件设计计划，准备好硬件电路设计所需的元件资料，完成的目标、资料准备、原理图设计、PCB设计、硬件电路安装与调试，确定每项工作内容完成的实践、要求、责任人。

在硬件电路设计与装调过程中，参照学习案例，开展工作，工作过程中的问题可以通过小组讨论、在线答疑等方式解决，同时要认真填写好过程记录。

五、软件设计

要求：

根据软件设计学习单，见表1-5，制订软件设计计划，准备好软件设计相关资料。

六、电子钟技术文档编写

1.完成设计产品技术文档的编写

2.完成技术资料的归档

七、产品展示、总结汇报

1．设计报告撰写

2．设计报告撰写要求

（1）设计内容

（2）设计思路

（3）电子钟原理图

（4）程序流程图

（5）内存单元分配表

（6）调试过程出现的问题分析

（7）设计的优缺点及进一步改进的设想

（8）通过参与评价和交流，主动地客观检查和评价自己，改进设计中不足之处，吸取他人经验，进一步完善自我设计。

表1-1“智能电子钟设计与制作任务分析”学习单

学习项目

智能电子钟设计与制作

学习任务名称

任务分析

学习目标

学习方式

结果要求

能设计LED显示接口电路并设计调试程序

案例分析

能让LED动态显示时间、日期

能设计简单的键盘接口电路并设计调试程序

案例分析

能利用键盘调整时间、选择显示方式

能设计时钟芯片的接口电路并设计调试程序

案例分析

能正确读取时钟芯片的数据

能设计常用发声电路并设计调试程序

案例分析

能使发声电路发出声响

场地、设备、工具、材料建议

场地：

单片机实训室、电子工艺实训室

设备：

个人电脑、雕刻机、万用表、电烙铁

材料：

焊锡、覆铜板

引导问题

（1）生活中哪些场合用到电子钟？

（2）常用的电子钟的种类有哪些？

（3）时间中秒、分、小时的关系如何？

（4）24h计时方式的关键在哪里？

（5）时间和日期的显示方式如何？

（6）设置多少按键，各按键功能是什么？

（7）采用何种方式报时？

是音乐、叮咚声、嘀嘀声，还是指示灯显示？

应提交材料

1.任务分析计划

2.汇总的学习资料（电子稿）

3.学习过程记录单

4.任务分析表

表1-2智能电子钟设计与制作任务分析表

项目名称

班级

小组编号

完成时间

产品

用途

详细功能描述

技术指标描述

安装要求

成本要求

检测标准

表1-3“智能电子钟设计与制作方案设计”学习单

学习项目

智能电子钟设计与制作

学习任务名称

方案设计

学习目标

学习方式

能根据功能和技术指标的要求，提出有针对性的问题，提出的问题与实际情况相符,并能主动解决。

查阅资料

系统结构清楚，信号表达正确，符合功能要求。

资料分析

主要器件的选择，保证所设计的电动车控制器具有较高的性价比，能够满足功能和技术指标的要求。

资料分析

场地、设备建议

机房、校内实训基地、图书馆

引导问题

（1）根据时间和日期显示方式，确定数码管的位数，并根据LED显示原理及确定显示接口电路设计的方案。

（2）根据按键个数并综合考虑单片机I/O口资源，确定键盘接口电路设计的方案。

（3）考虑时间误差要求，确定是否使用专用时钟芯片，若用，使用何种专用时钟芯片？

（4）采用何种报时方式？

进而确定报时电路设计方案。

（5）考虑是否要完成可选要求，若要则需选择设计方案，确定系统结构。

（6）小组中成员的工作如何分配？

工作计划是什么？

应提交材料

1．设计方案表

2．工作计划表

表1-4“硬件设计”学习单

学习项目

智能电子钟设计与制作

学习任务名称

硬件设计

学习目标

学习方式

收集显示、键盘的相关资料，消化并吸收

资料收集

能够根据掌握的资料，制订硬件电路设计与装调的工作计划

小组讨论

能够根据所学的知识，进行智能电子钟各功能模块的设计

小组讨论

能够根据所选的元器件及相关资料，进行原理图和PCB板图设计

操作实训

能够根据各个电路模块，使用仪器仪表进行电路调试

操作实训

场地、设备、工具、材料建议

场地：

机房、图书馆、电子装配实训室

软件：

PROTEL99SE软件

仪器仪表：

示波器、万用表

工具：

焊接工具、螺丝刀、斜口钳等

引导问题

（1）电子钟原理图设计中I/O口如何分配？

（2）电子钟PCB图设计过程中电源及地应考虑哪些问题？

（3）电子钟PCB图布线应注意什么问题？

（4）显示采用什么驱动？

（5）时钟芯片的电源用什么方式提供？

（6）怎样保证稳定的电源？

应提交材料

1．设计实物

2．设计电路图

表1-5“软件设计”学习单学习项目

学习项目

智能电子钟设计与制作

学习任务名称

软件设计

学习目标

学习方式

能够根据设计要求，进行程序模块的划分

小组讨论

能够根据功能要求，设计主程序及各功能模块的流程图

小组讨论

能够编写显示子程序

操作实训

能够编写按键调整子程序

操作实训

能够使用仿真软件进行程序调试

操作实训

场地、设备、工具、材料建议

场地：

实训室

工具：

编程器、仿真平台

引导问题

（1）编程思路如何？

（2）软件模块划分为哪几块？

（3）单片机片内资源如何分配？

（4）如何设计主程序及各功能模块的流程图？

（5）小组成员如何分工，如何安排设计时间？

应提交材料

1．仿真设计文件

2．程序代码

表1-6“整机测试”学习单

学习项目

智能电子钟设计与制作

学习任务名称

整机测试

学习目标

学习方式

能根据设计要求确定各功能测试的方法

小组讨论

能根据设计要求确定各技术参数测试的方法

小组讨论

能根据测试结果分析设计方案的优缺点

小组讨论

场地、设备、工具、材料建议

场地：

实训室

工具：

示波器、数字电压表

引导问题

（1）进行哪些方面的测试？

如何测试？

（2）结果如何？

是否符合设计要求？

（3）本设计方案的优缺点。

（4）如何编写技术文档？

应提交材料

测试结果分析表

小型智能系统设计与制作附表1学习过程记录单

学习项目

学习任务名称

班级

小组

负责

开始时间

计划完成时间

实际完成时间

学习内容

学习记录

学习时间

学习方法、地点

完成情况

存在问题及建议

小型智能系统设计与制作附表2设计任务分析表

子任务

具体内容

备注

所设计的电子钟的应用场合

24h计时方式的关键问题

时间和日期的显示方式

按键个数及各按键功能

报时方式

时间误差

附表3设计方案表

子任务

具体内容

备注

系统结构框图

实现功能

技术指标

系统显示及操作面板草图

主要元器件选型

所需设备、工具

报时方式

可选要求任务

附表4工作计划表

设计任务具体内容

时间具体

责任人

查阅并学习显示接口设计的相关资料

查阅并学习键盘接口设计的相关资料

查阅并学习时钟芯片应用的相关资料

查阅并学习报时方法的相关资料

附表5测试结果分析表

测试项目

测试条件

测试参数

测试结果

结果评价

按键功能

显示功能

时间功能

日期、时间修改

报时功能