【正文】 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教案課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用課程代碼：0340424授課對(duì)象：年級(jí)：13級(jí) 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 層次：本科授課教師：鐘奇教師職稱：高工課 型：專業(yè)學(xué) 時(shí)：3 學(xué)時(shí)/周 合計(jì)：36學(xué)時(shí)教材名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用（第3版）開課系部：機(jī)電工程系教學(xué)日期：2015年～2016年學(xué)年第一學(xué)期廣 東 技 術(shù) 師 范 學(xué) 院 天 河 學(xué) 院教 案第1章 概述概 述本章教學(xué)目的及基本要求：教學(xué)目的：主要介紹單片機(jī)的概念，發(fā)展過(guò)程，應(yīng)用特點(diǎn)及單片機(jī)類型等?；疽螅毫私鈫纹瑱C(jī)的概念，發(fā)展過(guò)程等。重點(diǎn)掌握應(yīng)用特點(diǎn)及單片機(jī)類型等。本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：掌握應(yīng)用特點(diǎn)及單片機(jī)類型。難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)概念。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：介紹目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況。本章教學(xué)方法、方式： 采用多媒體課件；講授和現(xiàn)場(chǎng)演示相結(jié)合；本章主要參考資料：馬淑華：《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》，北京郵電大學(xué)出版社，2005謝維成 《單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)(第3版）》. 清華大學(xué)出版社,2014文武松 《單片機(jī)實(shí)戰(zhàn)寶典：從入門到精通》. 機(jī)械工業(yè)出版社,2014張?jiān)? 《單片機(jī)原理及應(yīng)用教程》. 清華大學(xué)出版社,2011 廣 東 技 術(shù) 師 范 學(xué) 院 天 河 學(xué) 院?jiǎn)?元 教 案 首 頁(yè) 年 月 日 第 周課題：第1章 概述 課次：1教學(xué)方法：講授+演示 教具：計(jì)算機(jī)、多媒體 教學(xué)目的：介紹單片機(jī)概念，應(yīng)用特點(diǎn)及相關(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)：掌握應(yīng)用特點(diǎn)及單片機(jī)類型。教學(xué)難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)概念。教學(xué)過(guò)程時(shí)間分配（包括組織教學(xué)：復(fù)習(xí)舊課、作業(yè)問(wèn)題分析、講授新課、新課小結(jié)、布置作業(yè)） 組織教學(xué)：2～3分鐘 作業(yè)分析：3～5分鐘 講授新課：78～82分鐘 新課小結(jié)：1～2分鐘 布置作業(yè)：1～2分鐘課后記： 單 元 教 案 續(xù) 頁(yè)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：組織教學(xué)：復(fù)習(xí)舊課：作業(yè)分析：講授新課： 單片機(jī)的基本概念 單片機(jī)的發(fā)展歷程　　電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生于1946年，在其后的一個(gè)歷史進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)始終是被供養(yǎng)在特殊的機(jī)房中、實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代微處理器的出現(xiàn)，才使得計(jì)算機(jī)以小型、廉價(jià)、高可靠性的特點(diǎn)，迅速走出機(jī)房，并被逐漸嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。這樣一來(lái)，計(jì)算機(jī)便失去了原來(lái)的形態(tài)，其功能也有所不同。為了區(qū)別于原有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，把嵌入到對(duì)象體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的計(jì)算機(jī)稱做嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 　　早期，人們通過(guò)改裝通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在大型設(shè)備中實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。然而，在眾多的對(duì)象系統(tǒng)(如家用電器、儀器儀表、控制單元等)中，無(wú)法嵌入通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，且嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同。因此，必須獨(dú)立地發(fā)展通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支。單 元 教 案 續(xù) 頁(yè) 單片機(jī)技術(shù)的多學(xué)科交叉特點(diǎn)　　嵌入式系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)，決定了它多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。作為計(jì)算機(jī)的內(nèi)容，要求計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域人員介入其體系結(jié)構(gòu)、軟件技術(shù)、工程應(yīng)用方面的研究。然而，要了解對(duì)象體系的控制要求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制模式，則必須具備對(duì)象領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。因此，由嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史過(guò)程以及嵌入式應(yīng)用的多樣性，形成了兩種應(yīng)用模式，這兩種應(yīng)用模式是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式和計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)模式。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式是指單片機(jī)以器件形態(tài)進(jìn)入到傳統(tǒng)電子技術(shù)領(lǐng)域中，以電子技術(shù)應(yīng)用工程師為主體，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的智能化。電子技術(shù)應(yīng)用工程師以自己習(xí)慣的電子技術(shù)應(yīng)用模式，從事單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)。這種應(yīng)用模式最主要的特點(diǎn)是：軟/硬件的底層性、隨意性，對(duì)象系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)的密切相關(guān)性，缺少計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)方法?！　∮?jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)模式是指基于嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺(tái)，以網(wǎng)絡(luò)、通信為主的非嵌入式底層應(yīng)用，從計(jì)算機(jī)專業(yè)角度介入嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，帶有明顯的計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用特點(diǎn)。 單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu)特征　　1．單片機(jī)與微型計(jì)算機(jī)的基本功能組成部分　　由于單片機(jī)是從通用微型計(jì)算機(jī)分化出來(lái)的一個(gè)應(yīng)用分支，因此，它的基本功能組成部分和工作原理與通用微型計(jì)算機(jī)具有一致性?！　∥⑿陀?jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱微機(jī))。廣 東 技 術(shù) 師 范 學(xué) 院 天 河 學(xué) 院教 案 第 2 章　 51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)概 述本章教學(xué)目的及基本要求：本章介紹單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳及功能；單片機(jī)處理器，存儲(chǔ)器，接口，中斷，復(fù)位及低功耗運(yùn)行等知識(shí)，由于本章知識(shí)重要，要求學(xué)生多記多理解。本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳及功能；單片機(jī)處理器，存儲(chǔ)器，接口，中斷，復(fù)位及低功耗運(yùn)行等。難點(diǎn)：引腳及功能，接口，中斷。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：通過(guò)實(shí)例加強(qiáng)理解與知識(shí)掌握本章教學(xué)方法、方式： 采用多媒體課件；講授和現(xiàn)場(chǎng)演示相結(jié)合；本章主要參考資料：馬淑華：《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》，北京郵電大學(xué)出版社，2005謝維成 《單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)(第3版）》. 清華大學(xué)出版社,2014文武松 《單片機(jī)實(shí)戰(zhàn)寶典：從入門到精通》. 機(jī)械工業(yè)出版社,2014張?jiān)? 《單片機(jī)原理及應(yīng)用教程》. 清華大學(xué)出版社,2011 廣 東 技 術(shù) 師 范 學(xué) 院 天 河 學(xué) 院?jiǎn)? 元 教 案 首 頁(yè) 年 月 日 第 周課題：第2章 51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 引腳及CPU 課次：2教學(xué)方法：講授+演示 教具：計(jì)算機(jī)、多媒體 教學(xué)目的：掌握CPU引腳分布，功能； 掌握分時(shí)工作原理。掌握CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)，原理。教學(xué)重點(diǎn)：掌握CPU引腳分布，功能； 掌握分時(shí)工作原理。掌握CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)，原理。教學(xué)難點(diǎn)：CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)，原理。教學(xué)過(guò)程時(shí)間分配（包括組織教學(xué)：復(fù)習(xí)舊課、作業(yè)問(wèn)題分析、講授新課、新課小結(jié)、布置作業(yè)） 組織教學(xué)：2～3分鐘； 復(fù)習(xí)舊課：1～2分鐘作業(yè)分析：3～5分鐘 講授新課：76～80分鐘新課小結(jié)：1～2分鐘 布置作業(yè)：1～2分鐘課后記： 單 元 教 案 續(xù) 頁(yè)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：組織教學(xué)：復(fù)習(xí)舊課：作業(yè)分析：講授新課： 第 2 章　 51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)　51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介　　51系列單片機(jī)是8051系列單片機(jī)的簡(jiǎn)稱, 是指MCS 51系列單片機(jī)和其他公司的8051派生產(chǎn)品。 　MCS 51系列單片機(jī)　　MCS 51系列單片機(jī)最早是由Intel公司推出的通用型單片機(jī)。 MCS 51系列單片機(jī)產(chǎn)品可分為兩大系列: 51子系列和52子系列。 　8051派生產(chǎn)品　　8051派生產(chǎn)品是各個(gè)廠家以8051為基本內(nèi)核而推出的單片機(jī)產(chǎn)品。 這些派生產(chǎn)品在8051內(nèi)核基礎(chǔ)上增加了存儲(chǔ)器、 通信接口和實(shí)時(shí)控制部件的數(shù)量與種類, 增強(qiáng)了8051單片機(jī)的調(diào)試與應(yīng)用能力。 這些增強(qiáng)型的8051單片機(jī)產(chǎn)品都是基于CMOS工藝的, 通常稱為80C51系列單片機(jī)。 例如, ATMEL公司的AT89C5 AT89C2051就屬于80C51系列單片機(jī)。 單 元 教 案 續(xù) 頁(yè)　51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳信號(hào)　51單片機(jī)的基本組成　　各引腳功能說(shuō)明如下: 　　1. 主電源引腳　　VCC(40腳): 接+5 V電源正端。 　　VSS(20腳): 接+5 V電源地端。 　　2. 外接晶體引腳　　XTAL1(19腳): 接外部石英晶體的一端?！　TAL2(18腳): 接外部石英晶體的另一端。 　微 處 理 器　　微處理器又稱CPU, 是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件, 它決定了單片機(jī)的主要功能特性。 CPU由運(yùn)算部件和控制部件兩大部分組成。 　運(yùn)算部件運(yùn)算部件是以算術(shù)邏輯單元ALU為核心, 再加上累加器ACC、 寄存器B、 暫存器、 程序狀態(tài)字PSW等部件而構(gòu)成的。廣 東 技 術(shù) 師 范 學(xué) 院 天 河 學(xué) 院?jiǎn)?元 教 案 首 頁(yè) 年 月 日 第 周課題： 存儲(chǔ)器、并行輸入/輸出接口1 課次：3教學(xué)方法：講授+演示+上機(jī)指導(dǎo) 教具：計(jì)算機(jī)、多媒體 教學(xué)目的： 掌握存儲(chǔ)器工作原理，組成。掌握存儲(chǔ)器編址方式，掌握寄存器。教學(xué)重點(diǎn)：存儲(chǔ)器編址與尋址。寄存器。教學(xué)難點(diǎn)：存儲(chǔ)器編址與尋址。教學(xué)過(guò)程時(shí)間分配（包括組織教學(xué)：復(fù)習(xí)舊課、作業(yè)問(wèn)題分析、講授新課、新課小結(jié)、布置作業(yè)） 組織教學(xué)：2～3分鐘 作業(yè)分析：3～5分鐘 講授新課：78～82分鐘 新課小結(jié)：1～2分鐘 布置作業(yè)：1～2分鐘課后記： 單 元 教 案 續(xù) 頁(yè)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：組織教學(xué)：復(fù)習(xí)舊課：作業(yè)分析：講授新課： 　存 儲(chǔ) 器　　51單片機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器組織方式與通用單片機(jī)系統(tǒng)不同，程序存儲(chǔ)器地址空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間相互獨(dú)立。51單片機(jī)存儲(chǔ)器從物理結(jié)構(gòu)上可分為片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器(8031和8032沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器)與片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4個(gè)部分；從功能上可分為程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特殊功能寄存器、位地址空間和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5個(gè)部分；其尋址空間可劃分為程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3個(gè)獨(dú)立的地址空間?！〕绦虼鎯?chǔ)器　　1．編址與訪問(wèn)　　51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序代碼和一些固定表格常數(shù)。它可由只讀存儲(chǔ)器ROM或EPROM等組成。為了有序地讀出指令，設(shè)置了一個(gè)專用寄存器—程序計(jì)數(shù)器PC，用以存放將要執(zhí)行的指令地址。每取出指令的１個(gè)字節(jié)后，其內(nèi)容自動(dòng)加１，指向下一字節(jié)地址，依次使CPU從程序存儲(chǔ)器取指令并加以執(zhí)行。 2．程序的入口地址　　程序地址空間可由用戶根據(jù)需要任意安排使用。但有幾個(gè)地址是CPU執(zhí)行特殊程序的入口地址，用戶必須按規(guī)定存放相應(yīng)程序。　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　　1. 編址與訪問(wèn)　　51單片機(jī)片內(nèi)、 外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)獨(dú)立的地址空間, 應(yīng)分別單獨(dú)編址。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器除RAM塊外, 還有特殊功能寄存器(SFR)塊。 對(duì)于51子系列, 前者有128個(gè)字節(jié), 其編址為00H~7FH。 后者也占128個(gè)字節(jié), 其編址為80H~FFH。 二者連續(xù)而不重疊。 對(duì)于52子系列, 前者有256個(gè)字節(jié), 其編址為00H~FFH。 后者占128個(gè)字節(jié), 其編址為80H~FFH。 后者與前者高128個(gè)字節(jié)的編址是重疊的, 由于訪問(wèn)所用的指令不同, 因而并不會(huì)引起混亂。 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般是16位編址。廣 東 技 術(shù) 師 范 學(xué) 院 天 河 學(xué) 院?jiǎn)?元 教 案 首 頁(yè) 年 月 日 第 周課題： 存儲(chǔ)器、并行輸入/輸出接口2 課次：4教學(xué)方法：講授+演示+上機(jī)指導(dǎo) 教具：計(jì)算機(jī)、多媒體 教學(xué)目的： 掌握定時(shí)器，計(jì)數(shù)器。掌握串行接口的原理，教學(xué)重點(diǎn)：掌握定時(shí)器，計(jì)數(shù)器。掌握串行接口的原理，教學(xué)難點(diǎn)：串行接口。教學(xué)過(guò)程時(shí)間分配（包括組織教學(xué)：復(fù)習(xí)舊課、作業(yè)問(wèn)題分析、講授新課、新課小結(jié)、布置作業(yè)） 組織教學(xué)：2～3分鐘 作業(yè)分析：3～5分鐘 講授新課：78～82分鐘