【正文】 單片機原理及應用課程教案課程名稱：單片機原理及應用課程代碼：0340424授課對象：年級：13級 專業(yè)：機械設計制造及自動化 層次：本科授課教師：鐘奇教師職稱：高工課 型：專業(yè)學 時：3 學時/周 合計：36學時教材名稱：單片機原理及應用（第3版）開課系部：機電工程系教學日期：2015年～2016年學年第一學期廣 東 技 術 師 范 學 院 天 河 學 院教 案第1章 概述概 述本章教學目的及基本要求：教學目的：主要介紹單片機的概念，發(fā)展過程，應用特點及單片機類型等?；疽螅毫私鈫纹瑱C的概念，發(fā)展過程等。重點掌握應用特點及單片機類型等。本章教學內容的重點和難點：重點：掌握應用特點及單片機類型。難點：單片機概念。本章教學內容的深化和拓寬：介紹目前國內外發(fā)展情況。本章教學方法、方式： 采用多媒體課件；講授和現(xiàn)場演示相結合；本章主要參考資料：馬淑華：《單片機原理與接口技術》，北京郵電大學出版社，2005謝維成 《單片機原理與應用及C51程序設計(第3版）》. 清華大學出版社,2014文武松 《單片機實戰(zhàn)寶典：從入門到精通》. 機械工業(yè)出版社,2014張元良. 《單片機原理及應用教程》. 清華大學出版社,2011 廣 東 技 術 師 范 學 院 天 河 學 院單 元 教 案 首 頁 年 月 日 第 周課題：第1章 概述 課次：1教學方法：講授+演示 教具：計算機、多媒體 教學目的：介紹單片機概念，應用特點及相關結構特點等內容。教學重點：掌握應用特點及單片機類型。教學難點：單片機概念。教學過程時間分配（包括組織教學：復習舊課、作業(yè)問題分析、講授新課、新課小結、布置作業(yè)） 組織教學：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：1～2分鐘 布置作業(yè)：1～2分鐘課后記： 單 元 教 案 續(xù) 頁教學過程設計：組織教學：復習舊課：作業(yè)分析：講授新課： 單片機的基本概念 單片機的發(fā)展歷程　　電子數(shù)字計算機誕生于1946年，在其后的一個歷史進程中，計算機始終是被供養(yǎng)在特殊的機房中、實現(xiàn)數(shù)值計算的大型昂貴設備。直到20世紀70年代微處理器的出現(xiàn)，才使得計算機以小型、廉價、高可靠性的特點，迅速走出機房，并被逐漸嵌入到一個對象體系中，實現(xiàn)對象體系的智能化控制。這樣一來，計算機便失去了原來的形態(tài)，其功能也有所不同。為了區(qū)別于原有計算機系統(tǒng)，把嵌入到對象體系中實現(xiàn)對象體系智能化控制的計算機稱做嵌入式計算機系統(tǒng)。 　　早期，人們通過改裝通用計算機系統(tǒng)，在大型設備中實現(xiàn)嵌入式應用。然而，在眾多的對象系統(tǒng)(如家用電器、儀器儀表、控制單元等)中，無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，且嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的技術發(fā)展方向完全不同。因此，必須獨立地發(fā)展通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計算機技術的兩大分支。單 元 教 案 續(xù) 頁 單片機技術的多學科交叉特點　　嵌入式系統(tǒng)的嵌入式應用特點，決定了它多學科交叉的特點。作為計算機的內容，要求計算機專業(yè)領域人員介入其體系結構、軟件技術、工程應用方面的研究。然而，要了解對象體系的控制要求，實現(xiàn)系統(tǒng)控制模式，則必須具備對象領域的專業(yè)知識。因此，由嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史過程以及嵌入式應用的多樣性，形成了兩種應用模式，這兩種應用模式是電子系統(tǒng)設計模式和計算機應用設計模式。電子系統(tǒng)設計模式是指單片機以器件形態(tài)進入到傳統(tǒng)電子技術領域中，以電子技術應用工程師為主體，實現(xiàn)電子系統(tǒng)的智能化。電子技術應用工程師以自己習慣的電子技術應用模式，從事單片機的應用開發(fā)。這種應用模式最主要的特點是：軟/硬件的底層性、隨意性，對象系統(tǒng)專業(yè)技術的密切相關性，缺少計算機工程設計方法?！　∮嬎銠C應用設計模式是指基于嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺，以網絡、通信為主的非嵌入式底層應用，從計算機專業(yè)角度介入嵌入式系統(tǒng)應用，帶有明顯的計算機工程應用特點。 單片機的功能結構特征　　1．單片機與微型計算機的基本功能組成部分　　由于單片機是從通用微型計算機分化出來的一個應用分支，因此，它的基本功能組成部分和工作原理與通用微型計算機具有一致性。　　微型計算機(簡稱微機)。廣 東 技 術 師 范 學 院 天 河 學 院教 案 第 2 章　 51系列單片機的硬件結構概 述本章教學目的及基本要求：本章介紹單片機內部結構、引腳及功能；單片機處理器，存儲器，接口，中斷，復位及低功耗運行等知識，由于本章知識重要，要求學生多記多理解。本章教學內容的重點和難點：重點：單片機內部結構、引腳及功能；單片機處理器，存儲器，接口，中斷，復位及低功耗運行等。難點：引腳及功能，接口，中斷。本章教學內容的深化和拓寬：通過實例加強理解與知識掌握本章教學方法、方式： 采用多媒體課件；講授和現(xiàn)場演示相結合；本章主要參考資料：馬淑華：《單片機原理與接口技術》，北京郵電大學出版社，2005謝維成 《單片機原理與應用及C51程序設計(第3版）》. 清華大學出版社,2014文武松 《單片機實戰(zhàn)寶典：從入門到精通》. 機械工業(yè)出版社,2014張元良. 《單片機原理及應用教程》. 清華大學出版社,2011 廣 東 技 術 師 范 學 院 天 河 學 院單 元 教 案 首 頁 年 月 日 第 周課題：第2章 51系列單片機的硬件結構 引腳及CPU 課次：2教學方法：講授+演示 教具：計算機、多媒體 教學目的：掌握CPU引腳分布，功能； 掌握分時工作原理。掌握CPU內部結構，原理。教學重點：掌握CPU引腳分布，功能； 掌握分時工作原理。掌握CPU內部結構，原理。教學難點：CPU內部結構，原理。教學過程時間分配（包括組織教學：復習舊課、作業(yè)問題分析、講授新課、新課小結、布置作業(yè)） 組織教學：2～3分鐘； 復習舊課：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：1～2分鐘 布置作業(yè)：1～2分鐘課后記： 單 元 教 案 續(xù) 頁教學過程設計：組織教學：復習舊課：作業(yè)分析：講授新課： 第 2 章　 51系列單片機的硬件結構　51系列單片機簡介　　51系列單片機是8051系列單片機的簡稱, 是指MCS 51系列單片機和其他公司的8051派生產品。 　MCS 51系列單片機　　MCS 51系列單片機最早是由Intel公司推出的通用型單片機。 MCS 51系列單片機產品可分為兩大系列: 51子系列和52子系列。 　8051派生產品　　8051派生產品是各個廠家以8051為基本內核而推出的單片機產品。 這些派生產品在8051內核基礎上增加了存儲器、 通信接口和實時控制部件的數(shù)量與種類, 增強了8051單片機的調試與應用能力。 這些增強型的8051單片機產品都是基于CMOS工藝的, 通常稱為80C51系列單片機。 例如, ATMEL公司的AT89C5 AT89C2051就屬于80C51系列單片機。 單 元 教 案 續(xù) 頁　51單片機的內部結構與引腳信號　51單片機的基本組成　　各引腳功能說明如下: 　　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, 是單片機內部的核心部件, 它決定了單片機的主要功能特性。 CPU由運算部件和控制部件兩大部分組成。 　運算部件運算部件是以算術邏輯單元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等部件而構成的。廣 東 技 術 師 范 學 院 天 河 學 院單 元 教 案 首 頁 年 月 日 第 周課題： 存儲器、并行輸入/輸出接口1 課次：3教學方法：講授+演示+上機指導 教具：計算機、多媒體 教學目的： 掌握存儲器工作原理，組成。掌握存儲器編址方式，掌握寄存器。教學重點：存儲器編址與尋址。寄存器。教學難點：存儲器編址與尋址。教學過程時間分配（包括組織教學：復習舊課、作業(yè)問題分析、講授新課、新課小結、布置作業(yè)） 組織教學：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：1～2分鐘 布置作業(yè)：1～2分鐘課后記： 單 元 教 案 續(xù) 頁教學過程設計：組織教學：復習舊課：作業(yè)分析：講授新課： 　存 儲 器　　51單片機系統(tǒng)的存儲器組織方式與通用單片機系統(tǒng)不同，程序存儲器地址空間和數(shù)據(jù)存儲器地址空間相互獨立。51單片機存儲器從物理結構上可分為片內、片外程序存儲器(8031和8032沒有片內程序存儲器)與片內、片外數(shù)據(jù)存儲器4個部分；從功能上可分為程序存儲器、片內數(shù)據(jù)存儲器、特殊功能寄存器、位地址空間和片外數(shù)據(jù)存儲器5個部分；其尋址空間可劃分為程序存儲器、片內數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器3個獨立的地址空間?！〕绦虼鎯ζ鳌　?．編址與訪問　　51單片機的程序存儲器用于存儲程序代碼和一些固定表格常數(shù)。它可由只讀存儲器ROM或EPROM等組成。為了有序地讀出指令，設置了一個專用寄存器—程序計數(shù)器PC，用以存放將要執(zhí)行的指令地址。每取出指令的１個字節(jié)后，其內容自動加１，指向下一字節(jié)地址，依次使CPU從程序存儲器取指令并加以執(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)定存放相應程序。　數(shù)據(jù)存儲器　　1. 編址與訪問　　51單片機片內、 外數(shù)據(jù)存儲器是兩個獨立的地址空間, 應分別單獨編址。 片內數(shù)據(jù)存儲器除RAM塊外, 還有特殊功能寄存器(SFR)塊。 對于51子系列, 前者有128個字節(jié), 其編址為00H~7FH。 后者也占128個字節(jié), 其編址為80H~FFH。 二者連續(xù)而不重疊。 對于52子系列, 前者有256個字節(jié), 其編址為00H~FFH。 后者占128個字節(jié), 其編址為80H~FFH。 后者與前者高128個字節(jié)的編址是重疊的, 由于訪問所用的指令不同, 因而并不會引起混亂。 片外數(shù)據(jù)存儲器一般是16位編址。廣 東 技 術 師 范 學 院 天 河 學 院單 元 教 案 首 頁 年 月 日 第 周課題： 存儲器、并行輸入/輸出接口2 課次：4教學方法：講授+演示+上機指導 教具：計算機、多媒體 教學目的： 掌握定時器，計數(shù)器。掌握串行接口的原理，教學重點：掌握定時器，計數(shù)器。掌握串行接口的原理，教學難點：串行接口。教學過程時間分配（包括組織教學：復習舊課、作業(yè)問題分析、講授新課、新課小結、布置作業(yè)） 組織教學：2～3分鐘 作業(yè)分析：3～5分鐘 講授新課：78～82分鐘