单片机应用技能实训教案项目1

单片机应用技能实训教案—项目1项目1认识单片机及其工具软件任务1认识单片机一、案头任务认识单片机授课时间年月日授课班级教学形式讲授授课时数2课时教学用具多媒体教学资源单片机芯片、单片机应用制作成品课前准备教学目标1、了解什么是单片机及其应用领域。2、熟悉单片机的外部特征及引脚功能。3、掌握MCS-51单片机的总体结构。4、理解CPU、振荡器、程序存贮器、数据存贮器的作用。5、掌握单片机最小应用系统的电路构成。教学重点1、单片机的引脚功能。2、单片机最小应用系统的电路构成。教学难点1、控制信号引脚功能的理解。2、对单片机最小应用系统复位电路的理解。教学过程1、通过生活中实际情境的介绍，引出单片机的应用领域，并说明什么是单片机。2、单片机的外部特征及引脚功能讲授。重点介绍引脚功能及使用方法，对控制信号引脚功能可举例说明。3、MCS-51单片机总体结构及各组成单元作用讲授。4、单片机最小应用系统的电路构成及各部分作用讲授。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、同学们都用过电脑，请问电脑由哪几部分组成？2、以同学们的理解，单片机是什么？3、以同学们的理解，机器人的内核是什么？提问导思导入除了上面提到的机器人外，如全自动洗衣机、智能冰箱、微电脑控制电磁炉、智能微波炉、遥控电视等都用到了单片机。什么启发学习积极性时单片机呢？单片机是单片机微型计算机的简称，是超大规模集成电路生产技术发展成熟和计算机向微型化发展的产物，是将微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器、输入/输出电路以及中断系统等电路集成到一块芯片上，构成一个最小却完善的计算机系统。请同学们再一起列举单片机的应用领域。----。展示单片机芯片及单片机应用制作成品。讲授新课MCS-51系列单片机是Intel公司于1980年推出的产品，许多单片机生产厂商沿用或参考了其体系结构，像Atmel、Philips、Dallas等著名的半导体公司都推出了兼容MCS-51的单片机产品。所以，我们以MCS-51单片机为例来介绍单片机的基本知识。一、MCS-51单片机的外部特征及引脚功能常见的MCS-51单片机多采用40引脚双列直插（DIP）封装。实物同学们已看到，其引脚分布如图1-4所示。40个引脚中有2个主电源引脚，2个外接晶振引脚，4个控制信号引脚，32个I/O口引脚。各引脚功能如下。1、主电源引脚：Vcc（40脚）和Vss（20脚）Vcc：接+5VVss：接地2、外接晶振引脚：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）在使用内部振荡电路时，XTAL1和XTAL2用来外接石英晶体和微调电容，振荡频率为晶振频率，振荡信号送至内部时钟电路产生时钟脉冲信号。在使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。3、控制信号引脚：RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VPPRST/VPD（9脚）：双功能引脚。RST为复位信号输入端，当RST端保持两个机器周期以上高电平时，单片机完成复位操作。VPD为内部RAM的备用电源输入端，当电源Vcc一旦断电或者电压降到一定值时，可以通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的数据不丢失。ALE/PROG（30脚）：双功能引脚。ALE为地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE作为低8位地址锁存信号。PROG为片机含有EPROM的单片机的编程脉冲输入端。PSEN（29脚）：外部程序存储器的读选通信号，当访问外部程序存储器时，该引脚产生负脉冲作为外部程序存储器的选通信号。EA/VPP（31脚）：双功能引脚。EA为访问程序存储器的控制信号，当EA为低电平时，CPU对程序存储器的访问限定在外部程序存储器；当EA为高电平时，CPU访问从内部程序存贮器可用多媒体展示图1-4重点介绍复位功能使用简单介绍简单介绍重点介绍EA的用法0~4KB地址，并可以自动延至外部超过4KB的程序存储器。VPP为含有片内EPROM的单片机的编程电源端。4、I/O口引脚：P0.0~P0.7、P1.0~P1.7、P2.0~P2.7、P3.0~P3.732个I/O口引脚分成4组，分别用于4个I/O端口P0、P1、P2、P3的8位I/O口位引脚。P0.0~P0.7对应P0，P1.0~P1.7对应P1，P2.0~P2.7对应P2，P3.0~P3.7对应P3。二、MCS-51单片机总体结构MCS-51单片机的总体结构如图1-5所示。单片机内部逻辑功能部件有中央处理器、振荡/分频器、程序存储器、数据存储器、定时器/计数器、中断控制系统、扩展功能控制电路、并行接口电路和串行接口电路，它们通过内部总线有机地连接起来。1、中央处理器CPUCPU是单片机分析和运算的核心部件，是单片机的指挥中心，它的作用是读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，控制各个功能部件执行相应的操作。2、振荡/分频器振荡器的作用是构成时钟振荡电路，产生时钟脉冲；分频器的作用是对时钟脉冲分频产生单片机所需的时基脉冲信号，它为单片机各种功能部件提供统一而精确的执行信号，是单片机执行各种动作和指令的时间基准，没有了基准脉冲信号。MCS-51单片机的时钟电路有两种形式：内部时钟方式和外部时钟方式，如图1-6所示。单片机的其他功能部件的结构、作用以及应用将在后续相关内容中进行介绍。三、单片机最小应用系统单片机最小应用系统是指维持单片机正常工作所必须的电路连接。对于含有片内程序存贮器的单片机，将时钟电路和复位电路接入即可构成单片机最小应用系统，该系统接到+5V电源就能够独立的工作，完成一定的功能。下面以ATMEL公司生产的单片机AT89S51为例，介绍单片机最小应用系统。AT89S51内部集成有中央处理器、程序存储器、数据存储器及输入/输出接口电路等，只需很少的外围元件将时钟电路和复位电路连接完成即可构成单片机最小应用系统。由AT89S51构成的单片机最小应用系统示意图如图1-7所示。时钟电路由C2、C3和晶振X1与单片机内部电路构成。该振荡器为单片机内部各功能部件提供一个高稳定性的时钟脉冲信号，以便为单片机执行各种动作和指令提供基准脉冲信号。单片机的时钟电路的作用好似一个生命的心脏一样。由S0、C1和R1构成单片机的上电复位加按键复位电路。用多媒体展示图1-5图多媒体展示图1-6用多媒体展示图1-7展开介绍作用是当单片机系统上电时复位，使单片机开始工作；当系统出现故障或死机时，用按钮复位，使单片机重新开始工作。电路连接完成后，将程序写入单片机程序存储器，接上电源，单片机最小应用系统就可以工作了。复位电路工作原理课堂小结1、单片机的外部特征及引脚功能。2、单片机总体结构---9个逻辑功能部件。3、单片机最小应用系统电路构成。课后作业自我测评1题、2题。任务2仿真软件proteus的使用一、案头任务仿真软件proteus的使用授课时间年月日授课班级教学形式老师演示、学生练习授课时数2课时教学用具教学资源机房、多媒体、相关课件课前准备教学目标1、熟悉proteus的的工作界面。2、掌握使用proteus进行仿真电路图绘制的基本操作。3、掌握放置电源及接地符号的方法。4、掌握元件参数设置的方法。5、掌握使用proteus进行电路仿真运行的步骤。教学重点1、使用proteus进行仿真电路图的绘制。2、元件参数的设置。3、使用proteus进行电路仿真。教学难点1、电路元件的查找及参数设置。2、电路虚拟仪器的放置。教学过程1、仿真软件proteus的功能简介。2、打开proteus软件，介绍其工作界面。3、proteus基本操作演示。4、完成仿真电路绘制后，进行仿真的步骤介绍。5、布置练习作业，学生进行练习，老师进行指导。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、同学们都学过电子技术，请问作电子电路实验的步骤？2、同学们用过什么仿真软件？提问导思导入利用仿真软件进行仿真，于作实际电路实验的步骤基本相同，但不需要元件成本，可以快速、反复、多参数进行实验仿真。ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，该软件具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真等各种电路的仿真功能。有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等，功能极其强大。下面介绍ProteusISIS软件的工作环境和一些基本操作。启发学习积极性讲授新课一、进入Proteus工作界面双击桌面上的ISIS6Professional图标即可进行其工作界面。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。二、proteus基本操作1、将所需元器件加入到对象选择器窗口单击对象选择器按钮，弹出“PickDevices”页面，由于软件元件库中没有AT89S51，所以在“Keywords”输入AT89C51（AT89S51与AT89C51兼容），系统在对象库中进行搜索查找，并将搜索结果显示在“Results”中。在“Results”栏中的列表项中，双击“AT89C51”，则可将“AT89C51”添加至对象选择器窗口。接着在“Keywords”栏中重新输入LED，选中“MatchWholeWords”，双击“LED-RED”，则可将“LED-RED”（红色发光二极管）添加至对象选择器窗口。按同样方法，将其他所需的元件加入到对象选择器窗口。单击“OK”按钮，结束对象选择。2、放置元器件至图形编辑窗口在对象选择器窗口中，点击选中AT89C51，将鼠标置于图形编辑窗口该对象的欲放位置、单击鼠标左键，该对象被完成放置。按照相同操作，将电容CAP、晶振CRYSTAL等其他元件放置到图形编辑窗口中。由于发光二极管需要8个，所以点击选中发光二极管后，在图形编辑区域适当的位置再反复点击放置7次，此时总共放置了8只发光二极管，二极管名的标示系统会自动区分。同样方法可以放置其他元件。利用多媒体或机房相关软件进行操作演示，介绍proteus工作界面。展示仿真电路课件，并以此电路为例进行基本操作演示。3、移动、删除对象和调整对象朝向将鼠标移到该对象上，单击鼠标右键，此时我们已经注意到，该对象的颜色已变至红色，表明该对象已被选中，按下鼠标左键，拖动鼠标，将对象移至新位置后，松开鼠标，完成移动操作。选中对象后，再次右击鼠标，即可将对象删除。选中对象后，用鼠标左键点击旋转按钮可以使对象旋转，点击镜象按钮可以使对象按x轴镜象或按y轴镜象。4、放置电源及接地符号我们会发现许多器件没有Vcc和GND引脚，其实他们隐藏了，在使用的时候可以不用加电源。如果需要加电源可以点击工具箱的接线端按钮，这时对象选择器将出现一些接线端，在器件选择器里点击GROUND，鼠标移到原理图编辑区，左键点击一下即可放置接地符号；同理也可以把电源符号POWER放到原理图编辑区。5、元器件之间的连线Proteus的智能化可以在你想要画线的时候进行自动检测。下面，我们来操作将电阻R1的左端连接到D1的右端。当鼠标的指针靠近R1左端的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“×”号，表明找到了R1的连接点，单击鼠标左键，移动鼠标(不用拖动鼠标)，将鼠标的指针靠近D1右端的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“×”号，表明找到了D1的连接点，同时屏幕上出现了粉红色的连接，单击鼠标左键，粉红色的连接线变成了深绿色，这一连线就完成了。Proteus具有线路自动路径功能(简称WAR)，当选中两个连接点后，WAR将选择一个合适的路径连线。在连线过程中，我们可以用左击鼠标的方法来手动选择连线的路径。同理，我们可以完成其它连线。在此过程的任何时刻，都可以按ESC键或者单击鼠标的右键来放弃画线。