2016-2017年第二学期单片机原理与应用教案

教案2016—2017学年第2学期部门信息与控制工程系课程名称单片机控制技术授课对象授课教师教材名称《单片机原理及应用技术》2016年6月20日2016-2017年度第二学期单片机应用技术教学进度表一、本学期教学目的随着科学技术的发展，计算机在各个领域正发挥越来越重要的作用。作为微型计算机发展的一个重要分支，单片机以其体积小、功能强、功耗低、价格便宜、使用方便、性能价格比高等特点在各种电子系统中得到最普遍的应用，广泛应用于工业控制、智能化仪器仪表、机电一体化、家用电器、电子玩具等各个领域。因此，工程类专业尤其是计算机应用、自动化、机电一体化等专业的学生学习单片机知识、掌握单片机应用技术是十分必要的。本课程主要包括单片机结构、指令系统、存储器和接口扩展技术及接口应用等。通过本课程的学习，使学生掌握单片机原理与应用系统设计这一重要手段，并了解一些硬件方面的知识，初步能进行单片机编程，具有“微控制技术”的设计思想体系。并为后续有关设备系统课程的学习及进行毕业设计相关课题打下基础。二、提高教学质量的措施1、突出素质教育，强化实践能力，注重教学方法的多样性和灵活性。2、转变教学观念，遵循教育规律，探索教育、教学改革新方法、新路子，开拓创新，不断进取。3、保持严谨的工作态度，在业务上精益求精，在学识上不断充实，4、及时批改作业，及时辅导，有问必答，不使一名同学落伍。5、深入到学生中去，了解学生，关心学生，严格要求学生，极大调动学生的学习积极性，提高教学质量。6、抓好基础知识的补救工作，在教学的过程中，边授课边补充知识，使学生温故而知新。7、加强反馈教学，对提出问题及时矫正。8、在教学中，做到既教书又育人。9、经常听取其他教师的教课，学习老教师的教法和经验。10、有计划增加课外资料，以拓宽思路，巩固和深化课内知识，提高自学能力和阅读鉴赏能力。11、采用启发式、讨论式等多种授课方式，培养学生分析问题、解决问题的能力。12、采用理论联系实际的授课方式，培养学生产学结合、学为所用的意识。13、认真做好学生成绩的考核与评定等工作。14、努力做好后进生的转化工作，全面提高教学成绩。15、在教学中运用电化教学手段，加强直观教学。16、运用分层次教学法，因材施教，培养学生的创新能力。三、教学进度周次月日-月日章节主要教学内容课时13.7—3.12第一章单片机发展过程及进制、编码的概念423.15—3.19第二章单片机系统开发过程、典型产品433.22—3.26第二章80C51单片机的时钟方式与复位电路及复位后的状态443.29—4.2第二章80C51的并行口结构与指令操作454.6—4.9第三章80C51的寻址方式及其运算指令264.12—4.16第三章80C51的各种指令运行方式474.19—5.7第四章汇编程序设计的思想、程序的参数传递和中断概念1085.10—5.28第五章C51中断系统及定时/计数器的工作方式895.31—第六章RAM扩展电路及设计原理、R/O口的106.18功能及数据传送106.21—7.3第七章DAC、ADC芯片特征及与单片机的接口电路。6117.4—7.10复习4教学目标教材分析教学内容教学目标教材分析授课类型授课方法课时安排组织教学导入新课第1章绪论1、理解微型计算机的各种应用形态；2、了解当前市场主流单片机型号及种类；重点：1、补码的概念与特点；2、单片机的嵌入式应用特点；难点：单片机应用系统的开发过程。二进制、十进制、十六进制及其换算关系；编码的概念；计算机中带符号数的表示；电子计算机的结构；单片机的概念、发展过程及产品近况；单片机的特点及应用领域；单片机应用系统的开发过程。1.1数制与编码的简单回顾掌握各种数制及其换算关系；理解字符编码和BCD码的含义；掌握计算机中带符号数的表示。重点：数制、编码；计算机中带符号数的表示。难点：补码的运算。新授课讲授法2课时出勤：应到人，实到人。我们学控制主要的专业课之一就是单片机。从今天开始我们进入单片机的学习，首先来共同回顾一下相关的基础知识——数制与编码。教学内容一、数制数制：是计数的规则（亦称计数制）1、十进制：生活中最熟悉的进位计数制。符号：0，1，…，9规则：逢十进一。2、二进制：计算机中采用的计数制符号：0，1规则：逢二进一特点：便于实现，不便记忆。字节：8个位，有82个值（0～255）LSB：最低有效位，D0位MSB：最高有效位，D7位字：2字节，16位，有162个值（0～65535）MSB：D15位3、十六进制：用于代码和数据的缩写符号：0，1，…，9，A，B，…，F规则：逢十六进一特点：二进制4位→十六进制1位。为了区分数的不同进制，可在数的结尾以一个字母标示，十进制：D（或不带字母）、二进制：B、十六进制：H。表1.1部分自然数的3种进制表示二、编码1、字符的编码----ASCII码采用美国标准信息交换码（即ASCII码）2、十进制数的编码----BCD码用二进制表示十进制数的代码。压缩的BCD码：1个字节表示2位十进制数的代码。非压缩BCD码：8位码表示1位十进制数（高4位填0）的编码。采用压缩的BCD码比采用非压缩的BCD码节省存储空间。非法码：4位代码在1010B~1111B范围时。2个BCD码的运算可能出现非法码，这时要对所得结果进行调整。表1.2常用字符的ASCII码表1.38421BCD码表三、计算机中带符号数的表示1、原码、机器数及其真值原码：在计算机中，数值为绝对值，数最高位为符号位，用0表示正号，用1表示负号，这种表示方法称为数的原码表示法。如：正数+1000101B（即+45H），原码为：01000101B（即45H）负数-1010101B（-55H），原码为：11010101B（即D5H）机器数：数在计算机内的表示形式称为机器数。而这个数本身称为该机器数的真值。如，上述的“45H”和“D5H”为2个机器数，它们的真值分别为“+45H”和“-45H”。2、反码正数的反码与其原码相同。负数的反码符号位为1，数值位为其原码数值位逐位取反。采用原码和反码表示时，符号位不能同数值一道参加运算。3、补码计算机中，带符号数的运算均采用补码。正数的补码与其原码相同。负数的补码为其反码末位加1。例：负数-1010101B（-55H）0101010B反码（AAH）01001011B补码（ABH）由补码求其真值的方法：（1）求补得到原码（符号位+数值位）；（2）依原码求真值。如：巩固练习课堂总结布置作业教学目标教材分析授课类型授课方法课时安排组织教学补码为：10101011B求补得：11010101B真值为：-55H。补码的优点：将减法运算转换为加法，且数值连同符号位可一起参加运算。用补码运算45H-54H=？本节重点掌握将一个十进制数转换成十六进制的方法；字符的编码（ASCII码）及十进制的编码（BCD码）。P161题1.2电子计算机概述掌握计算机的结构，微型计算机的组成及其应用形态。重点：单片机的概念。新授课讲授法1课时出勤：应到人，实到人。导入新课教学内容这一节我们来介绍一下计算机的组成及什么是单片机。一、电子计算机的经典结构1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，标志着计算机时代的到来。开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。冯·诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。运算器与控制器合称为中央处理器（CPU）。电子计算机的典型结构如图1.1所示。存储器输出设备输入设备控制器运算器图1.1电子计算机的典型结构计算机的发展，经历了电子管计算机晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机5个时代。但是，计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架。二、微型计算机的组成及其应用形态1、微型计算机的组成1971年1月，INTEL公司的特德·霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为微处理器。微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型计算机。各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连，如图1.2所示。微处理器存储器I/O接口I/O设备地址总线AB数据总线DB控制总线CB图1.2微型计算机的组成2、微型计算机的应用形态（1）多板机（系统机）多板机是将微处理器、存储器、I/O接口电路等组装在一块主机板（即微机主板）上，再通过系统总线和其他多块外设适配板卡连接键盘、显示器、打印机、软/硬驱动器及光驱等设备。系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。个人计算机（PC机）就是典型的多板微型计算机。工业PC机也属于多板机。（2）单板机计算机应用的早期，将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备等装配在一起印制电路板上，再配上监控程序，就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。典型的产品如TP801。（3）单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而巩固练习课堂总结布置作业构成了单芯片微型计算机，即单片机。（a）系统机应用形态（b）单板机应用形态（c）单片机应用形态图1.3微型计算机的三种应用形态单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等系统。单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。P16第2题重点掌握计算机的组成及单片机的概念。P16第3题教学目标教材分析授课类型授课方法课时安排组织教学导入新课教学内容1.3单片机的发展过程及产品近况了解单片机的发展过程及产品近况。重点：MCS-51系列单片机的结构；单片机产品的近况。新授课讲授法1课时出勤：应到人，实到人。大家共同了解一下单片机的发展及及其的产品。一、单片机的发展过程三个主要阶段：1、单片形成阶段1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。2、结构成熟阶段1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。3、性能提高阶段1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、教学目标教材分析授课类型授课方法8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。特点：片内面向测控系统电路增强，使之可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。二、单片机产品近况1、80C51系列产品繁多，主流地位已形成，已推出的与80C51兼容的主要产品有：ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列Philips公司的80C51、80C552系列华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列LG公司的GMS90/97低压高速系列Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机2、非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要产品有：Intel的MCS-96系列16位单片机Microchip的PIC系列RISC单片机TI的MSP430F系列16位低功耗