項目7單片機應(yīng)用技能實訓(xùn)(C語言)教案.doc

單片機應(yīng)用技能實訓(xùn)(C語言)教案項目7項目7 單片機雙機通信電路制作任務(wù)1 項目相關(guān)基本知識學(xué)習(xí)一、案頭任務(wù)項目相關(guān)基本知識學(xué)習(xí)授課時間年 月 日授課班級教學(xué)形式講授、討論授課時數(shù)2課時教學(xué)用具教學(xué)資源項目制作成品、課件課前準(zhǔn)備教學(xué)目標(biāo)1、了解串行通信波特率的概念。2、理解串行口4種工作方式的波特率。3、掌握串行口方式1、2、3的應(yīng)用。4、了解多機通信原理。教學(xué)重點串行口工作方式1的應(yīng)用。教學(xué)難點1、對串行口方式1波特率的理解。2、多機通信原理。教學(xué)過程1、通過復(fù)習(xí)提問，引出項目任務(wù)。2、串行通信的波特率。3、串行口工作方式1、2、3。4、串行口應(yīng)用舉例。5、多機通信原理簡介。教學(xué)后記二、教學(xué)實施過程實施環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)學(xué)方法組織教學(xué)1、檢查學(xué)生出勤情況并做好記錄。2、調(diào)整學(xué)生的注意力，為上課作準(zhǔn)備?；咏涣鲝?fù)習(xí)提問1、串行口方式0是如何完成串行數(shù)據(jù)的發(fā)送的？2、方式0主要用于什么?方式0能用于雙機通信嗎？本項目的終極目標(biāo)是制作單片機雙機通信電路。提問導(dǎo)思導(dǎo)入在項目8中學(xué)習(xí)了串行口方式0的應(yīng)用，但要進行雙機通信時，要采用串行口的其他工作方式。下面，我們在進行項目制作之前，學(xué)習(xí)項目相關(guān)基本知識。啟發(fā)學(xué)習(xí)積極性講授新課一、MCS-51單片機串行口的波特率波特率是反映串行通信快慢的一個物理量，串行口每秒鐘發(fā)送或接收二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)稱為波特率，單位為b/s，即位/秒。串行口有四種工作方式，這四種工作方式對應(yīng)三種波特率。工作方式0：波特率為=fsoc/12，不受SMOD位影響。工作方式2： 波特率=2SMODfsoc/64 （9-1）工作方式1和方式3：波特率=2SMOD（T1溢出率）/32 （9-2）T1溢出率即為一次定時時間的倒數(shù)，即T1溢出率= （9-3）其中 x為定時初值，M由T1的工作方式?jīng)Q定，一般置T1工作方式2，M=8。將式9-3代入9-2，并整理后得：波特率= （6-4）當(dāng)已知晶振頻率和所需的波特率時，可由式6-4計算定時器的初值。二、MCS-51單片機串行口工作方式1、2、3及應(yīng)用1、方式1方式1是波特率可調(diào)的8位數(shù)據(jù)異步通信方式，發(fā)送或接收一幀信息為10位，其中包括1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位1。方式1的發(fā)送是在T1=0的條件下，由任何一條以SBUF為目的地址的數(shù)據(jù)傳送指令作為啟動發(fā)送開始的。數(shù)據(jù)從TXD引腳輸出。當(dāng)發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，置中斷標(biāo)志TI為1。串行口置為方式1，若RI=0，REN=1時，允許串行口接收數(shù)據(jù)。串行口采樣RXD（P3.0引腳），當(dāng)采樣到由1到0跳變時，確認是起始位“0”，便開始接收一幀數(shù)據(jù)。方式1接收時，必須同時滿足以下兩個條件：（1）RI=0；（2）停止位為1或SM2=0。在滿足以上兩個條件后，8位數(shù)據(jù)存入SBUF，停止送入RB8位，同時置中斷標(biāo)志RI為1。若不滿足這兩個條件，接收到數(shù)據(jù)不能存入SBUF，此組數(shù)據(jù)丟失。2、方式2方式2是9位數(shù)據(jù)異步通信方式，發(fā)送一幀信息為11位，其中一位起始位0、8位數(shù)據(jù)位、第9位數(shù)據(jù)位和一位停止位1。方式2的發(fā)送方法方式1類似，區(qū)別是發(fā)送前，第九位數(shù)據(jù)先送入TB8，8位數(shù)據(jù)發(fā)送之后，發(fā)送第九位數(shù)據(jù)，最后自動生成停止位1。串行口置為方式2，若RI=0，REN=1時，允許串行口接收數(shù)據(jù)。串行口采樣RXD（P3.0引腳），當(dāng)采樣到由1到0跳變時，確認是起始位“0”，便開始接收一幀數(shù)據(jù)。方式2接收時，必須同時滿足以下兩個條件：（1）RI=0；（2）SM2=0或收到的第九位數(shù)據(jù)等于1。在滿足以上兩個條件后，8位數(shù)據(jù)存入SBUF，第九位數(shù)據(jù)進入RB8位，置中斷標(biāo)志RI為1。若不滿足這兩個條件，接收到數(shù)據(jù)不能存入SBUF，此組數(shù)據(jù)丟失。3、方式3方式3為波特率可調(diào)的9位異步通信方式，除了波特率有所區(qū)別之外，其余都與方式2相同。4、應(yīng)用舉例方式2和方式3主要用于多機通信，我們放在“項目相關(guān)知識延伸”中進行介紹。這里舉例說明方式1的使用方法。例7-1 置串行口方式1，允許發(fā)送和接收，采用中斷方式。初始化完成后，將串行口接收到的數(shù)據(jù)存于40H單元，再將該數(shù)據(jù)通過串行口方式1發(fā)送。試編寫應(yīng)用程序。解：該程序包括三部分，初始化、串行口發(fā)送和串行口中斷服務(wù)程序，流程圖如圖7-2所示。根據(jù)流程圖，編寫參考程序如下：#includeunsigned char data a _at_ 0x40;unsigned char *zz;/*以下是初始化函數(shù)*/void start()zz=&a; *zz=0;SCON=0X50;TMOD=0X21;TL1=0XF4; TH1=0XF4;EA=1; ES=1; TR1=1;/*以下是串行口中斷函數(shù)*/void series() interrupt 4if(RI=1)*zz=SBUF;RI=0;TI=0;SBUF=a;if(TI=1)TI=0;/*以下是主函數(shù)*/void main()start();while(1); 圖7-2 例7-1程序流程圖 三、單片機多機通信簡介 1、多機通信原理單片機多機通信一般采用主從式多機通信方式。將一臺設(shè)為主機，其他N臺為從機，系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-10所示。多機通信原理如下： 圖7-10 多機通信示意圖（1）主機發(fā)出的信息有兩類，一類是地址信息，用來確定需要和主機通信的從機，其特征是主機串行發(fā)送的第九位數(shù)據(jù)TB8為1，即主機令TB8為1來呼叫從機；另一類是命令或數(shù)據(jù)信息，特征是串行傳送的第九位數(shù)據(jù)TB8為0，實現(xiàn)主從間的數(shù)據(jù)傳送。（2）各從機使SM2=1時，只能接收到主機發(fā)來的地址信息；使SM2=0時，接收主機發(fā)送的命令或數(shù)據(jù)信息。（3）各從機只能發(fā)送數(shù)據(jù)信息，其特征是第九位數(shù)據(jù)TB8為0。主從式多機通信的一般過程如下：（1）使所有從機的SM2=1，以便接收主機發(fā)來的地址碼。（2）主機發(fā)出一幀地址信息，其中包括8位需要與之通信的從機地址碼和第九位特征碼TB8=1。（3）各從機接收到地址信息后，將其與自己的地址碼相比較，若與本機地址相同，則該從機使SM2清0以接收主機隨后發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)信息；對于地址不相同的從機，仍保持SM2=1的狀態(tài)，對主機隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)不予理睬。（4）主機給已被尋址的從機發(fā)送命令或數(shù)據(jù)（第九位數(shù)據(jù)TB8=0）。當(dāng)通信需要進行波特率設(shè)置時，應(yīng)采用方式1或方式3。此時要計算定時器T1初值，并常設(shè)為方式2以獲得需要的波特率。重點說明如何啟動發(fā)送以及如何將接收到的數(shù)據(jù)進行保存。在黑板上繪制流程圖，并通過對流程圖講解，使學(xué)生理解編寫思路。由老師與同學(xué)共同進行程序編寫。簡明介紹多機通信原理。課堂小結(jié)1、串行口波特率。2、串行口工作方式1、2、3及其應(yīng)用。3、方式1應(yīng)用舉例。4、多機通信簡介。課后作業(yè)自我測評1題、2題、3題。任務(wù)2 雙機通信電路的硬件、軟件設(shè)計一、案頭任務(wù)雙機通信電路的硬件、軟件設(shè)計授課時間年 月 日授課班級教學(xué)形式講授、討論授課時數(shù)2課時教學(xué)用具教學(xué)資源課件、單片機應(yīng)用制作成品課前準(zhǔn)備教學(xué)目標(biāo)1、掌握串行口工作方式1、2、3的應(yīng)用。2、掌握雙機通信電路的整體構(gòu)成。3、掌握C語言指針的使用。4、理解應(yīng)用程序的編程思路。教學(xué)重點1、串行口工作方式1的應(yīng)用。2、應(yīng)用程序的編程思路及相關(guān)指令使用。教學(xué)難點1、應(yīng)用程序的編寫思路及相關(guān)程序。教學(xué)過程1、復(fù)習(xí)提問串行口方式1、2的使用方法。2、介紹項目任務(wù)要求。3、根據(jù)項目任務(wù)要求引導(dǎo)設(shè)計硬件電路。4、C語言指針介紹。5、應(yīng)用程序流程圖繪制。6、應(yīng)用程序設(shè)計。教學(xué)后記二、教學(xué)實施過程實施環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)學(xué)方法組織教學(xué)1、 檢查學(xué)生出勤情況并做好記錄。2、 調(diào)整學(xué)生的注意力，為上課作準(zhǔn)備。互動交流復(fù)習(xí)提問1、串行口方式1、2的使用方法？2、使用方式1時，初始化程序主要有哪些？提問導(dǎo)思導(dǎo)入在學(xué)習(xí)了串行口方式1、2、3的應(yīng)用后，我們應(yīng)用串行口方式1來完成雙機通信，項目要求如下：(1)甲機用一個按鍵來控制發(fā)送，每按一下按鍵，將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的一個數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機。(2)乙機接收，每接收到一個數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并將該數(shù)據(jù)送P1口輸出，由發(fā)光二極管顯示。啟發(fā)學(xué)習(xí)積極性講授新課一、雙機通信電路設(shè)計1、雙機通信電路方案設(shè)計根據(jù)項目要求，本項目硬件由甲機和乙機兩部分構(gòu)成。甲機包括最小應(yīng)用系統(tǒng)和按鍵電路（發(fā)送控制），乙機包括最小應(yīng)用系統(tǒng)和LED顯示電路（用于輸出顯示）。2、電路設(shè)計根據(jù)電路構(gòu)成方案設(shè)計硬件電路原理如圖7-3所示。圖7-3 電路原理圖3、元件選擇 （1）復(fù)習(xí)晶振電路元件及復(fù)位電路元件的選擇。（2）復(fù)習(xí)發(fā)光二極管電路元件選擇。二、應(yīng)用程序編寫1、C語言指針指針是存放變量地址的變量，分為通用指針和存貯器指針。（1）通用指針定義方法如下變量類型 *變量名稱;（2）存貯器指針定義方法如下變量類型 存儲類型 *變量名稱；例如：char xdata *dp;/定義外部存貯器變量地址的指針dp。（3）指針變量的賦值將一個變量的地址賦予指向相同數(shù)據(jù)類型的指針，例如：int a,*ap;ap=&a;將一個指針的值賦予指向相同變量的另一個指針，例如：int a,*ap,*bp;ap=&a; bp=ap;在定義中直接賦值，例如：int data *zh1=0x30;/將0x30 直接賦予指針zh1。2、甲機發(fā)送程序設(shè)計 流程圖設(shè)計甲機的發(fā)送采用查詢方式，發(fā)送程序的流程圖如圖7-4所示。圖7-4 甲機發(fā)送程序流程圖根據(jù)流程圖編寫程序如下：#includesbit S1=P10;unsigned char disp_buf16=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15;unsigned char data *sr0;void send(); /串行口發(fā)送函數(shù)void start(); /串行口發(fā)送初始化函數(shù)void delay(); /延時函數(shù)/*以下是數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)*/void send()SBUF=*sr0;while(TI=0);TI=0;/*以下是初始化函數(shù)*/void start()TMOD=0x21;TL1=0xf4; TH1=0xf4; TR1=1;SCON=0x50;/*以下是主函數(shù)*/void main()unsigned char i;start();while(1)sr0=&disp_buf;for(i=16;i0;i-)while(S1=1);while(S1=0);send();delay();sr0=sr0+1;3、乙機接收程序設(shè)計乙機接收程序與例7-1類似，采用中斷方式，參考程序如下：#includeunsigned char disp_buf16;void start()；/定義初始化函數(shù)/*以下是中串行口中斷函數(shù)*/void series() interrupt 4unsigned char i=0;RI=0; ES=0;disp_bufi=SBUF;P1=disp_bufi;i+;if(i=16)i=0;ES=1;/*以下是主函數(shù)*/void main()start();while(1);老師和同學(xué)共同討論電路構(gòu)成方案。老師和同學(xué)共同在黑板上繪制電路原理圖?？墒÷跃д耠娐泛蛷?fù)位電路。簡單說明兩種指針的使用區(qū)別。在老師引導(dǎo)下由同學(xué)老師共同完成流程圖繪制。同學(xué)們可自行計算初值為F4H時的波特率。在老師引導(dǎo)下與同學(xué)一起完成應(yīng)用程序設(shè)計。課堂小結(jié)1、雙機通信電路設(shè)計。2、C語言指針的使用。3、應(yīng)用程序設(shè)計,重點是甲機發(fā)送程序流設(shè)計。課后作業(yè)自我測評4題、6題。任務(wù)3 單片機雙機通信電路的計算機仿真一、案頭任務(wù)單片機雙機通信電路的計算機仿真授課時間年 月 日授課班級教學(xué)形式老師演示、學(xué)生操作授課時數(shù)2課時教學(xué)用具教學(xué)資源機房、多媒體、相關(guān)課件課前準(zhǔn)備教學(xué)目標(biāo)1、單片機雙機通信電路設(shè)計的計算機仿真驗證。2、提高工具軟件的使用熟練程度。3、熟練C語言指針的使用及電路應(yīng)用程序設(shè)計。教學(xué)重點1、雙機通信電路設(shè)計的計算機仿真驗證。2、相關(guān)指令的使用及程序編寫與修改。教學(xué)難點1、仿真電路運行出錯時的修改調(diào)試。教學(xué)過程1、proteus仿真電路繪制步驟復(fù)習(xí)。2、用keil進行程序匯編步驟復(fù)習(xí)。3、布置練習(xí)作業(yè)，學(xué)生進行練習(xí)并驗證電路效果，老師進行指導(dǎo)。教學(xué)后記二、教學(xué)實施過程實施環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)學(xué)方法組織教學(xué)1、檢查學(xué)生出勤情況并做好記錄。2、調(diào)整學(xué)生的注意力，為上課作準(zhǔn)備?；咏涣鲝?fù)習(xí)提問1、本項目設(shè)計的雙機通信電路都有哪些功能？提問導(dǎo)思導(dǎo)入剛才同學(xué)們對雙機通信電路的功能作了敘述，下面就根據(jù)上次課進行的電路軟硬件設(shè)計，用計算機仿真驗證本次項目設(shè)計的正確性和運行效果。啟發(fā)學(xué)習(xí)積極性講授新課一、使用proteus繪制仿真電路圖的步驟參照圖7-3進行仿真電路繪制。1、將所需元器件加入到對象選擇器窗口AT89S51用AT89C51代替，紅色發(fā)光二極管的英文符號是“LED-RED”；電阻、電容、電解電容、按鍵、晶振的英文符號分別是“RES”、“CAP”“CAP-ELEC”、“BUTTON”、“CRYSTAL”。2、放置元器件至圖形編輯窗口3、移動、刪除對象和調(diào)整對象朝向4、放置電源及接地符號5、元器件之間的連線6、編輯對象的屬性設(shè)置元件參數(shù)二、使用keil進行程序匯編的步驟1、源文件的建立輸入完源程序后，保存該文件，注意必須加上擴展名.c。2、建立工程文件點擊“Project-New Project”菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給將要建立的工程起一個名字，-。3、工程的設(shè)置在 OutPut 頁面，勾選“ Creat Hex file”選項。4、編譯、連接在設(shè)置好工程后，即可進行編譯、連接。點擊按鈕，對當(dāng)前工程中的文件進行編譯然后再連接，生成目標(biāo)代碼。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中，如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)。三、布置作業(yè)學(xué)生練習(xí)，老師指導(dǎo)。1、雙機通信電路仿真驗證。2、修改應(yīng)用程序驗證運行效果。3、試一試，使用方式2或3進行雙機通信，是否也能順利實現(xiàn)功能。利用機房相關(guān)軟件進行操作演示。講解個步驟的含義。學(xué)生操作，老師指導(dǎo)。課堂小結(jié)1、proteus的基本操作步驟。2、keil的操作步驟。3、單片機雙機通信電路的仿真驗證。課后作業(yè)技能反復(fù)訓(xùn)練與思考題4題、5題。任務(wù)4 單片機雙機通信電路的制作與調(diào)試一、案頭任務(wù)單片機控制廣告燈電路的制作與調(diào)試授課時間年 月 日授課班級教學(xué)形式學(xué)生動手操作、老師指導(dǎo)授課時數(shù)2課時教學(xué)用具 萬用表、電烙鐵等教學(xué)資源實訓(xùn)設(shè)備、電路制作成品課前準(zhǔn)備項目3制作成品、相關(guān)電子元件采購、準(zhǔn)備。教學(xué)目標(biāo)1、掌握雙機通信的連接方法。2、加深對項目7的電路構(gòu)成理解及應(yīng)用程序。3、掌握使用儀表進行電路測試方法，提高儀表使用的熟練程度。4、掌握數(shù)字時鐘電路構(gòu)成及硬件、軟件調(diào)試。教學(xué)重點1、復(fù)習(xí)項目3應(yīng)用程序及電路構(gòu)成。2、掌握雙機通信電路構(gòu)成及硬件、軟件調(diào)試。教學(xué)難點1、電路調(diào)試中的故障查找。教學(xué)過程1、強調(diào)實訓(xùn)室操作規(guī)程，注意操作安全。2、復(fù)習(xí)