(完整版)單片機應用技能實訓教案--項目8

1、單片機應用技能實訓教案一項目 8項目8數(shù)字時鐘電路制作任務1 MCS-51單片機串行接口學習一、案頭任務MCS-51單片機串行接口學習授課時間年 月 日授課班級教學形式講授、討論授課時數(shù)2課時教學用具教學資源項目制作成品、課件課前準備教學目標1、了解并行通信與串行通信。2、理解串行口的結構。3、掌握串行口控制寄存器的作用與用法。4、掌握串行口工作方式 0的應用。教學重點1、串行口控制寄存器的作用與用法。2、串行口工作方式 0的應用。教學難點1、對串行口發(fā)送啟動和接收啟動的理解。教學過程1、通過對生活中的數(shù)字鐘表的討論，引出項目任務。2、并行通信與串行通信。3、MCS-51單片機串行口的結構。4

2、、用于串行口的專用寄存器作用。5、串行口控制寄存器的用法。6、串行口工作方式 0的應用。教學后記、教學實施過程實施環(huán)節(jié)教學內(nèi)容導學方法組織教學1、檢查學生出勤情況并做好記錄。2、調(diào)整學生的注意力，為上課作準備。互動交流復習提問1、LED數(shù)碼管結構？2、什么是靜態(tài)顯示？什么是動態(tài)顯示？本項目的終極目標是制作一個單片機控制的LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示數(shù)字時鐘電路。提問導思導入在項目7中學習了數(shù)碼管的結構原理及顯示方式，在項目6中學習了單片機的定時器，本項一用定時器定時，用數(shù)碼管顯 示時間，至少要用4個數(shù)碼管，每個數(shù)碼管占用8位，4個LED啟發(fā)學習 積極性數(shù)碼管占用4個I/O端口。僅顯示電路就將單片機的

3、4個I/O端 口全部占用，秒閃爍、調(diào)時按鍵已無端口可用，另外， P0、P2、 P3 口都具有第二功能，將這些端口僅用于顯示電路，會造成資 源浪費，所以，在本項目中要擴展用于顯示電路的輸出端口。下面，我們在進行項目制作之前，學習 MCS-51單片機的串行口， 利用串行口的方式 0進彳T I/O 口的擴展。講授新課一、MCS-51單片機串行接口1、并行通信和串行通信并行通信是指將組成數(shù)據(jù)字節(jié)的各位同時發(fā)送或接收。通信中，一個并行數(shù)據(jù)占有多少個二進制數(shù)位, 行傳輸線。因此，并行通信所需的傳輸線多， 護費高，不宜用于遠距離通信。串行通信是組成數(shù)據(jù)的字節(jié)中的各位按順序逐一傳送的方式。 它的優(yōu)點是 占用的

4、傳輸線少，與外部設備的連接簡 單，最少只需 3根傳輸線即可，如圖 8-2所示。由于串行通信使用的傳輸線 少、成本低，因此特別適用于遠距離通 信。但是，串行通信是一位一位的傳送 數(shù)據(jù)，所以串行通信的傳送速度較低。2、MCS-51單片機串行接口就需要在并仃 多少位并傳輸線的成本及維圖8-2MCS-51單片機的串行接口由串行口緩沖寄存器SBUF、串行口控制寄存器 SCON和電源控制寄存器 PCON構成，通過引腳 TXD (P3.1)、RXD (P3.0)來完成串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收與外 界進行串行通信。(1)串行口緩沖寄存器 SBUFSBUF是按字節(jié)尋址的特殊功能寄存器，它用來存放將要發(fā)送或接收到的數(shù)

5、據(jù)。 在物理上，有兩個獨立的SBUF寄存器，一個 用于發(fā)送，一個用來接收。(2)串行口控制寄存器 SCONSCON是一個可以位尋址的特殊功能寄存器，它用于串行通信的方式選擇、發(fā)送、接收控制及保存串行口的狀態(tài)信息等。SCON中各位的名稱如表 8-1所示。表8.1 SCON中各位的名稱SCON 位D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON中各位的定義如下：SM0、SM1 :串行口工作方式選擇位。4種不同取值對應 4種工作方式如表8-2所不。詳細介紹 各位的作 用及用法。表8-2串行口工作方式選擇SM0、SM1工作方式功能00方式08位數(shù)據(jù)同步移位寄存

6、器方式01方式18位數(shù)據(jù)異步通信方式10方式29位數(shù)據(jù)異步通信方式11方式39位數(shù)據(jù)異步通信方式SM2 :在方式2、3中用作多機通信控制位。REN :允許接收控制位。 REN=0時，禁止接收； REN=1時,允許接收。TB8 :發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位。在方式2、3中存放發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位。RB8:接收數(shù)據(jù)的第九位。在方式2、3中，接收的第九位數(shù)據(jù)存于RB8中。TI :發(fā)送中斷請求標志位。RI:接收中斷請求標志位。(3)電源控制寄存器 PCONPCON對串行口的影響是通過其 SMOD位改變串行口的波特 率。SMOD 位位于 PCON的最高位，即 PCON.7,當SMOD=1 時串行口的波特率是 SMOD

7、=0時的兩倍(方式0除外)。PCON 在單片機復位時， SMOD=0。二、MCS-51單片機串行口工作方式 0的應用對方式0 的發(fā)送與 接收詳細 說明。1、串行口方式0的發(fā)送與接收串行口工作方式 0是8位同步移位寄存器方式。串行數(shù)據(jù)由RXD (P3.0)引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD (P3.1)引腳輸出。方式0主要用于I/O端口的擴展。(1)方式0的發(fā)送方式0的發(fā)送操作是在 TI=0的情況下，執(zhí)行以 SBUF為目的 字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送指令開始的。例如：MOV SBUF, A指令執(zhí)行后，在 RXD線上串彳T發(fā)送8位數(shù)據(jù)，同時在 TXD 線上發(fā)送同步移位脈沖。8位數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，由硬件將TI置

8、1, 向CPU請求中斷。若中斷不開放，TI可作為發(fā)送完成的查詢標志位。TI=1后，必須用軟件將其清 0,以便再次發(fā)送數(shù)據(jù)。(2)方式0的接收方式0的接收操作是在 RI=0的條件下，由REN置1指令來 啟動接收。當執(zhí)行指令：SETB REN后，8位數(shù)據(jù)從RXD引腳輸入，同時TXD引腳發(fā)出同步移位 脈沖，收到8位數(shù)據(jù)后，由硬件將 RI置1,向CPU請求中斷。 若中斷不開放，RI可作為接收完成的查詢標志位。RI=1后，必須用軟件將其清0,以便再次接收數(shù)據(jù)。2、方式0應用舉例例1 :使用串入并出芯片 74LS164與單片機相連，利用串行 口方式0擴展8位并行輸出，接線示意圖如圖8-3所示。8位并行輸出

9、接8個發(fā)光二極管，要求控制 8個發(fā)光二極管反復亮滅。 程序設計如下（采用查詢方式）：ORG 0000HAJMP START;轉移到初始化程序 STARTORG 0030HSTART: MOV A, #00H;亮/滅初值MOV SCON, #00H;初始化串行口方式 0MAIN : MOV SBUF, A;啟動串行口發(fā)送MA1 : JNB TI , MA1;等待發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)CLR TI;清發(fā)送完成標志LCALL YS;調(diào)用延時子程序 YSCPL A;取反以使亮滅變換AJMP MAIN;轉移到主程序 MAINYS :;延時子程序 RETEND例2使用并入串出芯片 74LS165與單片機相連，接線

10、示意圖 如圖8-4所示。利用串行F式0擴展8位并行輸入，將輸入的 8位開關數(shù)據(jù)從P0 口輸出，由發(fā)光二極管顯示。 參考程序如下：ORG 0000HAJMP START;轉移到初始化程序 STARTORG 0030HSTART : MOV SCON, #00H;初始化串行口方式 0MAIN : CLR P2.7;置入并行數(shù)據(jù)SETB P2.7;串行輸入準備SETB REN;開始串行輸入MA1 : JNB RI, MA1;等待接收完一幀數(shù)據(jù)CLR REN;停止串行接收CLR RI;清0接收完標志MOV A, SBUF;取接收到的數(shù)據(jù)MOV P1, A;將接收到的數(shù)據(jù)輸出AJMP MAIN;轉移到主

11、程序 MAINEND用多媒體 展示課件 圖8-3和圖8-4。簡單介紹 集成電路 芯片74LS164、 74LS165 工作特點。對應用程 序進行介 紹，延時程 序同學進 行編寫。課堂小結1、并行通信、串行通信的概念。2、MCS-51單片機串行口結構。3、串行口控制寄存器 SCON各位作用及用法。4、串行口方式。王要應用。課后作業(yè)自我測評1題、2題、3題、4題。任務2數(shù)字時鐘電路硬件、軟件設計 一、案頭任務數(shù)字時鐘電路硬件、軟件設計授課時間年 月 日授課班級教學形式講授、討論授課時數(shù)2課時教學用具教學資源課件、單片機應用制作成品課前準備教學目標1、掌握串行口工作方式。的應用。2、掌握數(shù)字時鐘電路

12、的整體構成。3、掌握相關指令的使用。4、理解應用程序的編程思路。教學重點1、串行口工作方式 0的應用。2、應用程序的編程思路及相關指令使用。教學難點1、應用程序的編寫思路及相關程序。教學過程1、復習提問串行口方式 0的主要應用。2、介紹項目任務要求。3、根據(jù)項目任務要求引導設計硬件電路。4、相關指令學習。4、應用程序流程圖繪制。5、應用程序設計。教學后記、教學實施過程實施環(huán)節(jié)教學內(nèi)容導學方法組織教學1、檢查學生出勤情況并做好記錄。2、調(diào)整學生的注意力，為上課作準備?；咏涣鲝土曁釂?、串行口控制寄存器 SCON各位的作用？2、如何用方式。擴展并行輸出？提問導思導入在學習了串行口結構及方式 0應

13、用后，我們應用串行口方式 0擴展4個并行輸出口來輸出顯示時間，項目要求如下：1、用4個LED數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示， 分別顯示時和分，用一啟發(fā)學習 積極性個發(fā)光二極管表示秒。2、用兩個按鍵，一個用來調(diào)小時，一個 用來調(diào)分鐘。講授新課一、數(shù)字時鐘電路設計老師和同1、數(shù)字時鐘電路構成方案設計學共同討根據(jù)項EK本項目硬件由按鍵電路(調(diào)時)、單片機最小論電路構應用系統(tǒng)、擴展輸出電路和數(shù)碼管顯示電路構成。關鍵是擴展輸成方案。出電路構成。擴展輸出用芯片 74HC595來完成。74HC595芯片由老師講為16腳雙列直插封裝，14腳為串行數(shù)據(jù)輸入端，11腳為移位脈解沖輸入端，10腳為異步清零端，13腳為使能端，1

14、2腳為數(shù)據(jù)鎖74HC593存器脈沖輸入端(為 0時輸入數(shù)據(jù)，為1時鎖存數(shù)據(jù))，15、1、與單片機2、3、4、5、6、7腳為8位并行數(shù)據(jù)輸出端，9腳為級聯(lián)端。的連接及2、電路設計擴展級連根據(jù)電路構成方案設計， 對各組成部分進行設計。 關鍵是擴展方法。輸出及顯示電路的設計。老師和同2、元件選擇學共同在(1)復習晶振電路元件及復位電路元件的選擇。黑板上繪(2)復習發(fā)光二極管電路元件選擇。制電路原(3)數(shù)碼管的選擇。二、應用程序編寫1、指令復習請將卜面每條指令舉個應用例子。理圖。RL A ;將A中數(shù)據(jù)循環(huán)左移1位通過提問RR A ;將A中數(shù)據(jù)循環(huán)后移1位或討論方INC Rn ; Rn(Rn)+1式由同

15、學INC direct; direct (direct)+1進行使用DEC Rn ; Rn (Rn)-1MOV DPTR #data16 ; DPTR- data16CJNE Rn,#data,rel ;比較不相等則轉移，相等則順序執(zhí)行SETB bit; bit -1CLR bit; bit -0JB bit , rel ; bit位為1則轉移，為0則順序執(zhí)行DJNZ Rn, rel ;減 1 非 0 轉移2、指令學習(1)控制轉移類指令練習。ACALL addr11;調(diào)用addr11處子程序對各條指該指令是絕對調(diào)用指令， 被調(diào)用子程序的首地址由當前 PC的令進行講局5位與addr11生成，使

16、用時addr11常用標號代替，例如ACALL解并舉應DELAY是調(diào)用首地址為稱號“ DELAY ”的子程序。絕對調(diào)用 指令的調(diào)用范圍為 2KB。溫馨提示：MCS-51單片機中，子程用例子。在老師引 導下由同 學老師共 同完成流 程圖繪制。S1 EQU P1.0S2 EQU P1.1LED EQU P2.0ORG 0000HAJMPSTART;轉移到初始化程序 STARTORG000BH;定時器T1中斷入口地址AJMP SZ;轉移到定時器中斷服務子程序SZSTART:MOV;初始化程序TMOD,#11H;定時器初始化MOVTL0,#78H;置定時器初值低8位MOVTH0,#3CH;置定時器初值高

17、 8位MOVSCON,#00H;串行口初始化在老師引 導下與同 學一起完 成應用程 序設計。序調(diào)用指令只有兩條，在程序存貯器空間允許情況下，需要使用子程序調(diào)用時，只使用長調(diào)用指令即可。(2)算術運算指令 DIV AB ; A(A)/(B)的商，B(A)/(B)的余數(shù)3、應用程序流程圖繪制根據(jù)項目要求，分別繪制主程序和中斷服務程序流程圖如圖8-6所示。4、程序設計根據(jù)流程圖編寫程序，參考程序如下:;按鍵S1與P1.0等值;按鍵S2與P1.1等值;秒顯示LED與P2.0等值MOVR2,#0;初始化時、分、秒MOVR3,#0MOVR4,#0MOVR5,#10;置1秒定時次數(shù)（每次定時100ms）SE

18、TBEA;開中斷SETBET0SETBTR0;開定時器MAIN:;主程序JB S1,MA1;鍵查詢ACALL TXS;S1按下則調(diào)用調(diào)小時子程序TXSMA1:JB S2,MAINACALL TFZ;S2按下則調(diào)用調(diào)分鐘子程序TFZAJMPMAIN;轉移到MAINTXS:;調(diào)小時子程序JNBS1,TXS;等待S1鍵釋放（每次，時加 1）INCR4;小時加1CJNE R4,#24,TXS1;按24進制調(diào)小時MOVR4,#0TXS1:RET;返回TFZ:;調(diào)分鐘子程序JNBS2,TFZ;等待S2鍵釋放INCR3;分鐘加1CJNE R3,#60,TFZ1;按60進制高分鐘MOVR3,#0TFZ1:RE

19、T;返回SZ:;定時中斷服務子程序MOVTL0,#78H;重裝初值MOVTH0,#3CHDJNZR5,SZ1;不到1秒則轉移到SZ1SETBLED;到1秒，秒顯不火MOVR5,#10;重置1秒定時次數(shù)INCR2;秒加1CJNER2,#60,SZ2;按60進制加1MOVR2,#0INCR3;分加1CJNER3,#60,SZ2;按60進制加1MOVR3,#0INCR4;時加1CJNER4,#24,SZ2;按24進制加1時間允許MOV R4,#0AJMP SZ2;轉移至U SZ2SZ1: CJNE R5,#5,SZ4; /、至U 0.5 秒，則轉移到 SZ4CLR LED;至ij 0.5秒，則秒顯示

20、亮AJMP SZ4;轉移至U SZ4SZ2: ACALLSZZH;調(diào)用數(shù)字轉換子程序SZZHSZ3: ACALLSJXS;調(diào)用時間顯示子程序SJXSSZ4:RETI;中斷返回SZZH:數(shù)字轉換子程序MOV A,R3;將分鐘值轉換為10進制MOV B,#10DIV ABMOV30H,B;分鐘個位送到30HMOV31H,A;分鐘十位送到31HMOVA,R4;將小時值轉換為 10進制MOVB,#10DIV ABMOV32H,B;小時個位送到32HMOV33H,A;小時十位送到33HRET;返回SJXS:;時間顯示子程序CLR P2.1 ;清P2.1,準備發(fā)送串行數(shù)據(jù)MOV R0,#30H;發(fā)送數(shù)據(jù)首

21、地址送到R0MOV DPTR,#TAB;數(shù)碼顯示段碼表首地址送到DPTRSJXS1: MOV A,R0;將要顯示的數(shù)據(jù)送到 AMOVC A,A+DPTR ;查相應的段碼MOV SBUF,A;利用串行口方式 0送出段碼JNB TI,$CLR TIINC R0; R0加1,準備送下一位數(shù)字CJNE R0,#34H,SJXS1;沒送完轉移至U SJXS1再送SETB P2.1;將4位數(shù)據(jù)送出顯示RET;返回TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H;段碼表DB 82H,0F8H,80H,90H,88H,0FFHEND;結束5、討論應用程序可否進行修改 是否需要去抖動處理？

22、時，可由同 學對應用 程序進行 優(yōu)化設計。課堂小結1、數(shù)字時鐘電路設計。2、相關指令學習。3、應用程序設計，關鍵是程序流程圖設計。課后作業(yè)自我測評5題、6題。技能反復訓練與思考題 3題。任務3數(shù)字時鐘電路的計算機仿真 一、案頭任務防盜報警器電路的計算機仿真授課時間年 月 日授課班級教學形式老師演示、學生練習授課時數(shù)2課時教學用具教學資源機房、多媒體、相關課件課前準備教學目標1、數(shù)字時鐘電路設計的計算機仿真驗證。2、提高工具軟件的使用熟練程度。3、熟練相關指令的使用及電路應用程序設計。教學重點1、數(shù)字時鐘電路設計的計算機仿真驗證。2、相關指令的使用及程序編寫與修改。教學難點1、仿真電路運行出錯時

23、的修改調(diào)試。教學過程1、proteus仿真電路繪制步驟復習。2、用keil進行程序匯編步驟復習。3、布置練習作業(yè)，學生進行練習并驗證電路效果，老師進行指導。教學后記、教學實施過程實施環(huán)節(jié)教學內(nèi)容導學方法組織教學1、檢查學生出勤情況并做好記錄。2、調(diào)整學生的注意力，為上課作準備?；咏涣鲝土曁釂?、本項目設計的數(shù)字時鐘電路都有哪些功能？提問導思導入剛才同學們對數(shù)字時鐘電路的功能作了敘述，下面就根據(jù)上次課進行的電路設計及程序編寫， 用計算機仿真驗證本次項目設計 的正確性和運行效果。啟發(fā)學習 積極性講授新課一、使用proteus繪制仿真電路圖的步驟1、將所需元器件加入到對象選擇器窗口AT89S51用

24、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”；利用多媒 體或機房 相關軟件 進行操作 演示。講解綠色數(shù)碼管的英文符號是“7SEG-COM-CAT-GRN ”。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asm2、建立工程文件點擊 Pro

25、ject-New Project 采單，出現(xiàn)一個對話框，要求 給將要建立的工程起一個名字，-。3、工程的設置（針對我們的單片機制作項目進行簡單設置）在OutPut頁面，勾選 Creat Hex file用于生成可執(zhí)仃代碼文件（可以用編程器寫入單片機芯片的HEX各式文件，文件的擴展名為.HEX） ”選項。4、編譯、連接在設置好工程后，即可進彳T編譯、連接。點擊Build target按鈕國|,對當前H程進行連接，如果當前文件已修改，軟件會 先對該文件進行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標代碼。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)學生練

26、習，老師指導。1、數(shù)字時鐘電路仿真驗證。2、在仿真軟件中對定時器初值進行不向參數(shù)設置，觀察有什 么變化。3、在仿真軟件采用 74LS164代替74HC595進行仿真，觀察仿 真運行效果，想一想為什么出現(xiàn)相應效果。4、修改應用程序驗證運行效果。個步驟的 含義。課堂小結1、proteus的基本操作步驟。2、keil的操作步驟。3、單片機電動機正反轉控制電路的仿真驗證。課后作業(yè)技能反復訓練與思考題 3題、7題。任務4數(shù)字時鐘電路的制作與調(diào)試一、案頭任務單片機控制廣告燈電路的制作與調(diào)試授課時間年 月 日授課班級教學形式學生動手操作、老師指導授課時數(shù)2課時教學用具萬用表、電烙鐵等二教學資源實訓設備、電路

27、制作成品課前準備數(shù)字時鐘電路PCB板、相關電子元件采購、準備。教學目標1、掌握項目相關兀件的測試方法。2、掌握使用相關工具進行電路制作的操作方法。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)字時鐘電路構成及硬件、軟件調(diào)試。教學重點1、掌握相關兀件測試方法。2、掌握數(shù)字時鐘電路構成及硬件、軟件調(diào)試。教學難點1、電路倜試中的故障查找。教學過程1、強調(diào)實訓室操作規(guī)程，注意操作安全。2、防盜報警器電路各元件及使用工具簡介。3、學生進行元件測試。4、分組進行硬件電路制作。5、分組進行硬件電路調(diào)試。6、根據(jù)硬件電路實際對應用程序進行修改并進行運行調(diào)試。教學后記、教學實施過程實施環(huán)節(jié)教學內(nèi)容導學方法組織教學1、檢查學生出勤情況并做好記錄。2、調(diào)整學生的注意力，為上課作準備?；咏涣鲝土曁釂?、能否用調(diào)時鍵進行時間減 1?2、如何對數(shù)碼管進行簡單測試？提問導思導入強調(diào)操作紀律及操作安全注意事項。經(jīng)過前面幾個項目的制作，同學們已經(jīng)后了制作經(jīng)驗， 但本項目比較復雜，我們用PCB板進行硬件制作，同學們在2學時內(nèi)完成項目制作調(diào)試并有滿意 的效果應該沒有問題，期待同學們成功展示作品的時刻。由學生分