课程名称

单片机原理及应用C

课程编号

0809000045

课程性质

专业基础课，限选课

学分

2

教学安排

总学时32。其中讲授 24  学时，实验 8 学时，上机 0 学时，实训  0学时

授课时间：第 6周至第 16周

周学时

4

相关课程与环节

数字电路技术、微机原理及应用

基本情况

专业

电气工程及其自动化

年级

2020

班级

电气20级4-8班

修读人数

175

授课对象分析

学生已经学习了数字电路，正在学习微机原理的课程，具有较好的计算机理论基础，学生学习的能力较强。学生对微机系统的软件和硬件的概念有一定了解，但是没有设计过微机控制系统，没有独立编制控制程序，学生程序设计能力较弱，实践操作能力也较弱。

课程简介与要求

课程简介：《单片机原理与应用》是一门实践性和实用性都很强的课程。本课程以AT89C51单片机为对象，系统地介绍了51系列单片机的结构原理、单片机指令系统、汇编程序设计、定时器/计数器、串行通信接口、中断系统，系统扩展等知识。

学习要求：

1、掌握学习工具

软件工具：仿真软件 KEIL C51和Proteus和烧写软件STC-ISP。

硬件工具：单片机开发板或面包板。

2、理论与实践并重

学习与实践相结合，边学习、边演练，循序渐进，这样才能将所用到的指令理解、吃透、扎根于脑海，甚至 " 根深蒂固 " 。也就是说，当你学习完几条指令后 ( 一次数量不求多，只求懂 ) ，接下去就该做实验了，通过实验，使你感受到刚才的指令产生的控制效果，眼睛看得见 ( 灯光 ) 、耳朵听得到 ( 声音 ) ，更能深刻理解指令是怎样转化成信号去实现控制的，通过实验看到自己所学的成果不仅有一种成就感也能提升你对单片机的兴趣。单片机与其说是学出来的，还不如说是做实验练出来的，何况做实验本身也是一种学习过程。因此边学边练的学习方法，效果会更好。

3、合理安排时间持之以恒

    学习单片机不能 " 三天打鱼、两天晒网 "，要有持之以恒的毅力与决心。学习完几条指令后，就应及时做实验，融汇贯通，而不要等几天或几个星期之后再做实验，这样效果不好甚至前学后忘。另外要有打 " 持久战 "的心理准备，不要兴趣来时学上几天，无兴趣时凉上几星期。学习单片机很重要的一点就是持之以恒。

课程目标

课程目标

支撑毕业要求指标点

与课程关联度

1.掌握计算机的冯诺依曼结构及两大分支

2.掌握单片机的发展史及应用领域

3.掌握经典单片机系统的硬件构成及工作原理

4.掌握单片机的指令系统

5.掌握单片机系统的扩展及接口技术

能够将工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

高

6.能够运用单片机指令完成相关程序设计

7.能够运用单片机引脚及功能部件完成简单应用系统设计

能够应用工程科学的基本原理，并通过文献研究、识别，表达、分析复杂工程问题。

高

8.能够运用单片机系统扩展方法及人机接口技术完成综合应用系统开发和设计

能够针对工程领域复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具对复杂工程问题进行预测和模拟。

低

教学方法

本课程是一门实践性很强的课程，充分利用《单片机原理及应用》省级精品在线课程的资源开展线上线下混合式教学，课前教师发布学习任务通知，学生线上学习完成相关任务点的学习，完成知识点测试和积极参与交流讨论。线下课堂教师进行重点强化、难点讲解，答疑解惑，知识拓展，结合启发式、案例式、讨论式等多种教学方式实行翻转课堂教学，建立学习小组，分组完成设计任务，并利用仿真软件PROTEUS、KEIL C51进行实验仿真，培养学生自主探究学习的能力和动手实践能力，提升学生的创新思维，引导学生在探究研讨中产生情感共鸣，在启发中进行思想引领，在实践中培养职业素养，在课堂互动过程中教师通过言传身教将社会主义核心价值观润物细无声的浸润学生的心田，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，实现立德树人。课后，学生完成线上作业，并对自己的学习情况进行检测，遇到问题可以在线上进行师生或生生讨论，方便教师了解学生掌握知识的情况。

在课程教学中始终坚持价值引领，不仅传授知识，锻炼能力，还注重培养学生的爱国主义精神、科学精神、工匠精神、团队精神、责任意识和创新意识，坚定立志成才和坚守职业道德的信念。

教学重点

与难点

重点：

1、单片机的系统结构；

2、单片机的功能模块的组成和工作原理；

3、单片机汇编语言程序设计；

4、单片机扩展系统；

5、单片机的I/O设备接口；

6、单片机的应用系统设计。

难点：

1、汇编程序的设计；

2、数码管的动态显示接口与控制

3、矩阵键盘的扫描原理及程序控制；

4、中断响应及处理；

5、串行通信的收发程序设计；

6、接口电路的扩展技术；

课程各教学环节内容与安排

知识单元

知识点

课内学时

教学方式

作业/测验

课外学习

单片机应用系统概论

1、单片机的发展历史和趋势

2、用于控制的计算机系统特点、嵌入式系统概念

3、课程内容、任务和学习方法

2

讲授

线上单元测试

单片机的发展历程

MCS-51单片机内部结构

1、51单片机的组成结构及引脚功能

2、51单片机存储器的组织

3、时钟电路

4、复位电路

4

线上学习翻转课堂

讨论

线上单元测试

在Proteus中绘制单片机最小系统

仿真软件Proteus

使用

MCS-51单片机指令系统

1、MCS-51单片机指令系统的寻址方法

2、单片机指令系统

4

线上学习翻转课堂

练习、讨论

线上单元测试

指令系统

汇编语言程序设计

1、汇编语言指令特点

2、伪指令

3、汇编程序结构特点及设计

4

线上学习翻转课堂

练习、仿真

线上单元测试

设计作业

使用仿真软件Keil调试汇编程序设计

I/O端口及应用

1、I/O端口的结构特点

2、数码显示器的结构及应用

3、键盘的结构及应用

4

线上学习翻转课堂

分组任务、仿真

线上单元测试

设计一个流水灯显示器

人机交互接口技术

MCS-51中断控制

1、中断概念、中断源、中断优先级

2、中断控制

3、中断应用程序编写

1

线上学习翻转课堂

分组任务讨论

线上单元测试

中断控制

MCS-51定时/计数器

1、定时/计数器结构

2、定时/计数器的初始化编程

3、定时/计数器的应用编程

1

线上学习翻转课堂

分组任务讨论

线上单元测试

设计一个秒计时器

定时器的扩展计时

MCS-51串口

1、串口的结构

2、串口的工作方式

3、串口的应用编程

2

线上学习翻转课堂

分组任务讨论

线上单元测试

设计一个双机通信系统

串行接口标准

MCS-51单片机接口扩展技术

1、存储器扩展方法

2、I/O口扩展方法

3、A/D、D/A接口方法

2

线上学习翻转课堂

分组任务讨论

线上单元测试

串行扩展的方法

考核项目

考核内容

考核方式

分值或占比

期末考试

课程教学内容

开卷

60

线上学习

线上自主学习和参与讨论

视频、章节测试、作业、讨论

15

课堂表现

出勤率和课堂参与度

考勤、课堂讨论、课堂展示等

5

实验

实践操作

实验

10

设计任务

单片机应用系统设计

分组答辩、实物演示

10

推荐教材

梅丽凤主编，单片机原理及接口技术（第4版），北京：清华大学出版社，2018

参考材料

[1]胡汉才主编. 单片机原理及其接口技术（第三版）. 北京:清华大学出版社，2010

[2]张毅刚主编. 单片机原理及应用（第二版），高等教育出版社出版社，2010

课程资源

学银在线：https://mooc1.chaoxing.com/mycourse/teachercourse?moocId=216925611&clazzid=39217300

教材分析与处理

教材在第二章单片机内部结构中介绍I/O端口的结构，没有结合常用的输入、输出外设来讲解I/O端口的应用，而是在第九章才结合LED数码管、键盘介绍，不利于对I/O端口功能的理解，也不利于学生搭建单片机应用系统，故在课程教学中将这两部分内容进行重新组合，在第二章单片机的结构中先不介绍I/O端口,在学完指令系统和程序设计后，再介绍I/O端口的功能结构及与LED、数码管、键盘等外设的接口应用，这样能更好地掌握I/O端口的功能与应用，也为后面功能部件的学习和搭建单片机应用系统打好基础。

授课章节

第一章 单片微型计算机概述

课时安排

2学时

教学

目的

要求

1、介绍课程教学内容和实施方案，对学生的要求以及考核方式和成绩评定方法；

2、复习微型计算机中基本概念；

3、了解单片机的概念、特点、发展及应用。

教学重点难点

重点：了解单片机的定义、特点及应用，培养学生学习单片机的兴趣。

难点：计算机的工作过程

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

一、绪论                                              （约20min ）

1、课程性质：面向应用的、具有很强的理论性、实践性的课程 ，是学生的“能力型"课程。

2、课程目标：

1）知识目标：（1）了解单片机概念、种类及最新发展水平和方向；

（2）掌握51单片机内部功能部件的结构原理及使用；

（3）掌握单片机基本指令的使用和单片机应用系统程序设计方法；

（4）掌握单片机系统扩展的方法；

2）能力目标：（1）会应用汇编语言进行单片机控制程序的编写；

（2）能熟练使用keil C51软件进行单片机应用程序的仿真和调试；

（3）能熟练使用PROTEUS软件进行单片机应用系统仿真和调试；

（4）具备单片机应用系统设计、安装和调试的初步能力。

3）素质目标：（1）养成积极、严谨的科学态度和工作作风，自主学习和探索创新的良好习惯；

（2）培养参与专业实践活动的热情，有将专业应用于实际生产、生活的意识；

（3）培养合作意识，提高语言表达与交流能力。

3、课程实施

在线学习+翻转课堂+操作实训+实验仿真

4、课程考核方式

在线学习20%+操作实验、实训10%+设计任务10%+开卷考试60%

多媒体讲解

二、单片机系统概述                                

1、单片机定义                                           （约20min ）

将微处理器、存储器和输入输出接口电路集成在一块集成电路芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机

讨论：单片机与微机关系                                    

单片机应用系统是以单片机为核心，配以一定的外部电路和软件，能实现某种或多种功能的实用系统。

单片机应用系统由硬件和软件组成，硬件是由单片机、接口电路及外设构成，是单片机应用系统的基础，软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可。

2、单片机的发展与趋势                                  （约20min ）

1）  发展

第一阶段 1971～1976年，属萌芽阶段。

第二阶段 1976～1980年，初级8位机阶段；

第三阶段 1980～1983年，高级8位机阶段；

第四阶段 1983年以后，16位、32位单片机阶段；

2)单片机的发展趋势

　　 •  CPU 的改进

　　 •  存储器的发展

　　 •  片内 I/O 的改进

　　 •  外围电路内装化

　　 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。

　　 •  低功耗化

　　 CMOS 化 CHMOS 工艺。总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化方向发展。

3、单片机的特点

体积小，重量轻 、性能高，价格低、 高可靠，低功耗

　 4、 典型的单片机产品                                   （约10min ）

　　 Intel 公司：MCS-48 系列单片机和MCS-51 系列单片机

　　 ATMEL公司：AT89C51 AT89C52等

　　 还有Philips公司各系列单片机、PIC（MICROCHIP公司）系列单片机、ST公司系列单片机、 Motorola单片机等。

5、 单片机的应用                                      （约5min ）

工业控制、仪器仪表、数据处理、导航控制及民用方面

课堂练习：复习微机的基本概念、进制转换和编码等计算机基础知识。（约15min ）

动画视频

多媒体+板书讲解

雨课堂练习

课后思考

常用的单片机芯片还有哪些？它们有哪些功能？

授课章节

第二章  AT89C51单片机的组成结构

课时安排

2学时

教学

目的

要求

掌握MCS-51单片机的CPU的组成结构，程序存储器和数据存储器的组织结构，复位电路原理和作用及单片机的基本时序。

教学重点难点

重 点：内部数据存储器的分区、时钟电路和复位电路

难 点：堆栈、时序

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                             （约1min ）

  单片机的定义、特点。  

问题引入                                             （约1min ）

51单片机的内部有哪些功能部件？CPU工作的本质是取指令、执行指令，指令存放在哪里？运算的结果保存在哪里？

讲授新课

一、单片机的功能结构                                  

   1、功能结构                                          （约5min ）

MCS-51 单片机产品中的 51 子系列的典型产品 8031 、 8051 、 8751 。其中 8031 芯片内部没有程序存储器 ROM ，它必须外接程序存储器。 8051 是 ROM 型单片机，片内含 4KB 的掩膜 ROM 程序存储器。而 8751 片内含有 4KB 的 EPROM 程序存储器。

2、引脚功能

P0-P3:32根端口线，Vss 地线 ，Vcc ＋ 5V 电源

ALE ：地址锁存控制信号；：外部程序存储器读选通信号；：访问内外程序存储器控制信号；RST ：复位信号

3. 寄存器                                              （约20min ）

1）累加器 ACC：又记作 A ，为 8 位寄存器 ，是最常用的专用寄存器，功能较多，地位重要。它既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。

2）B 寄存器：8位寄存器，主要用于乘除运算，也可为一般数据寄存器使用。

3）程序状态字 PSW： 8 位寄存器， 用于寄存程序运行的状态信息。

 例：两个数58H+69H运算后，CY、AC、OV、P为什么状态？

多媒体+板书讲解

 4）程序计数器 PC （ Program Counter ）：一个16位的计数器。其内容为下一个将要读取的指令码地址。 PC 有自动加 1 功能，从而实现程序的顺序执行，在执行当前指令后， PC 的内容应是下一条要执行指令的首地址。

5) 堆栈指针 SP （ Stack Pointer ）：8位寄存器，SP 的内容就是堆栈栈顶的存储单元地址。在微型机中，堆栈是在内存 RAM 中开辟的一个特定的存储区 ，专门用来暂时存放数据或返回地址。 并按照“后进先出”的原则进行操作。

举例结合存储器结构图进行讲解。

6) 数据指针 DPTR(Data pointer)： 为16位寄存器，它是MCS-51中唯一的一个可编程使用的16位寄存器。编程时， DPTR 既可以按 16 位寄存器使用，也可以按两个 8 位寄存器分开使用，即DPH 和DPL 。DPTR 通常在访问外部数据存储器时作地址指针使用，由于外部数据存储器的寻址范围为 64KB ，故把 DPTR 设计为 16 位。

二、单片机的存储器组织                   

1、程序存储器                                            （约10min ）

1）程序存储器的作用

主要用于存放程序和表格常数。

 2）程序存储器的组织结构

总容量为64KB，地址为0000H～ FFFFH。

片内4KB 的程序存储器和片外64KB的程序存储器

思考：为什么程序存储器总容量最大为64KB？

2、数据存储器

  1）128B的内部数据存储器

按其功能不同划分为三个区域。                           （约20min ）

①工作寄存器区（ 00H～1FH ）

结合组织结构图讲解工作寄存器的作用及如何分区管理，软件仿真演示。

思考题：单片机复位时，当前工作寄存器区是哪个？

②位寻址区（20H～2FH）  

举例：CLR 24H，CLR 24H.4操作的对象是那个位？

软件仿真演示

讨论：位地址有几种表示方式？

注意：区分字节地址和位地址

③数据缓冲区 （ 30H～7FH）

图示讲解堆栈区的结构和操作特点。    

2）高128字节（特殊功能寄存器区）                       （约5min ）

21个特殊功能寄存器（简称SFR），11个SFR可以位寻址。着重举例讲解DPTR、SP、PSW的使用。

课后思考：其它MCS-51系列单片机的存储器的结构。

三、时钟电路

1、时钟电路                                             （约15min ）

讲解两种时钟电路

思考：哪种电路更常用？

2、时序单位

时钟周期、机器周期、指令周期

软件仿真演示

多媒体+板书讲解

软件仿真演示

时钟周期 = 振荡频率（石英晶体频率 fosc ）的倒数

　 机器周期 —— 机器周期是单片机应用中衡量时间长短的最主要的单位

　　　　　　　　 1 机器周期 = 12 个时钟周期

　 指令周期 —— 执行一条指令所需要的时间，单位：机器周期

     1个指令周期=1、2、4个机器周期

思考题：fosc分别为6MHZ和12MHZ时，机器周期分别为多少？

3、基本时序

单片机执行各种操作时， CPU 都是严格按照规定的时间顺序完成相关的工作，这种时间上的先后顺序成为时序。

单字节单周期、单字节双周期、单字节四周期、双字节单周期、双字节双周期

  结合时序图举例讲解

四、复位电路                                     （约15min ）

1、复位的概念

复位：将单片机系统置成特定初始状态的操作。

复位方法：在RST引脚上加一个持续两个机器周期以上的高电平脉冲，就可以使51单片机被复位。

2、复位后的状态

复位后P0 ~ P3 输出高电平； SP 寄存器为 07H ；其它寄存器全部清 0 ；不影响 RAM 状态。

提问：单片机复位后，CPU从哪个地址开始取指令工作？

WAVE软件中仿真演示复位后的状态

3、复位电路

1）上电复位电路

上电复位是利用 RC 充电来实现的。利用 RC 微分电路产生正脉冲。参数选取应保证复位高电平持续时间大于两个机器周期

2）  按键复位电路

开关为手动复位，按下开关时， RST 得到高电平，松手后 CPU 完成复位，并从 0000H 开始执行程序。

举例讲解电路原理及改进电路

三、低功耗工作方式

  介绍PCON控制字的内容，介绍掉电和空闲两种模式的特点，培养学生节能环保的理念。

作业布置

用PROTEUS绘制一个单片机的最小系统。

教学总结

AT89C51单片机的功能特性及引脚，8位CPU，能寻址内外程序存储器64KB，外部数据存储器64KB，内部256B的数据存储器按功能分成三个区：工作寄存器区、位寻址区和缓冲区。内部时钟电路，复位的作用和常用的复位电路。

授课章节

3.1单片机指令系统

课时安排

2学时

教学

目的

要求

掌握指令格式、表达形式、字节数等基本概念，掌握MCS-51系列单片机7种寻址方式。

教学重点难点

重点：指令的格式，指令的寻址方式、 

难点：指令字节数的判断，寄存器间接寻址、目标地址的计算

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                           （约1min ）                   

   单片机的存储器的组织结构，CPU的工作过程   

新课引入                                           （约1min ）

单片机所有功能的实现都是通过执行程序来实现，程序由指令组成，指令的格式是怎样？单片机有哪些指令呢？ 

新课讲授

一、指令概述                                       （约20min ）

1、  指令的格式

[标号:] 操作码   操作数  [；注释]

2、  指令的表示形式

机器码、助记符

3、  指令的字节数

单字节、双字节、三字节

举例讲解

讨论：怎样判断指令字节数？

二、寻址方式  

1、立即数寻址                                             （约5min ）

举例讲解

思考：立即数存放在哪里？

2、直接寻址                                              （约10min ）

举例讲解，强调寻址范围。

提问：如何区分立即寻址和直接寻址？

3、寄存器寻址                                            （约5min ）

举例讲解

多媒体+板书讲解

   4、寄存器间接寻址                                       （约15min ）

1）寻址特点

用管理员，钥匙和仓库比喻寄存器、地址和存储器来讲解寻址过程。

强调适用的寄存器：R0、R1、DPTR。

例题讲解，动画演示寻址过程。

2）寻址范围

动画演示寻址范围：内部RAM和外部RAM。

3）注意事项

思考：寄存器寻址与寄存器间接寻址的区别？

课堂练习：判断下列指令对否？

讨论：寄存器寻址方式用在什么场合？

5、相对寻址                                       （约15min ）

介绍寻址方式适用的指令和寻址的范围。

举例讲解寻址过程

例：设（PC） = 2000H，则执行指令SJMP 26H 后的PC=？ 

讲解目的地址的计算过程，PPT动画演示寻址的过程

提问：SJMP 26H指令的字节数为多少？

课堂练习：

1）设PC=1000H，则指令执行后的PC=？

        SJMP  F0H

2） LOP:SJMP LOP 指令中的地址偏移量为多少？

6、变址寻址                                      （约10min ）

多媒体讲解寻址方式对应的指令、寻址范围及用途。

举例讲解寻址过程

例：MOVC  A，@A + DPTR

操作数地址 = A + DPTR

MOVC A, @A+PC

操作数地址 = A + (PC + 1)PC当前值

思考：片外ROM的2006H单元中有一数34H，用变址寻址方法把这个数送入A中。

提问：采用MOVC A, @A+PC指令如何实现？

7、位寻址                                        （约5min ）

寻址范围：位寻址去20H-2FH，可位寻址的SFR

例： SETB  20H.1      或   SETB  01H

提问：如何区分位地址和字节地址？

总结位地址的表示方法

多媒体+板书讲解

作业布置

对存储器单元30H的内容访问有几种寻址方式？

教学总结

单片机的工作取决于指令的执行，汇编指令主要由操作码和操作数构成，操作码决定指令的功能，操作数是操作的对象，掌握好寻址方式就能准确找到操作对象。

授课章节

3.2 单片机指令系统

课时安排

2学时

教学

目的

要求

理解和掌握数据传送、算术逻辑运算、移位指令和控制转移的格式和应用。

教学重点难点

重点：数据传送指令、加减法指令，转移指令的特点和应用

难点：堆栈指令、乘除指令，条件转移指令的应用

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                                   （约3min）

单片机存储器的结构、指令的寻址方式

新课引入                                                  （约1min）

   单片机应用系统中经常需要将数据进行传送、算术运算、逻辑运算，实现这些功能的指令有哪些呢？

新课讲授

一、数据传送类指令

1、数据传送指令                                             （约15min ）

1）内部数据传送

讲解指令格式

举例讲解指令的执行过程

思考：如何用MOV指令实现20H、30H单元中内容互换？

WAVE中仿真演示

总结MOV指令的基本规则

2）外部RAN数据传送

举例讲解指令的执行过程

思考：外RAM中的数据间如何实现传送？

3）ROM数据传送

举例讲解指令的执行过程

多媒体+板书讲解

仿真软件

2、堆栈指令

举例讲解堆栈的“先进后出”的操作原则

举例讲解堆栈指令的格式，并用操作过程示意图说明指令的执行过程.。

思考：如何实现20H、30H单元中的数据互换？

2、数据交换指令

举例讲解数据交换指令的格式，并用操作过程示意图说明指令的执行过程

课堂练习

二、 算术运算指令

算术运算指令包括加、减、乘、除指令。                   （约15min）                                            

1、  加法指令

指令格式，对标志状态位的影响，应用举例

课堂练习

2、  减法指令

指令格式，对标志状态位的影响，应用举例

3、  乘法指令

指令格式，对标志状态位的影响，应用举例

4、  除法指令

指令格式，对标志状态位的影响，应用举例

5、  十进制调整指令

调整的原则和方法

提问： 1.带符号与不带符号数的运算结果如何区别?

2.为什么BCD码数运算要进行调整？

三 、逻辑移位运算指令                                   （约5min）

1、  逻辑指令

与、或、异或、累加器A清零取反指令的特点与应用，举例练习

思考：如何实现将一个字节数的高四位清零，低四位取反？

2、循环移位指令

RL/RR  A    RLC/RRC  A

提问：如何实现16位数的逻辑左、右移？

四、转移控制指令                                 （约15min）

1、无条件转移指令

1)长转移指令

    LJMP  addr16

举例讲解指令的执行过程

举例：835AH  SJMP E7H

2)绝对转移指令

    AJMP  addr11

举例讲解指令的执行过程，强调目标地址的生成过程。

练习：LOOP : AJMP  16AH

30短转移指令

多媒体+板书讲解

    SJMP  rel

举例讲解指令的执行过程, 强调目标地址的生成过程。

1)      根据偏移量计算目标地址

2)      根据目标地址计算偏移量

举例：HERE  SJMP  HERE

4）变址寻址转移指令

JMP @A+DPTR

举例讲解指令的执行过程, 强调目标地址的生成过程。

总结：4种转移指令的转移范围

2、   条件转移指令

JZ/JNZ  rel

CJNE A ,#data,rel

DJNZ  Rn, rel

注意：都是相对转移指令，注意转移条件和转移范围。

五、子程序调用和返回指令                            （约5min）

问题导入：如何简化程序？

1、调用指令

1) 绝对调用指令

ACALL  addr11

讲解指令的执行过程

举例： ACALL  48FH

动画演示指令的执行过程，目标地址形成的过程。

仿真软件WAVE中仿真指令在程序中的执行情况

2）长调用指令

LCALL addr16

讲解指令的执行过程

讨论：ACALL与LCALL的区别

2、返回指令

1）子程序返回RET

2）中断程序返回RETI

强调两条返回指令的区别

3

六、位操作指令                                     （约5min）

1、数据传送指令

MOV C, bit

2、状态控制指令

CLR、SETB/CPL  C / bit ；

3、位逻辑操作指令

ANL/ORL   C ， bit（/bit）

4、位条件转移指令

JC/JB/JBC  rel ；

举例讲解

课堂练习：                                                   （30min）

1、下列程序段执行后，(R0)=_______,(7EH)=____,(7FH)=_______。

   MOV  R0，#7EH

   MOV  7EH，#0FFH

   MOV  7FH，#40H

   1NC  @R0

   1NC  R0

   1NC  @R0

2、已知A=7AH, R0=30H, (30H)=A5H, PSW=80H。试问如下指令执行后的结果是什么？                                                     

      ADDC A, 30H

•         SUBB A, 30H

•         INC 30H

•         INC A

•         SUBB A, #30H

•         SUBB A, R0

•         DEC R0

•         DEC 30H

3、MCS-51指令系统中，执行下列程序后，堆栈指针SP的内容为多少？

　　MOV SP，#30H

　　MOV A，20H

　　LACALL 1000H

　　MOV 20H，A

　　SJMP $

4、试编出把外部RAM的2050H单元中的内容与2060H单元中的内容相交换的程序。

参考程序：                                                

5、编程将内部RAM 20H~23H单元的高4位写1，低4位写0。  

6、将内部RAM中从DATA 单元开始的10个无符号数相加，其和送SUM单元，编写程序实现。      

多媒体+板书讲解

课后思 考

设计一个算术运算电路，实现单片机读取开关输入的二进制数，加减算术运算后，把结果送相应的端口输出控制LED的亮灭。

教 学总 结

本节主要学习了单片机的指令系统中的各指令的格式和应用。加法指令和减法指令是最常用到的运算指令，使用时注意对标志位的影响，转移指令是通过修改PC值来实现改变程序执行顺序的指令，转移指令使用时注意转移的范围。位操作指令可用于对被控量进行位控制，注意位地址与字节地址的区别。

授课章节

第四章 汇编语言程序设计

课时安排

2学时

教学

目的

要求

理解和掌握伪指令的格式及应用，熟悉汇编语言程序设计的基本方法； 掌握顺序程序、分支程序和循环程序设计。

教学重点难点

重 点：分支程序设计、循环程序设计

难 点：循环程序的循环控制

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                           （约2min）

   汇编语言指令格式。

新课引入                                           （约5min）

  播放央视报道银河麒麟操作系统V10发布视频，讲述软件尤其是操作系统国产自主可控的重要性，激发学生学习的兴趣和民族自豪感。

新课讲授

一、伪指令及其应用                                       （约15min）

简介伪指令的作用

1、ORG 伪指令

2、定义数据伪指令

举例： D1  DB  “1,2,3”

       D2  DW  1,2,3

       D3  DD  12345678H            

强调数据的存储器空间分配

3、符号定义伪指令EQU、DATA

4、位置计数器$

5、汇编结束伪指令END

二、汇编程序设计步骤                               （约5min）

1、分析问题

2、确定算法

3、设计程序流程图

4、编写程序

5、调试程序

多媒体+板书讲解

三、顺序程序设计                                   （约10min）

顺序结构是解决简单问题的一种程序设计方法, 它按语句书写的先后次序执行一系列操作。大量使用数据传送类指令，程序中没有分支、循环和转移指令。

例：编程实现Y=a+b-c

四、分支程序设计                                    （约15min）

1. 分支程序的结构特点

分支程序通常用判断语句结合跳转指令进行程序设计。

2. 分支程序的设计方法

(1) 测试分支程序设计方法：选用影响状态标志的指令和条件转移指令来设计分支程序的方法。

(2) 跳转表法分支程序设计方法：选用间接寻址的无条件转移指令来选择转向不同的程序分支。

五、 循环结构程序设计                                （约40min）

1、组成部分

讲解程序的基本组成

2、组织形式

   流程图讲解两种结构的区别

提问：两种结构中循环次数的设置一样吗？

3、嵌套方式

   介绍嵌套的正确方式

讨论：哪种嵌套方式正确？

4、应用举例

任务：控制LED灯闪烁。

1)     任务导入

控制LED亮灭闪烁时间200ms

2）任务分析

提问：如何实现闪烁？

3）相关知识

单循环延时程序、多重循环延时程序

思考：延时时间是多少？

4）任务实施

（1）硬件设计

PROTEUS中绘制接口电路。

（2）软件设计

主程序和延时子程序，KEIL中编写和调试程序

（3）仿真  在PROTEUS的电路上加载程序运行，仿真。

多媒体+板书讲解

课后思考

设计一个延时1ms的延时程序

教学总结

本节主要学习了汇编程序设计的基本方法，顺序程序设计、分支程序和循环程序的结构。掌握汇编程序设计的基本方法。

授课章节

第四章  汇编语言程序设计

课时安排

2学时

教学

目的

要求

掌握子程序的设计方法；了解简单的算术运算及I/O口控制程序设计。

教学重点难点

重 点：子程序设计、I/O口控制程序设计

难 点：参数的传递

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                             （约3min）

回顾汇编程序的基本组成结构：顺序程序、分支程序和循环程序的基本结构和特点。

问题引入

   当程序中有多处需要用到某一功能时，如何简化程序？

新课讲授

一、 子程序设计                                  

1、调用和返回指令                                    （约5min）

LCALL/ACALL  过程名；指令的执行过程

RET；指令执行的过程

注意区分RET 与IRET的区别

2、现场信息保护                                     （约10min）

利用堆栈保护寄存器，举例讲解

3、参数的传递                                        （约35min）

对于一个子程序，应该注意它的入口参数和出口参数。入口参数是由主程序传给子程序的参数，而出口参数是子程序运算完传给主程序的结果。另外，子程序所使用的寄存器和存储单元往往需要保护，以免影响返回后主程序的运行。

多媒体+板书讲解

入口和出口参数的传递的三种方法：

1）利用寄存器传递参数的子程序设计方法，举例说明

2）利用存储器传递参数的子程序设计方法，举例说明

3）利用堆栈传递参数的子程序设计方法，举例说明

4、子程序设计举例                                       （约15min）

例：设计一个16进制代码转换为ASCII码的子程序

二、I/O口控制程序                                  （约25min）

在没有外扩任何芯片时，MCS-51单片机内部并行口可以作为输出口，直接与输出外设连接。常用的输出外设是发光二极管。 MCS-51单片机内部并行口也可以作为输入口，直接与输入外设连接，常用的输入外设是开关。

1、I/O口直接输出

例1：用89C51的P1口驱动8个发光二极管，使8个发光二极管由右向左轮流点亮。

思考：1）如果用P0口驱动发光二极管，则如何修改？

2）如果使8个发光二极管由内向外轮流点亮，则如何修改？

2、I/O口直接输入

例2：用89C51的P1口传送8个开关状态，用P2口显示8个开关状态，

若开关合则对应灯亮。

注意：引脚输入的操作需先输出1，让输出存储器置1

多媒体+板书讲解

课后思考

编程实现运算式C=a2+b2

教学总结

本节课主要学习了汇编子程序设计的基本方法，I/O口的控制程序的编写。要求掌握子程序设计方法及参数的传递方法。

授课章节

第五章51单片机的I/O端口的结构

课时安排

2学时

教学

目的

要求

掌握MCS-51单片机四个并行I/O口的功能、结构及读写操作；了解I/O端口的驱动能力和应用。

教学重点难点

重点：P1口的功能结构、P0口的功能结构 

难点：并口的读写操作

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                        （约3min ）

 单片机的内部功能结构及引脚功能  

引入                                        （约2min ）

   MCS-51单片机有4个8位并行I/O口，P0～P3，共32根口线。每个端口内部的结构是怎样？各自有什么特点？如何使用？

新课讲授

一、P0口（80H）                                （约30min ）

1、   内部结构

以P0.0的位结构为例讲解

2、工作原理

1）I/O口

    以P0.0为例动画演示输入输出过程。

思考：P0口如何输出“1”？

    总结两种输入方式的不同。

2）地址/数据总线口

     结合P0口的结构图讲解输入和输出的控制过程。

 3、编程与应用

  1）编程操作

（1）写操作

举例讲解

（2）读引脚操作

     举例讲解

提问：读引脚前需现将锁存器置1，为什么？

（3）读锁存器操作

举例讲解

思考：如何区分读引脚和读锁存器操作？

多媒体+板书讲解

2) 应用举例

  （1）作I/O口用

      以P0.0口接1个LED为例讲解。

PROTEUS中仿真演示电路运行的效果。

（2）作地址/数据口用

 以扩展存储器电路为例讲解

PROTEUS中绘制硬件电路。

二、P1口（90H）                                     （约20min ）

1、功能结构

与P0口的结构对比讲解。

2、特点

准双向口，通用I/O口

3、应用举例

以P1口接8个LED为例，PROTEUS中仿真演示跑马灯的效果。

三、P2口（A0H）                                   （约15min ）

1、功能结构

与P0口的结构对比讲解

2、特点：

1）控制端高电平时，作为高8位地址输出口

2）控制端低电平时，作准双向I/O口用

四、P3口（B0H）                                   （约10min ）

1、功能结构

P1口结构中增加第二功能控制电路

2、特点：

1）准双向口：条件为第二功能输出端常“1”，与门开锁；

2）第二功能口：第二功能输出也必须置“1”。

介绍第二功能。

五、 I/O口的驱动力                                 （约10min ）

1、低电平驱动

以驱动LED为例讲解，输出低电平输入灌电流较大约10mA,能驱动LED灯；

2、高电平驱动

 输出高电平，输出拉电流不足1mA

仿真演示

多媒体+板书讲解

课后思考

为什么P0口做IO口用时是准双向口，做地址/数据口时是双向口?

教学总结

本节主要学习了MCS-51单片机内部4个并行I/O接口的功能结构和特点，P1口是专用I/O口，P0和P2口在单片机外扩芯片时用于做地址/数据总线口，P3口常用第二功能，掌握I/O口的读写操作编程和应用。了解I/O口的驱动能力，合理使用I/O口驱动外设。

授课章节

第五章 单片机对LED/键盘的接口

课时安排

2学时

教学

目的

要求

掌握数码管的结构与工作原理；掌握数码管的接口方法和编程；掌握独立键盘的扫描原理及接口方法；掌握矩阵键盘的扫描原理；掌握矩阵键盘的接口方法及应用。

教学重点难点

重 点：数码管的接口方式，独立键盘的接口方法、矩阵键盘的接口应用 

难 点：数码管的动态显示原理及编程，矩阵键盘的扫描原理及编程

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                                 （约2min）

单片机I/O口的结构原理

新课引入                                          （约1min）

   播放庆祝中华人民共和国成立 73周年建筑物墙体巨幅LED 点阵屏幕显示“我爱你中国”“祖国万岁”等画面，在烘托爱国主义情感的氛围中，引出学生对 LED 点阵显示器工作原理和发展历程的思考。

讲授新课

一、数码管的结构                                   （约2min）

共阳极，共阴极

以共阳极数码管为例介绍

二、数码管的显示原理                               （约5min）

介绍字形码概念

提问1：如何在数码管上显示“4”？

思考：还可以显示哪些字符？字形码是怎样的？

提问2：如何获取字形码？

通过提问引出显示译码的两种方法：

硬件译码和软件译码

 三、数码管的接口

1、静态显示                                              （约10min）

讲解静态显示的接口连接方法、特点。

多媒体+板书讲解

举例：在4个数码管上静态显示“1234”

绘制接口电路、编写相应程序，总结静态显示方式的优点和不足

讨论：在实验板上的数码管能否用静态显示方式？

2、动态显示                                            （约10min）

1）连接方法

讲解动态显示电路的连接方法；

2）显示原理

用PPT中的动画效果来讲解数码管的显示过程；

3）注意事项

提出动态显示电路中的注意事项。

4）应用举例                                             （约15min）

任务：单片机控制4个数码管动态显示“1234”

（1）       导入任务

实物演示数码管的显示过程。

（2)任务实施

a.硬件设计

采用动态显示，P1输出段码，P3输出位码

PROTUSE中绘制硬件电路

b.软件设计

绘制流程图，编写程序，KEIL 软件中调试运行

c.仿真

在PROTEUS的电路上加载程序运行，仿真。

四、键盘的类型                                     （约10min）   

1、介绍键盘的分类

   编码键盘和非编码键盘

2、按键去抖的方法

简介软件和硬件去抖的原理

五、独立键盘的接口                               （约15min）

1、键盘结构

结合独立按键电路讲解

2、接口电路

以4个独立按键为例讲解接口方法

3、应用举例

例：4个按键控制8个LED灯的四种显示状态。

PROTEUS中绘制电路，Keil中编制调试程序

思考：当按键个数较多时采用独立键盘好不好？

六、矩阵键盘的接口                             （约15min）

1、结构

以4*4键盘为例讲解

实验板

多媒体+板书讲解

仿真软件

2、扫描原理

以逐列扫描方法为例介绍扫描过程。

提问：是否可以逐行扫描？扫描过程怎样？

3、扫描的方式

介绍两种扫描方式

讨论：哪种方式更好？

4、应用举例                                          （约15min）

任务：设计单片机控制4*4的矩阵键盘中按键按下则数码管显示按键的键值。

1）任务导入

实验板演示

2）任务分析

提问：按键值如何获取？

3）任务方案

思考：根据任务要求，系统硬件电路应包括哪些电路？

4）任务实施

（1）硬件设计

单片机与键盘和数码管的接口电路

PROTEUS中绘制电路。

（2）软件设计

键盘扫描程序，数码管显示程序KEIL中编写和调试程序

（3）仿真

在PROTEUS的电路上加载程序运行，仿真。

【思政】:播放视频：未来显示技术之争，介绍LCD、OLED、Mini LED及MicroLED的显示原理，激发学生对最新显示技术的学习兴趣，激励学生努力学习，自主创新。

多媒体+板书讲解

仿真软件

任务驱动

作业布置

某单片机控制系统有2个开关K1和K2，1个数码管，当K1按下时数码管显示内容加1，K2按下时数码管显示内容减1。要求在Proteus中画出该控制系统的硬件电路图并编程实现上述要求，在Proteus中进行仿真演示。提交仿真图和源程序清单。

教学总结

本节课中主要学习了数码管的结构、原理和显示接口方法；独立键盘的结构、扫描原理及接口方法，重点介绍了数码管的动态显示原理，矩阵键盘的扫描原理及接口应用编程。数码显示和键盘输入是单片机系统的常用的输入和输出设备，请同学们熟练掌握它们与单片机的接口方法和应用编程。

授课章节

第六章  单片机的中断系统

课时安排

1学时

教学

目的

要求

理解中断的概念，掌握MCS-51单片机的中断源、优先级及中断控制。掌握中断系统初始化编程；掌握中断服务程序的编写；掌握中断的应用。

教学重点难点

重 点：中断控制，中断初始化编程 

难 点 ：中断的响应过程，中断服务程序的编写

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                           （约2min）

单片机的内部功能结构及引脚功能

新课引入                                           （约1min）

   当单片机系统中有外设需要与CPU传送数据时，CPU 会怎么办？当有多个外设需要与CPU传送数据时，CPU 又会怎么办？

讲授新课

一、中断的概念                                      （约2min）

以学生看书电话铃响为例介绍中断的概念，介绍主程序、中断服务程序、中断源、断点的概念

讨论：中断的优点有哪些

二、单片机中断系统结构                             （约10min）

1、中断源

2个外部中断、3个内部中断

2、对应的中断标志：TCON、SCON

3、中断的控制

 1）中断允许控制

 讲解IE的格式定义

举例：如何实现允许外部中断1中断？

2）中断优先级控制

讲解IP格式定义

举例：指令MOV IP,#06H实现了什么功能？

多媒体+板书讲解

提问：上条指令执行后，CPU会优先响应哪个中断源？

介绍自然优先级（硬件优先级）

讨论：优先级有何用处？

3）中断程序入口地址

提问：中断服务程序可否从入口地址开始存放？

3、中断响应                                                  （约15min）

1）响应条件

阻碍中断的条件

2）响应时间

至少3个机器周期

3）响应过程

  硬件自动完成

4、中断返回

RETI

三、中断的应用                                        （约15min）

1、主程序设计                                            

举例讲解主程序设计步骤

举例：若规定外部中断0为边沿触发方式，高优先级，试写出有关的初始化程序。

2、中断服务程序设计                                       

举例讲解中断服务程序设计步骤

举例：在外部中断0的中断服务程序中将寄存器B的内容左环移一位。

3、应用举例                                               

1、任务导入

任务：实现按钮按一下产生外部中断请求，控制8个LED灯从左到右轮流点亮一遍。

2、任务分析

思考：外部中断采用什么触发方式？

3、任务方案

硬件：P1口接8个LED灯，P3.2接按钮产生中断

4、任务实施

1）硬件设计

PROTEUS中绘制电路。

2）软件设计

采用边沿触发，wave软件中编写调试程序。

3）仿真

在PROTEUS的电路上加载程序运行，仿真。

多媒体+板书讲解

仿真软件

任务驱动

作业布置

在8051单片机的INT0引脚外接脉冲信号，要求每送来一个脉冲，把30H单元值的内容加1，若30H单元记满则进位31H单元，试利用中断结构，编制一个脉冲计数程序。

教学总结

51单片机可管理5个中断源，其中2个外部中断源和3个内部中断源，可对每个中断源进行允许和优先级控制。CPU响应中断会自动转到入口地址执行中断程序。中断系统应用时需在主程序中进行中断的初始化，中断服务程序需先在固定的入口地址处安排一条跳转指令，然后到新的目标地址处编写。

授课章节

第七章 单片机的定时器/计数器

课时安排

1学时

教学

目的

要求

1、掌握定时、计数的本质；

2、掌握定时/计数器的控制寄存器；

3、掌握定时/计数器的初始化编程

教学重点难点

重 点：定时/计数器的工作原理及控制寄存器的作用 定时/计数器的初始化编程

难 点：定时/计数器的初始化编程

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                             （约2min）

   中断源、中断允许和优先级控制、中断程序的编写。

新课引入                                             （约1min）

     播放电影《我和我的祖国》中“香港回归一秒不差”片段，东京奥运会苏炳添短跑刷新亚洲纪录的视频，讲述生产生活中计时的重要性，介绍古代计时工具“水运仪象台”世界上最早的天文钟，激发学生学习的兴趣和民族自豪感。

新课讲授

一、MCS-51定时计数器的结构                        （约10min）

以水杯装水为例介绍定时和计数的概念，总结定时与计数的关系

1、功能结构                                          

图片讲解单片机内部定时计数器的结构

注意定时与计数的区别

2、工作方式                                           

    以T0为例介绍四种工作方式的特点

思考：若单片机时钟频率为12MHZ，定时器要定时50ms应选择哪种工作方式？

3、控制寄存器                                         

1）方式寄存器TMOD

讲解格式定义

举例：T0工作于方式1定时，T1工作于方式2计数，则TMOD的内容是多少？指令如何写？

2）控制寄存器TCON

讲解格式定义

提问：如何启动计数器T0工作？

二、定时/计数器的初始化                          （约7min）

多媒体+板书讲解

1、初始化步骤

①选择工作方式（TM0D）

原则：计数值<最大计数值

②计算计数初值

定时方式：C=M-X=M-t/T

计数方式：C=M-X

③ 按需要开放中断（IE）

④启动计数（TR0=1获TR1=1）

2、初始化举例

课堂练习：T0定时5ms的初始化程序，设单片机系统的晶振频率为12MHz，

三、定时/计数器的应用

1、计数溢出的处理                                    （约5min）

查询法：CPU查询TF标志的状态

中断法：溢出时自动产生中断

给出两种方法的编程模式

讨论：两种溢出处理方法的优缺点，哪种更好？

2、定时/计数器在计数模式下的应用                     （约5min）

计数模式：计数脉冲由外部引脚输入

举例：T0对P3.4引脚出现的脉冲计数，每计数100个脉冲向CPU申请中断，编写初始化程序段。

3、定时/计数器在定时模式的应用                       （约15min）

1、任务导入

  任务：单片机控制扬声器发出“滴滴”的声音。实验板展示任务要求

2、任务分析

提问：声音如何产生？

方案：P1.0输出频率为500HZ的方波信号驱动扬声器发声。

思考：如何产生500HZ的方波信号？

4、任务实施

1）硬件设计  PROTEUS中绘制电路。

2）软件设计

定时器初始化，采用溢出中断，wave软件中编写调试程序。

注意：中断程序中需重新给定时器赋初始值

3）仿真

多媒体+板书讲解

仿真软件

任务驱动

作业布置

用定时/计数器对T0引脚脉冲计数，要求T0每计5个数，由P1口控制8个LED指示灯循环移位点亮一遍。要求：（1）确定T0的工作方式、定时/计数器方式控制字，并给出计数初值的计算过程；（2）用中断方式编程，编写完整的主程序和中断程序。（3）用按键模拟输入T0引脚脉冲，在proteus中画出硬件电路进行仿真。要求提交硬件仿真电路图、软件程序。

教学总结

本节主要学习了单片机内部的2个16位加一的定时计数器的结构，工作方式和初始化编程应用。在单片机的控制应用中定时和计数的需求很多，请同学们熟练掌握和灵活应用单片机内部的定时计数器实现定时和计数过能。

授课章节

第八章 单片机串行口

课时安排

2学时

教学

目的

要求

了解串行通讯基本概念，掌握MCS-51串行接口的结构、原理、工作方式及应用。

教学重点难点

重 点：串口工作方式、编程及应用 

难 点：串口波特率的设置，串口的应用

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                           （约2min）

单片机并行通信原理

新课引入                                          （约1min）

并行通信速度快、效率高，但在远程通信中任意收干扰发生错误，如何解决？

讲授新课

一、8051串行口                                  （约15min）

1、功能结构

发送器结构与功能

接收器结构与功能

2、控制寄存器

（1）数据缓冲器SBUF

提问：如何区分发送和接收缓冲器？

（2）节电控制寄存器PCON

SMOD（PCON.7）：波特率加倍控制位

（3）串行口控制/状态寄存器SCON

举例讲解格式定义

二、8051串口工作方式                             （约22min）

1、工作方式

方式0：同步移位寄存器

方式1：8位数据异步通信

方式2、3：9位数据异步通信方式

结合时序图讲解各方式的特点及应用场合

多媒体+板书讲解

讨论：1)方式0的作用;

2)方式2与方式3的区别

2、波特率的设置

总结三种异步通信方式的波特率设置

提问：设置波特率为1200Bbps,则定时器的溢出率为多少？如何初始化？

三、8051串口的应用                             （约30min）

1、串口的初始化

讲解初始化编程的步骤

2、方式0 的应用

  作用：扩展单片机并行口

举例：单片机串口通过外接74LS64实现控制多个数码管显示

3、方式1、2、3的应用

  异步通信方式

比较三种方式的相同点和不同点

应用举例

任务：双机通信                                        （约20min）

1）任务导入

甲机的开关控制乙机的LED亮灭

2）任务分析

提问：如何发送，如何接收？

3）任务方案

甲机接开关，发送

乙机接LED灯，接收

4）任务实施

（1）硬件设计

  甲机的RXD、TXD分别与乙机的TXD、RXD相连

PROTEUS中绘制电路。

（2）软件设计

甲机程序：主程序、发送程序

乙机的处理程序：主程序、接收程序

KEIL中编写和调试程序

（3）仿真

在PROTEUS的电路上加载程序运行，仿真。

多媒体+板书讲解

仿真软件

课后思考

设计一个多机通信电路

教学总结

串口的功能结构、串口的发送和接收的过程及4种工作方式的特点与波特率的设置，及串口的应用编程

授课章节

第九章 单片机并行扩展

课时安排

1学时

教学

目的

要求

掌握单片机并行扩展总线结构；掌握MCS-51单片机系统中程序存储器和数据存储器的并行扩展方法。掌握MCS-51单片机中并行I/O接口的一般扩展方法。

教学重点难点

重 点：并行扩展的三总线结构、存储器的并行扩展方法， 并行I/O接口的扩展方法

难 点：存储器扩展电路中的地址分配，I/O端口的地址分配

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                           （约1min）

单片机内部存储器的组织结构：ROM 4KB，RAM 256B，并行I/O口32位。

新课引入                                           （约1min）

单片机内部存储器的容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的存储器容量远远不能满足系统的需要。为此应扩展其存储器容量。单片机内部有4个并口P0-P3,但P0、P2、P3都用了第二功能，只有P1口用来做输入输出口，因而I/O线不够，需要扩展I/O口资源。

讲授新课                                        

一、并行扩展总线结构                                （约3min）

地址总线：P0+P2

数据总线：P0

控制总线：ALE、PSEN、R、WR

提问：P0即输出地址又输出数据，如何解决冲突？

二、片选技术                                        （约5min）

1、线选法

举例介绍方法及特点

2、译码法

举例介绍方法及特点

三、程序存储器的并行扩展                           （约10min）

1、单个芯片的扩展

多媒体+板书讲解

a.线选法

举例讲解扩展方法及地址分配的方法

提问：地址是否重叠？为什么？

b.译码法

举例讲解扩展方法

思考：地址范围是多少？是否重叠？为什么？

2、多个芯片的扩展

a.线选法

举例讲解扩展方法

练习：地址范围是多少？

b.译码法

举例讲解扩展方法

提问：地址范围是多少？

四、数据存储器的并行扩展                          （约5min）

1、单个芯片的扩展

a.线选法

举例讲解扩展方法

提问：地址是否重叠？为什么？

b.译码法

举例讲解扩展方法

思考：地址范围是多少？是否重叠？为什么？

2、多个芯片的扩展

a.线选法

举例讲解扩展方法

提问：地址范围是多少？

b.译码法

举例讲解扩展方法

练习：地址范围是多少？

3、RAM芯片扩展程序存储器

PSEN和RD 相与后接到RAM芯片的OE端

结合接口电路讲解

举例：系统扩展2746和6264

提问：2746和6264的地址范围是多少？

五、可编程并行接口8255                             （约10min）

1、功能结构及引脚

讲解8255逻辑结构图

强调：地址信号A1、A0寻址四个端口

2、工作方式

方式0:适用A、B、C三个端口，适用于简单外设

方式1:适用A、B端口，C口传递联络信号

结合时序图讲解联络信号的传递过程

方式2:双向选通输入输出方式，适用A口

多媒体+板书讲解

课堂练习

3、控制寄存器

1）工作方式控制字

格式定义举例讲解

2）  C口置复位控制字

格式定义举例讲解

4、初始化编程

举例讲解编程步骤

例：设置8255的初始状态：A口方式1输入，B口方式0 输出，C口输出

5、8255的应用                                            （约10min）

任务：设计一个彩灯控制器

1）任务导入

控制24个LED灯进行流水灯显示.

2)任务分析

提问：24个灯如何控制？

3）任务方案

思考：根据任务要求，系统硬件电路应包括哪些电路？

确定系统方案

4）任务实施

（1）硬件设计

PROTEUS中绘制电路。

（2）软件设计

8255的编程控制，KEIL中编写和调试程序

（3）仿真

在PROTEUS的电路上加载程序运行，仿真。

多媒体+板书讲解

仿真软件

任务驱动

课后思考

设计一个十字路口的交通信号灯控制电路。

教学总结

本节课中主要介绍了单片机的三总线结构、片选技术及程序/数据存储器扩展的方法，并行IO口的扩展方法，单片机的内部资源有限，因而需要在应用中外扩芯片，并行扩展方法是常用的方法，同学们要熟练掌握外部扩展接口电路设计的方法及地址范围的确定方法。

授课章节

第十章  D/A和A/D转换接口

课时安排

1学时

教学

目的

要求

掌握D/A转换的原理；掌握D/A转换器0832的结构和工作方式；掌握DAC0832的应用编程。掌握A/D转换的原理；掌握A/D转换器0809的结构和原理；掌握ADC0809的接口方法和应用编程。

教学重点难点

重 点：DAC0832的接口方法，ADC0809的接口方法 

难 点：DAC0832的应用编程，ADC0809的应用编程

教 学 内 容 及 课 时 分 配

教学方法

及手段

复习巩固                                                   （约1min）

单片机并行扩展的三总线结构。

新课引入                                                    （约1min）

单片机测控系统中经常需要进行数/模和模/数转换，例如恒温控制器。

讲授新课

一、D/A转换的原理                                   （约5min）

1、转换原理

 X= K×(VREF×B) /2n 

 结合转换电路分析

2、性能指标

介绍主要性能指标

分辨率：数字量位数表示

转换时间：几百纳米到几微妙间

二、DAC0832的结构与应用                           （约10min）

1、功能结构

输入寄存器和DAC寄存器的锁存控制

2、引脚功能

重点介绍ILE、CS、WR1、WR2、XFER引脚的作用 

3、工作方式                                                                                         

1）直通方式

接口电路举例介绍

2）单缓冲方式

接口电路举例介绍

多媒体+板书讲解

3）双缓冲方式

接口电路举例介绍

4、应用举例                                       （约5min）

任务：设计一个波形发生器。

1）任务导入

产生锯齿波，仿真软件中演示任务实现的功能

2）任务分析

提问：锯齿波的形状是怎样的？

3）任务方案

根据任务要求，系统硬件电路应包括哪些电路？

4）任务实施

（1）硬件设计

 采用单缓冲方式

PROTEUS中绘制DAC0832的接口电路。

（2）软件设计

KEIL中编写和调试程序

（3）仿真

在PROTEUS的电路上加载程序运行，仿真。

二、A/D转换的原理                                   （约5min）

1、转换原理

 采样、保持、量化、编码

2、性能指标

分辨率、转换精度

三、ADC0809的结构原理及应用                        （约10min）

1、功能结构

举例讲解逐次逼近的转换原理

2、引脚功能

重点介绍CLK、START、EOC、OE引脚的作用

3、工作原理

讲解CLK、START、EOC、OE引脚的使用

多媒体+板书讲解

仿真软件

演示

4、接口方法

1）通道选择线的连接

地址线和数据线

2）转换结束的确认方法

定时传送：延时

查询传送：查询EOC

中断传送：中断

介绍三种方法，结合接口图讲解

讨论：哪种方式更好？

5、应用举例                                        （约8min）

例：设计一个8路模拟量输入巡回检测系统，要求把采样所得数字量按顺序存放在以40H为起始地址的片内RAM中，采样一遍后停止采集。

（1）硬件设计

设计ADC0809的接口电路，确定端口地址。

（2）软件设计

程序讲解

多媒体+板书讲解

仿真软件

演示

课后思考

设计一个三角波波形发生器。

设计一个数字电压表，能实现对8个通道的电压轮流测量显示。

教学总结

本节课中主要介绍了ADC0809的工作原理以及与单片机的接口技术。通过扩展，可在实际测量中测量任何电压或其它的参数。