项目单片机应用技能实训C语言教案.pdf

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1、 单片机应用技能实训(C 语言)教案项目 6 项目 6 数字时钟电路制作 任务 1 项目相关知识学习 一、案头 任务 项目相关知识学习 授课时间 年 月 日 授课班级 教学形式 讲授、讨论 授课时数 2 课时 教学用具 教学资源 项目制作成品、课件 课前准备 教学目标 1、了解并行通信与串行通信。2、理解串行口结构，工作方式。3、掌握串行口工作方式 0 的应用。4、了解 LED 数码管结构及显示方式。教学重点 1、串行口控制寄存器的作用与用法。2、串行口工作方式 0 的应用。教学难点 1、对串行口发送启动和接收启动的理解。教学过程 1、通过对生活中数字时钟的讨论，引出项目任务。2、LED 数码

2、管结构及显示方式。3、并行通信与串行通信。4、MCS-51 单片机串行口的结构。5、用于串行口的专用寄存器介绍。6、串行口工作方式 0 的应用。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、MCS-51 定时器有哪几种工作方式 2、如何用定时器来完成数字时钟的定时 本项目的终极目标是制作一个单片机控制的LED数码管静态显示数字时钟电路。提 问 导思 导入 在项目 5 中学习了单片机的定时器，本项目要用定时器定时，用数码管显示时间，至少要用 4 个数码管，每个数码

3、管占用 8 位，4 个 LED 数码管占用 4 个 I/O 端口。所以，在本项目中要扩展用于显示电路的输出端口。下面，我们在进行项目制作之前，学习 LED 数码管结构原启 发 学习 积 极性 理以及 MCS-51 单片机的串行口。讲 授 新课 一、LED 数码管结构及工作原理 1、LED 数码管结构 通常使用的是七段 LED 显示器，这种显示器由 8 个发光二极管构成，有共阴极和共阳极两种,如图6-3所示。图 6-3 数码管结构 2.LED 数码管工作原理 共阴极 LED 数码管的 8 个发光二极管的阴极连在一起，接公共端 COM。使用时公共端接地，当发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮

4、。共阳数码管则与之相反。从管脚 ag 及 dp 输入不同的 8 位二进制数，可显示不同的数字或字符，把控制数码管显示不同字符的 8位二进制数称为段码。例如：对于共阳极数码管，若要显示 0，其段码为 C0H。二、LED 数码管的显示方法 数码管的显示方式有静态显示和动态显示两种。1、静态显示 静态显示是指显示某一字符时，相应的发光恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位相互独立，公共端恒定接地（共阴极）或接正（共阳极）。每个的 8 个字段分别与一个 8 位 I/O 口相连。2、动态显示 动态显示是一位一位地轮流点亮各位，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常，各位的相应段选线并联在一起，由一个

5、8 位的 I/O 口控制；各位数码管的位选线（公共阴极或阳极）由另外的 I/O 口线控制。三、MCS-51 单片机串行接口 1、并行通信和串行通信 并行通信是指将组成数据字节的各位同时发送或接 收，不宜用于远距离通信。串行通信是组成数据的字节中的各位按顺序逐一传送的方式，最少只需3 根传输线即可，如图8-2所示。串行通信适用于远距离通信，但通信的传送速度较低。图 6-4 串行通信 2、MCS-51单片机串行接口 MCS-51单片机的串行接口由串行口缓冲寄存器 SBUF、串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON构成，通过引脚TXD（）、RXD（）来完成串行数据的发送和接收与外界进行串行通

6、信。（1）串行口缓冲寄存器SBUF SBUF是按字节寻址的专用寄存器，它用来存放将要发送或接收到的数据。在物理上有两个独立的 SBUF 寄存器，一个用于发送，一个用来接收。（2）串行口控制寄存器SCON SCON 是一个可以位寻址专用寄存器，它用于串行口的方式选择、发送、接收控制及保存串行口的状态信息等。SCON 中各位的名称如表 6-2 所示。SCON位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名称 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SCON 中各位的定义如下：SM0、SM1：串行口工作方式选择位。4 种不同取值对应 4 种工作方式如表 6-3 所示。SM

7、2：在方式 2、3 中用作多机通信控制位。REN：允许接收控制位。REN=0 时禁止接收，REN=1 时允许接收。TB8：发送数据的第九位。RB8：接收数据的第九位。TI：发送中断请求标志位。RI：接收中断请求标志位。（3）电源控制寄存器 PCON PCON 对串行口的影响是通过其 SMOD 位改变串行口的波特率。SMOD 位位于 PCON 的最高位，即，当 SMOD=1时串行口的波特率是 SMOD=0 时的两倍（方式 0 除外）。PCON 在单片机复位时，SMOD=0。二、MCS-51 单片机串行口工作方式 0 的应用 1、串行口方式 0 的发送与接收 串行口工作方式 0 是 8 位同步移位

8、寄存器方式。串行数据由 RXD（）引脚输入或输出，同步移位脉冲由 TXD（）引脚输出。方式 0 主要用于 I/O 端口的扩展。（1）方式 0 的发送 方式 0 的发送操作是在 TI=0 的情况下，执行以 SBUF 为目的字节的数据传送指令开始的。例如：SBUF=a;8 位数据发送完成后，由硬件将 TI 置 1，向 CPU 请求中断。若中断不开放，TI 可作为发送完成的查询标志位。TI=1 后，必须用软件将其清 0，以便再次发送数据。（2）方式 0 的接收 方式 0 的接收操作是在 RI=0 的条件下，由 REN 置 1指令来启动接收。收到 8 位数据后，由硬件将 RI 置 1，向 CPU 请求

9、中断。若中断不开放，RI 可作为接收完成的查询标志位。RI=1 后，必须用软件将其清 0，以便再次接收数据。2、方式 0 应用举例 例 1：使用串入并出芯片 74LS164 与单片机相连，使用串行口方式 0扩展8位并行输出，接线示意图如图 6-5所示。8 位并行输出接 8 个发光二极管，要求控制 8 个发光二极管反复亮灭。程序设计如下（采用查询方式）：图 6-5 方式 0 扩展并行输出#include#define uchar unsigned char void delay_ms(uchar xms);1、89C。2、建立工程文件 点击“Project-New Project”菜单，出现一个

10、对话框，要求给将要建立的工程起一个名字，-。3、工程的设置（针对我们的单片机制作项目进行简单设置）在 OutPut 页面，勾选“Creat Hex file”选项。4、编译、连接 在设置好工程后，即可进行编译、连接。点击按钮，对当前工程中的文件进行编译然后再连接，生成目标代码。编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build 页中，如果源程序中有语法错误，会有错误报告出现。利 用 多媒 体 或机 房 相关 软 件进 行 操作演示。讲 解 个步 骤 的含义。三、布置作业学生练习，老师指导。1、数字时钟电路仿真验证。2、在仿真软件中对定时器初值进行不同参数设置，观察有什么变化。3、在仿真软件采用 7

11、4LS164 代替 74HC595 进行仿真，观察仿真运行效果，想一想为什么出现相应效果。4、修改应用程序验证运行效果。课 堂 小结 1、proteus 的基本操作步骤。2、keil 的操作步骤。3、单片机电动机正反转控制电路的仿真验证。课 后 作业 技能反复训练与思考题 3 题、7 题。任务 4 数字时钟电路的制作与调试 一、案头 任务 单片机控制广告灯电路的制作与调试 授课时间 年 月 日 授 课 班级 教学形式 学生动手操作、老师指导 授 课 时数 2 课时 教学用具 万用表、电烙铁等 教 学 资源 实训设备、电路制作成品 课前准备 数字时钟电路PCB板、相关电子元件采购、准备。教学目标

12、 1、掌握项目相关元件的测试方法。2、掌握使用相关工具进行电路制作的操作方法。3、掌握使用仪表进行电路测试方法，提高仪表使用的熟练程度。4、掌握数字时钟电路构成及硬件、软件调试。教学重点 1、掌握相关元件测试方法。2、掌握数字时钟电路构成及硬件、软件调试。教学难点 1、电路调试中的故障查找。教学过程 1、强调实训室操作规程，注意操作安全。2、防盗报警器电路各元件及使用工具简介。3、学生进行元件测试。4、分组进行硬件电路制作。5、分组进行硬件电路调试。6、根据硬件电路实际对应用程序进行修改并进行运行调试。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

13、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、能否用调时键进行时间减 1 2、如何对数码管进行简单测试 提问导思 导入 强调操作纪律及操作安全注意事项。经过前面几个项目的制作，同学们已经有了制作经验，但本项目比较复杂，期待同学们成功展示作品的时刻。由学生分组展开实际操作。建议每组 2 人，最好每组不超过 3人。启发学习积极性 项 目 制作 一、认识项目相关元件及元件测试 1、复习发光二极管、电阻等元件测试方法并进行操学生分组进行动手制作，老 作练习。2、数码管测测试。3、复习按键的测试方法并进行测试。二、按元件高低层次依次进行插装与焊接 1、电阻的插装与焊接。

14、2、电容、晶振的插装与焊接。3、40 脚及 16 脚 IC 插座插装与焊接。4、按键及数据线插座的插装与焊接。5、数码管的插装与焊接。三、电路连接 完成各元件的连接后，将电源线引出或将 USB 座焊接在电路板上，使用电脑上的 5V 电源。往届学生制作成品如下：师巡回指导或示范操作。由学生动手操作，老师进行巡 回 指导，必要时进行示范操作。将所测试数据列表记录并妥善保存。四、硬件电路调试 1、通电之前，先用万用表检查各电源线与地线之间是否有短路现象，测试 40 脚及 16 脚 IC 插座各脚对地电阻值并记录，分析各电阻值是否合理。若发现有不合理值，则要进行分析查找及处理。点按控制按键，测量相应引

15、脚电阻是否为0。2、不插单片机芯片，接通电源，检查所有插座或器件的电源端是否有符合要求的电压值，如发现电压值偏离较多，应立即中断供电并检查处理。接地端电压是否为 0V，测试 40 脚及 16 脚 IC 插座各脚对地电压并记录，分析各电压值是否合理。3、在不插上单片机芯片时，接通电源，模拟单片机输出低电平（将对应引脚接地），检查相应的外部电路是否正常（观察发光二极管是否点亮）。模拟 74HC595输出低电平，检查数码管相应位是否点亮。五、写入应用程序试运行 学生动手实际操作，根据硬件电路实际对应用程序进行修改后，汇编生成目标文件写入单片机芯片进行运行调试。运行正常后，再对应用程序进行修改以期能有更好的效果实现。若正常写入程序，接通电源后，系统不能正常工作，可以通过测试 18、19、30 脚的直流电位初步判定单片机最小系统是否已经正常工作。项 目 制作小结 1、元件测试方法。2、元件插装与焊接及电路连接。3、硬件电路调试。4、程序写入与运行调试。课 后 作业 1、将项目制作调试时测试数据列表并分析。2、总结本项目制作中出现问题及解决方法。3、自我测评 7 题。