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1、单片机原理及应用课程教案课程名称：单片机原理及应用课程代码：0340424授课对象：年级：13级 专业：机械设计制造及自动化 层次：本科授课教师：钟奇教师职称：高工课 型：专业学 时：3 学时/周 合计：36学时教材名称：单片机原理及应用（第3版）开课系部：机电工程系教学日期：2015年2016年学年第一学期广 东 技 术 师 范 学 院 天 河 学 院教 案第1章 概述概 述本章教学目的及基本要求：教学目的：主要介绍单片机的概念，发展过程，应用特点及单片机类型等。基本要求：了解单片机的概念，发展过程等。重点掌握应用特点及单片机类型等。本章教学内容的重点和难点：重点：掌握应用特点及单片机类型。
2、难点：单片机概念。本章教学内容的深化和拓宽：介绍目前国内外发展情况。本章教学方法、方式： 采用多媒体课件；讲授和现场演示相结合；本章主要参考资料：马淑华：单片机原理与接口技术，北京邮电大学出版社，2005谢维成 单片机原理与应用及C51程序设计(第3版）. 清华大学出版社,2014文武松 单片机实战宝典：从入门到精通. 机械工业出版社,2014张元良. 单片机原理及应用教程. 清华大学出版社,2011 广 东 技 术 师 范 学 院 天 河 学 院单 元 教 案 首 页 年 月 日 第 周课题：第1章 概述 课次：1教学方法：讲授+演示 教具：计算机、多媒体 教学目的：1、介绍单片机概念，应用
3、特点及相关结构特点等内容。教学重点：1、掌握应用特点及单片机类型。教学难点：1、单片机概念。教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业） 组织教学：23分钟 作业分析：35分钟 讲授新课：7882分钟 新课小结：12分钟 布置作业：12分钟课后记： 单 元 教 案 续 页教学过程设计：组织教学：复习旧课：作业分析：讲授新课： 1.1 单片机的基本概念1.1.1 单片机的发展历程电子数字计算机诞生于1946年，在其后的一个历史进程中，计算机始终是被供养在特殊的机房中、实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代微处理器的出现，才使得计算机以小型、廉价
4、、高可靠性的特点，迅速走出机房，并被逐渐嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。这样一来，计算机便失去了原来的形态，其功能也有所不同。为了区别于原有计算机系统，把嵌入到对象体系中实现对象体系智能化控制的计算机称做嵌入式计算机系统。 早期，人们通过改装通用计算机系统，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，在众多的对象系统(如家用电器、仪器仪表、控制单元等)中，无法嵌入通用计算机系统，且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同。因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术的两大分支。单 元 教 案 续 页1.1.2 单片机技术的多学科交叉特点嵌入式系统
5、的嵌入式应用特点，决定了它多学科交叉的特点。作为计算机的内容，要求计算机专业领域人员介入其体系结构、软件技术、工程应用方面的研究。然而，要了解对象体系的控制要求，实现系统控制模式，则必须具备对象领域的专业知识。因此，由嵌入式系统发展的历史过程以及嵌入式应用的多样性，形成了两种应用模式，这两种应用模式是电子系统设计模式和计算机应用设计模式。电子系统设计模式是指单片机以器件形态进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现电子系统的智能化。电子技术应用工程师以自己习惯的电子技术应用模式，从事单片机的应用开发。这种应用模式最主要的特点是：软/硬件的底层性、随意性，对象系统专业技术的密切相
6、关性，缺少计算机工程设计方法。计算机应用设计模式是指基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用，从计算机专业角度介入嵌入式系统应用，带有明显的计算机工程应用特点。1.1.3 单片机的功能结构特征1单片机与微型计算机的基本功能组成部分由于单片机是从通用微型计算机分化出来的一个应用分支，因此，它的基本功能组成部分和工作原理与通用微型计算机具有一致性。微型计算机(简称微机)的基本组成结构如图1.1所示。广 东 技 术 师 范 学 院 天 河 学 院教 案 第 2 章 51系列单片机的硬件结构概 述本章教学目的及基本要求：本章介绍单片机内部结构、引脚及功能；单片机处理器，存储器，接
7、口，中断，复位及低功耗运行等知识，由于本章知识重要，要求学生多记多理解。本章教学内容的重点和难点：重点：单片机内部结构、引脚及功能；单片机处理器，存储器，接口，中断，复位及低功耗运行等。难点：引脚及功能，接口，中断。本章教学内容的深化和拓宽：通过实例加强理解与知识掌握本章教学方法、方式： 采用多媒体课件；讲授和现场演示相结合；本章主要参考资料：马淑华：单片机原理与接口技术，北京邮电大学出版社，2005谢维成 单片机原理与应用及C51程序设计(第3版）. 清华大学出版社,2014文武松 单片机实战宝典：从入门到精通. 机械工业出版社,2014张元良. 单片机原理及应用教程. 清华大学出版社,20
8、11 广 东 技 术 师 范 学 院 天 河 学 院单 元 教 案 首 页 年 月 日 第 周课题：第2章 51系列单片机的硬件结构 2.1-2.3 引脚及CPU 课次：2教学方法：讲授+演示 教具：计算机、多媒体 教学目的：1、掌握CPU引脚分布，功能； 2、掌握分时工作原理。3、掌握CPU内部结构，原理。教学重点：1、掌握CPU引脚分布，功能； 2、掌握分时工作原理。3、掌握CPU内部结构，原理。教学难点：CPU内部结构，原理。教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业） 组织教学：23分钟； 复习旧课：12分钟作业分析：35分钟 讲授新课：768
9、0分钟新课小结：12分钟 布置作业：12分钟课后记： 单 元 教 案 续 页教学过程设计：组织教学：复习旧课：作业分析：讲授新课： 第 2 章 51系列单片机的硬件结构2.151系列单片机简介51系列单片机是8051系列单片机的简称, 是指MCS 51系列单片机和其他公司的8051派生产品。 2.1.1MCS 51系列单片机MCS 51系列单片机最早是由Intel公司推出的通用型单片机。 MCS 51系列单片机产品可分为两大系列: 51子系列和52子系列。 2.1.28051派生产品8051派生产品是各个厂家以8051为基本内核而推出的单片机产品。 这些派生产品在8051内核基础上增加了存储器
10、、 通信接口和实时控制部件的数量与种类, 增强了8051单片机的调试与应用能力。 这些增强型的8051单片机产品都是基于CMOS工艺的, 通常称为80C51系列单片机。 例如, ATMEL公司的AT89C52、 AT89C2051就属于80C51系列单片机。 单 元 教 案 续 页2.251单片机的内部结构与引脚信号2.2.151单片机的基本组成51系列单片机的内部结构框图如图2.1所示各引脚功能说明如下: 1. 主电源引脚VCC(40脚): 接+5 V电源正端; VSS(20脚): 接+5 V电源地端。 2. 外接晶体引脚XTAL1(19脚): 接外部石英晶体的一端。XTAL2(18脚):
11、接外部石英晶体的另一端。 2.3微 处 理 器微处理器又称CPU, 是单片机内部的核心部件, 它决定了单片机的主要功能特性。 CPU由运算部件和控制部件两大部分组成。 2.3.1运算部件运算部件是以算术逻辑单元ALU为核心, 再加上累加器ACC、 寄存器B、 暂存器、 程序状态字PSW等部件而构成的。广 东 技 术 师 范 学 院 天 河 学 院单 元 教 案 首 页 年 月 日 第 周课题：2.4-2.5 存储器、并行输入/输出接口1 课次：3教学方法：讲授+演示+上机指导 教具：计算机、多媒体 教学目的：1、 掌握存储器工作原理，组成。2、掌握存储器编址方式，3、掌握寄存器。教学重点：1、
12、存储器编址与寻址。2、寄存器。教学难点：1、存储器编址与寻址。教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业） 组织教学：23分钟 作业分析：35分钟 讲授新课：7882分钟 新课小结：12分钟 布置作业：12分钟课后记： 单 元 教 案 续 页教学过程设计：组织教学：复习旧课：作业分析：讲授新课： 2.4存 储 器51单片机系统的存储器组织方式与通用单片机系统不同，程序存储器地址空间和数据存储器地址空间相互独立。51单片机存储器从物理结构上可分为片内、片外程序存储器(8031和8032没有片内程序存储器)与片内、片外数据存储器4个部分；从功能上可分为程序存储器、片内数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间和片外数据存储器5个部分；其寻址空间可划分为程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器3个独立的地址空间。2.4.1程序存储器1编址与访问51单片机的程序存储器用于存储程序代码和一些固定表格常数。它可由只读存储器ROM或EPROM等组成。为了有序地读出指令，设置了一个专用寄存器程序计数器PC，用以存放将要执行的指令地址。每取出指令的个字节后，其内容自动加，指向下一字节地址，依次使CPU从程序存储器取指令并加以执行。 2程序的入口地址程序地址空间可由用户根据需要任意安排使用。但有几个地址是CPU执行特
