机制本科单片机优秀教学导案

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1、附表2：河北科技师范学院欧美学院 单片机原理及接口技术课教案任 课 教 师： 刘 士 光 任课专业班级 机械设计制造及其自动化专业（本科）09级1-3班授 课 时 间： 2012-2013 学年度第 一 学期教案编写要求：1、按每次课讲授的内容编写。2、教案编号：按讲课次序编号，如第一次课为01，第二次课为02，以此类推。3、教学内容：要求细化到每节下面的二级标题和特别重要的内容4、课堂设计：要求按节设计教学方法、手段和过程 5、此表格不可自行删减，内容多时可自行扩页。教案编号：01章节名称第一章 微型计算机基础 第1-3节本次课授课时数2教学目的及要求1. 使学生了解微型计算机中所使用的数制

2、及码制概念。2. 掌握微型计算机数制及其转换方法3 掌握微型计算机的码制及编码方法教学重点与难点重点：掌握微型计算机的数制及其转换方法难点：微型计算机的码制及编码方法教学内容课堂设计第一章微型计算机基础第一章微型计算机基础11计算机中的数制及数的转换在计算机中，用高电平表示“1”，低电平表示“0”；或者用低电平表示“1”，高电平表“0”。前者称为正逻辑表示法，后者称为负逻辑表示法。然后再用“1”和“0”进行编码，表示其它的数字和符号。1.1.1 进位计数制及其表示方法1进位计数制：是数的一种表示方法，它按进位的原则进行计数，称为进位计数制。2进位计数制的表示方法：123.12 1102+210

3、1+3100+110-1+210-2一般来说，任意一个十进制数N可表示为： (10101)2=124+023+122+021+120=(21)10 (456)8 =482+58 1+68 0 =(302)10 1.1.2数制间的相互转换1、二、八、十六进制数转换为十进制数 乘权求和(按权展开）例1 ： (10101)2=12 4 + 023 +122 + 021 +120 =(21)10例2： (3215)8= 383 + 282 + 181 + 580 =(1677)102、十进制数转换为二、八、十六进制数整数转换：除二（八或十六）取余例：( 23 )10= (10111)2 小数转换：乘二

4、（八或十六）取整例：( 0.625 )10= ( 0.101)23、二进制数与八、十六进制数的转换(1) 二进制数与八进制数转换二进制数 八进制数：三位合一位例如：(11,001.101,1)2=(31.54)8八进制数 二进制数：一位变三位例如：(26.703)8=(010,110.111,000,011)2（2）二进制数与十六进制数转换二进制数 十六进制数 ：四位合一位例如：(10,1101,0101.1111,01)2=(2D5.F4)16十六进制数 二进制数 ：一位变四位例如：(A3D.8B)16=(1010,0011,1101.1000,1011)2本节讲授40分钟每种数值之间的转换

5、都穿插学生的练习。教学过程见教学内容一栏，教学内容课堂设计12 计算机中的数的表示方法 1.2.1 定点机中数的表示方法 1.2.2 浮点机中数的表示方法 1.2.3 二进制数的运算13计算机中数的表示形式1.3.1. 机器数和真值在计算机中，无论数值还是数的符号，都只能用0、1来表示。通常专门用一个数的最高位作为符号位： 0表示正数，1表示负数。例如： +18=00010010-18=10010010这种在计算机中使用的、连同符号位一起数字化了的数，称为机器数。机器数所表示的真实值则叫真值。例如机器数10110101所表示的真值为-53(十进制)或-0110101(二进制)；机器数00101

6、010的真值为+42(十进制)或+0101010(二进制)。可见，在机器数中，用0、1取代了真值的正、负号。1.3.2. 有符号数的机器数表示方法实际上，机器数可以有不同的表示方法。对有符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码、补码三种。1) 原码上述机器数表示方法，即最高位表示符号、数值位用二进制绝对值表示的方法，便为原码表示方法。2) 反码正数的反码表示与原码相同；负数的反码是将其对应的正数各位(连同符号位)取反得到，或将其原码除符号位外各位取反得到。3) 补码正数的补码表示与原码相同；负数的补码是将其对应的正数各位(连同符号位)取反加1(最低位加1)而得到，或将其原码除符号位外各位取反加

7、1而得到。综上所述，可以得出以下几点结论。（1） 原码、反码、补码的最高位都是表示符号位。符号位为0时，表示真值为正数，其余位为真值。符号位为1时，表示真值为负数，其余位除原码外不再是真值： 对于反码，需按位取反才是真值；对于补码，则需按位取反加1才是真值。（2） 对于正数，三种编码都是一样的，即X原=X反=X补；对于负数，三种编码互不相同。所以，原码、反码、补码本质上是用来解决负数在机器中表示的三种不同的编码方法。（3） 二进制位数相同的原码、反码、补码所能表示的数值范围不完全相同。以8位为例，它们表示的真值范围分别为： 原码： -127+127反码： -127+127补码： -128+12

8、7本节讲授20分钟。教学过程见教学内容一栏，本节讲授40分钟每种码值之间的转换都穿插学生的练习。教学过程见教学内容一栏，作 业 及参考文献第一章 习题5、6、 7、 12、17 题（讲课中穿插练习） 单片微型计算机实用系统设计 潘新民 编著 MCS-51/96系列单片机原理及应用 孙涵芳 编著单片机原理及接口技术 温宗周 编著单片机原理及接口技术 段陈东 主编http:/www.mcu- 微型计算机基础 第4-5节本次课授课时数2教学目的及要求1. 使学生了解微型计算机中所使用的数与字符编码的概念。2. 要求学生掌握微型计算机中数与字符的编码方法3要求学生掌握单片机的内部结构、基本原理与工作特

9、点教学重点与难点重点：单片机的内部结构、基本原理与工作特点难点：微型计算机中数与字符的编码方法教学内容课堂设计14 计算机中数和字符的编码1.4.1 BCD码和ASCII码 1.BCD码:用4位二进制数来表示1位十进制数中的09这10个数码，简称BCD码，即BCD代码。Binary-Coded Decimal，简称BCD，称BCD码或二-十进制代码，亦称二进码十进数。是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。2.ASCII码：ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息互换标准代码）是基于罗马字母表的一套

10、电脑编码系统，它主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO 646。 包含内容： 可显示字符：英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号 ASCII扩展字符集扩展：表格符号、计算符号、希腊字母和特殊的拉丁符号。 注意：在计算机的存储单元中，一个ASCII码值占一个字节(8个二进制位)。1.4.2 汉字编码1980年，为了使每一个汉字有一个全国统一的代码，我国颁布了第一个汉字编码的国家标准： GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集，这个字符集是我国中文信息处理技术的发展基础，也是目前国内所有汉字系统的统一标准。为了便于使用，GB2312-80的

11、国家标准将其中的汉字和其他符号按照一定的规则排列成为一个大的表格，在这个个表格中，第一（横）行称为一个“区”，每一（竖）列称为一个“位”，整个表格共有94区，每区有94位，并将“区”和“位”用十进制数字进行编号：即区号为01-94，位号为01-94。 根据汉字的国家标准，用两个字节（16位二进制数）表示一个汉字。但使用16位二进制数容易出错，比较困难，因而在使用中都将其转换为十六进制数使用。国标码是一个四位十六进制数，区位码则是一个四位的十进制数，每个国标码或区位码都对应着一个唯一的汉字或符号，但因为十六进制数我们很少用到，所以大家常用的是区位码，它的前两位叫做区码，后两位叫做位码。本节讲授5

12、0分钟每种编码的讲解都穿插学生的练习。教学过程见教学内容一栏，教学内容课堂设计15 单片微型计算机概述151单片机的内部结构单片机是把微型计算机的主要组成部分CPU、存储器、输入输出接口等集成在一块超大规模集成电路芯片上。下图为典型的单片机内部结构图。152单片机的基本原理它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。153单片机的分代和发展单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。154典型单片机性能概览 见教科书P36表1-9P44表1-18155单片机在工业控制中的应

13、用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。本节讲授50分钟演示课题组研发的仪器仪表及试验开发系统。教学过程见教学内容一栏，作 业 及参考文献第一章 习题19、20、21 题（讲课中穿插练习） 单片微型计算机实用系统设计 潘新民 编著 MCS-51/96系列单片机原理及应用

14、孙涵芳 编著单片机原理及接口技术 温宗周 编著单片机原理及接口技术 段陈东 主编http:/www.mcu- 第1节MCS-51单片机内部结构本次课授课时数2教学目的及要求1. 熟悉MCS-51单片机40个引脚（DIP封装）及其功能；2. 掌握数据存储器结构，熟悉专用存储器SFR的工作原理和方式；3. 理解MCS-51单片机工作时序及其基本概念，时钟电路的结构和单片机的工作过程；4. 对MCS-51单片机复位、程序执行、单步执行、掉电保护、低功耗以及EPROM编程和校验6种工作方式有所了解，为以后学习指令系统和编写程序打下基础。教学重点与难点重点：让学生掌握MCS-51单片机引脚功能、单片机存储器结构和单片机工作方式。难点：数据存储器结构及内部数据存储器高128位单元专用存储器SFR的工作原理和方式。教学内容课堂设计21 MCS-51单片机内部结构2.1.1 CPU结构 8位CPU，即MCS-51单片机的CPU能处理8位二进制数或代码。8位的MCS-51单片机的CPU内部有数术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、累加器A（8位）、寄存器B（8位）、程序状态字PSW（8位）、程序计数器PC（