单片机技术教案（综合版）

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1、第一讲一、授课内容：1 授课科目：单片机技术2 授课内容：1.1什么是单片机 1.2单片机的发展 1.3 MCS-51和80C51系列简介 1.4单片机的应用领域和应用模式3 授课类型：讲授4 授课时间：2学时5 主讲教师：刘珊二、教学目的：了解单片机的发展,应用领域和应用模式，掌握单片机的特点三、教材分析：重点/难点：单片机的特点四、教学设想：1.借助多媒体教学,一方面可以使课堂生动,另一方面可以腾出大量时间加强对重难点知识的讲解.2.借助EWB软件做演示实验,增强学生对知识的理解,同时提高他们对本学科的兴趣.五、教学过程：（板书）一、什么是单片机单片机是将CPU,RAM,ROM,定时器/计

2、数器以及I/O接口电路等计算机的主要部件集成在一块电路芯片上。SCM:单片微型计算机MCU：微控制器SOC: 片上系统二、 单片微型计算机发展概况单片机出现的历史并不长, 但发展十分迅猛。 它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步, 自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器（4004）以来, 它的发展到目前为止大致可分为5个阶段:第1阶段（19711976）: 单片机发展的初级阶段。 1971年11月Intel公司首先设计出集成度为2 000只晶体管/片的4位微处理器Intel 4004, 并配有RAM、 ROM和移位寄存器, 构成了第一台MCS4微处理器, 而后又推出了8位微处

3、理器Intel 8008, 以及其它各公司相继推出的8位微处理器。第2阶段（19761980）: 低性能单片机阶段。 以1976年Intel公司推出的MCS48系列为代表, 采用将8位CPU、 8位并行I/O接口、 8位定时/计数器、 RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构, 虽然其寻址范围有限（不大于4 KB）, 也没有串行I/O, RAM、 ROM容量小, 中断系统也较简单, 但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、 仪表等的需要。 第3阶段（19801983）: 高性能单片机阶段。 这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口, 有多级中断处理系统, 多个16位定时器/计数器。

4、片内RAM、 ROM的容量加大,且寻址范围可达64 KB, 个别片内还带有A/D转换接口。第4阶段（198380年代末）: 16位单片机阶段。 1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS96系列, 由于其采用了最新的制造工艺, 使芯片集成度高达12万只晶体管/片。 第5阶段（90年代）: 单片机在集成度、 功能、 速度、 可靠性、 应用领域等全方位向更高水平发展。 三、 单片机的特点n （1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。n （2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。n （3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。n （4）应用广泛，既可用于

5、工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。 四、单片机系列简介目前世界上单片机生产厂商很多, 如: Intel、 Motorola、 Philips、 Siemens、 NEC、 ADM、 Zilog等公司, 其主流产品有几十个系列, 几百个品种。 尽管其各具特色, 名称各异, 但作为集CPU、 RAM、 ROM（或EPROM）、 I/O接口、 定时器/计数器、 中断系统为一体的单片机, 其原理大同小异。 现以Intel公司的系列产品为例, 说明各系列之间的区别。 Intel公司从其生产单片机开始, 发展到现在, 大体上可分为3大系列: MCS48系列、 MCS51系列、

6、 MCS96系列。 该3大系列的性能简介见表1。表1 Intel单片机系列性能简介4、MCS51单片机系列MCS51系列单片机虽已有10多种产品, 但可分为两大系列: MCS51子系列与MCS52子系列。 MCS51子系列中主要有8031、 8051、 8751 三种类型。 而MCS52子系列也有3种类型8032、 8052、 8752。 在某些性能上略有差异。 由此可见, 在本子系列内各类芯片的主要区别在于片内有无ROM或EPROM; MCS51与MCS52子系列间所不同的是片内程序存储器ROM从4 KB增至8 KB; 片内数据存储器由128个字节增至256个字节;定时器/计数器增加了一个;

7、 中断源增加了12个。 另外, 对于制造工艺为CHMOS的单片机, 由于采用CMOS技术制造, 因此具有低功耗的特点, 如8051功耗约为630 mW, 而80C51的功耗只有120 mW。五、单片机的应用 由于单片机具有体积小、 重量轻、 价格便宜、 功耗低, 控制功能强及运算速度快等特点, 因而在国民经济建设、 军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。 （1） 家用电器领域 目前国内各种家用电器已普遍采用单片机控制取代传统的控制电路，而做成单片机控制系统。 例如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、电视机、录像机及其它视频音像设备的控制器。办公自动化领域现代办公室中所使用的大量通信、

8、信息产品多数都采用了单片机，如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机、绘图仪、复印机、电话、传真机、考勤机等。(3) 智能仪表。 用单片机改造原有的测量、 控制仪表, 促进仪表向数字化、 智能化、 多功能化、 综合化、 柔性化方向发展。 (4) 机电一体化产品。 单片机与传统的机械产品相结合, 使传统机械产品结构简化, 控制智能化。(5) 商业营销领域 由于在商业营销系统已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保鲜系统等中，目前已纷纷采用单片机构成专用系统，主要由于这种系统有明显的抗病菌侵害、抗电磁干扰等高可靠性能的保证。(6)汽车电子

9、与航空航天电子系统 通常在这些电子系统中的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统以及运行监视器（黑匣子）等都要构成冗余的网络系统。第二讲 一、授课内容：1 授课科目：单片机技术2 授课内容：2.1单片机的基本组成 2.2 80C51单片机的引脚功能和结构框图 3 授课类型：讲授4 授课时间：2学时5 主讲教师：刘珊二|、教学要求：掌握单片机的存储器结构与复位方式，以及80C51单片机的引脚功能,内部结构和工作原理三、教材分析：重 点: 80C51单片机的引脚功能和内部结构,单片机的存储器结构与复位方式.难 点：单片机的内部结构和工作原理 四、教学设想：1、借助多媒体教学,一方面

10、可以使课堂生动,另一方面可以腾出大量时间加强对重难点知识的讲解.2、借助EWB软件做演示实验,增强学生对知识的理解,同时提高他们对本学科的兴趣.五、教学过程：（板书）2.1.1 MCS-51单片机的基本组成（1）一个8位微处理器CPU。（2）数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。（3）内部程序存储器ROM。（4）两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。（5）四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。（6）一个串行端口，用于数据的串行通信。（7）中断控制系统。（8）内部时钟电路。时钟电路SFR和RAMROMCPU定时/计数器并行端口中断系统

11、串行端口时钟源T0 T1P0 P1 P2 P3TXD RXD INT0 INT1二、80C51单片机的引脚功能结构框图（如上图）1主电源引脚VCC和VSS2外接晶振引脚XTAL1和XTAL23控制或其他电源复用引脚RST/ VPD、ALE/、和/VPP4输入/输出引脚P0、P1、P2、P3（共32根）三、引脚功能（1） 主电源引脚Vcc和Vss VCC: 接+5 V电源正端; VSS: 接+5 V电源地端。 （2） 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1: 接外部石英晶体的一端。 在单片机内部, 它是一个反相放大器的输入端, 这个放大器构成了片内振荡器。 当采用外部时钟时, 对于HMO

12、S单片机, 该引脚接地; 对于CHMOS单片机, 该引脚作为外部振荡信号的输入端。 XTAL2: 接外部晶体的另一端。 在单片机内部, 接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 当采用外部时钟时, 对于HMOS单片机, 该引脚作为外部振荡信号的输入端; 对于CHMOS芯片, 该引脚悬空不接。图1 内部振荡方式 图2 外部振荡方式（3）输入/输出（I/O）引脚P0口、 P1口、 P2口及P3口 （a） P0口（39脚32脚）: P0.0P0.7统称为P0口。 （b） P1口（1脚8脚）: P1.0P1.7统称为P1口, 可作为准双向I/O接口使用。 （c） P2口（21脚28脚）: P2.0P2.7

13、统称为P2口, 一般可作为准双向I/O接口。 （d） P3口（10脚17脚）: P3.0P3.7统称为P3口。第三讲 一、授课内容：1 授课科目：单片机技术2 授课内容：2.3 80C51 CPU的结构和特点 2.4 存储器结构和地址空间3 授课类型：讲授4 授课时间：2学时5 主讲教师：刘珊二|、教学要求：掌握单片机的存储器结构与复位方式，80C51单片机的引脚功能,内部结构和工作原理三、教材分析：重 点: 80C51单片机的引脚功能和内部结构,单片机的存储器结构与复位方式.难 点：单片机的内部结构和工作原理 四、教学设想：1、借助多媒体教学,一方面可以使课堂生动,另一方面可以腾出大量时间加

14、强对重难点知识的讲解.2、借助EWB软件做演示实验,增强学生对知识的理解,同时提高他们对本学科的兴趣.五、教学过程：（板书）MCS-51单片机的基本结构2.1.2 MCS-51单片机硬件结构特点1内部程序存储器（ROM）和内部数据存储器（RAM）容量（如表2-1所示）。2输入/输出（I/O）端口3外部程序存储器和外部数据存储器寻址空间4中断与堆栈5定时/计数器与寄存器区6指令系统2.1.3 MCS-51单片机内部结构1运算器运算器由8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器ACC（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word）、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等组成。 2控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、堆栈指针SP、数据指针DPTR、时钟发生器及定时控制逻辑等组成。2.3 MCS-51单片机的存储器配置2.3.1 片内数据存储器2.3.2 片外数据存储器2.3.3 程序存储器2.3.1 片内数据存储器片内数据存储器结构如图2-9（a）所示；其具体位地址单元如表2-3所示；专用寄存器的地址映像如表2-4所示。特殊功能寄存器通用RAM区