2022年单片机应用技能实训教案项目 .pdf
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1、学习好资料欢迎下载单片机应用技能实训教案项目8 项目 8 数字时钟电路制作任务 1 MCS-51 单片机串行接口学习一、案头任务MCS-51 单片机串行接口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、理解串行口的结构。3、掌握串行口控制寄存器的作用与用法。4、掌握串行口工作方式0 的应用。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、通过对生活中的数字钟表的讨论,引出项目任务。2、并行通信与串行通信。3、MCS-5
2、1 单片机串行口的结构。4、用于串行口的专用寄存器作用。5、串行口控制寄存器的用法。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、LED 数码管结构?2、什么是静态显示?什么是动态显示? 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 7 中学习了数码管的结构原理及显示方式,在项目 6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, 每个数码管占用8 位,4 个 LED启 发 学
3、习积极性精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 14 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载数码管占用4 个 I/O 端口。 仅显示电路就将单片机的4 个 I/O 端口全部占用,秒闪烁、调时按键已无端口可用,另外,P0、P2、P3 口都具有第二功能,将这些端口仅用于显示电路,会造成资源浪费, 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MCS-51 单片机的串行口,利用串行口的方式0进行 I/O 口的扩展。讲授新课一、 MC
4、S-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。在并行通信中, 一个并行数据占有多少个二进制数位,就需要多少位并行传输线。 因此, 并行通信所需的传输线多,传输线的成本及维护费高,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。它的优点是占用的传输线少, 与外部设备的连接简单,最少只需3 根传输线即可,如图8-2 所示。由于串行通信使用的传输线少、成本低, 因此特别适用于远距离通信。但是, 串行通信是一位一位的传送数据,所以串行通信的传送速度较低。图 8-2 2、MCS-51 单片机串行接口MCS-51 单片机的串行接口由
5、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 ( P3.1) 、 RXD (P3.0)来完成串行数据的发送和接收与外界进行串行通信。(1)串行口缓冲寄存器SBUF SBUF 是按字节寻址的特殊功能寄存器,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 是一个可以位寻址的特殊功能寄存器,它用于串行通信的方式选择、 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8-1 所示。表 8.1 SCON 中各位的名称SCON 位D7 D
6、6 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8-2 所示。详 细 介 绍各 位 的 作用及用法。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 14 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载表 8-2 串行口工作方式选择SM0、SM1 工作方式功能0 0 方式 0 8 位数据同步移位寄存器方式0 1 方式 1
7、 8 位数据异步通信方式1 0 方式 2 9 位数据异步通信方式1 1 方式 3 9 位数据异步通信方式SM2 :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。在方式2、3 中存放发送数据的第九位。RB8:接收数据的第九位。在方式2、3 中,接收的第九位数据存于 RB8 中。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PCON.7,当 SMOD=1时串行口
8、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 位同步移位寄存器方式。串行数据由RXD (P3.0)引脚输入或输出,同步移位脉冲由TXD (P3.1)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:MOV SBUF,A 指令执行后,在RXD 线上串行发送8 位数据,同时在TXD线上发送同步移位脉冲。8 位数据发送完成后, 由硬件将
9、 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。当执行指令:SETB REN 后,8 位数据从 RXD 引脚输入, 同时 TXD 引脚发出同步移位脉冲,收到8 位数据后,由硬件将RI 置 1,向 CPU 请求中断。若中断不开放,RI 可作为接收完成的查询标志位。RI=1 后,必对 方 式0的 发 送 与接 收 详 细说明。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载
10、 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 14 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载须用软件将其清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,利用串行口方式 0 扩展 8 位并行输出,接线示意图如图8-3 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):ORG 0000H AJMP START ;转移到初始化程序START ORG 0030H START:MOV A,#00H ;亮 /灭初值MOV SCON,#00H ;初始化串行口方
11、式0 MAIN :MOV SBUF,A ;启动串行口发送MA1 : JNB TI,MA1 ;等待发送完一帧数据CLR TI ;清发送完成标志LCALL YS ;调用延时子程序YS CPL A ;取反以使亮灭变换AJMP MAIN ;转移到主程序MAIN YS:;延时子程序 RETEND 例 2 使用并入串出芯片74LS165 与单片机相连,接线示意图如图 8-4 所示。 利用串行口方式0 扩展 8 位并行输入, 将输入的8 位开关数据从P0 口输出, 由发光二极管显示。参考程序如下:ORG 0000H AJMP START ;转移到初始化程序START ORG 0030H START:MOV
12、SCON,#00H ;初始化串行口方式0 MAIN :CLR P2.7 ;置入并行数据SETB P2.7 ;串行输入准备SETB REN ;开始串行输入MA1 :JNB RI,MA1 ;等待接收完一帧数据CLR REN ;停止串行接收CLR RI ;清 0 接收完标志MOV A,SBUF ;取接收到的数据MOV P1,A ;将接收到的数据输出AJMP MAIN ;转移到主程序MAIN END 用 多 媒 体展 示 课 件图 8-3 和图8-4。简单介绍集成电路芯片74LS164、74LS165工作特点。对 应 用 程序 进 行 介绍,延时程序 同 学 进行编写。课堂小结1、并行通信、串行通信的
13、概念。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 14 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载2、MCS-51 单片机串行口结构。3、串行口控制寄存器SCON 各位作用及用法。4、串行口方式0 主要应用。课后作业自我测评1 题、 2 题、3 题、 4题。任务 2 数字时钟电路硬件、软件设计一、案头任务数字时钟电路硬件、软件设计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课件、单片机应用制作成品课前准备教学目标1、掌握串行口工作方式0 的应
14、用。2、掌握数字时钟电路的整体构成。3、掌握相关指令的使用。4、理解应用程序的编程思路。教学重点1、串行口工作方式0 的应用。2、应用程序的编程思路及相关指令使用。教学难点1、应用程序的编写思路及相关程序。教学过程1、复习提问串行口方式0 的主要应用。2、介绍项目任务要求。3、根据项目任务要求引导设计硬件电路。4、相关指令学习。4、应用程序流程图绘制。5、应用程序设计。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、串行口控制寄存器SCON 各位的作用?2、如何用方式0 扩展并行输出?提问导思导
15、入在学习了串行口结构及方式0 应用后, 我们应用串行口方式0扩展 4 个并行输出口来输出显示时间,项目要求如下:1、用 4 个 LED 数码管采用静态显示,分别显示时和分,用一启 发 学 习积极性精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 14 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载个发光二极管表示秒。2、用两个按键,一个用来调小时,一个用来调分钟。讲授新课一、数字时钟电路设计1、数字时钟电路构成方案设计根据项目要求,本项目硬件由按键电路(调时)、单片机最小应用系统
16、、 扩展输出电路和数码管显示电路构成。关键是扩展输出电路构成。 扩展输出用芯片74HC595 来完成。 74HC595 芯片为 16 脚双列直插封装, 14 脚为串行数据输入端,11脚为移位脉冲输入端, 10 脚为异步清零端,13 脚为使能端, 12 脚为数据锁存器脉冲输入端(为0 时输入数据,为1 时锁存数据) ,15、1、2、3、 4、5、6、7 脚为 8 位并行数据输出端,9 脚为级联端。 2、电路设计根据电路构成方案设计,对各组成部分进行设计。关键是扩展输出及显示电路的设计。2、元件选择(1)复习晶振电路元件及复位电路元件的选择。(2)复习发光二极管电路元件选择。(3)数码管的选择。二
17、、应用程序编写1、指令复习请将下面每条指令举个应用例子。RL A ;将 A中数据循环左移1 位RR A ;将 A中数据循环右移1 位INC Rn ; Rn(Rn)+1 INC direct ;direct(direct)+1 DEC Rn ;Rn(Rn)-1 MOV DPTR ,#data16 ;DPTR data16 CJNE Rn,#data,rel;比较不相等则转移,相等则顺序执行SETB bit ;bit 1 CLR bit ;bit 0 JB bit,rel ;bit位为 1 则转移,为0则顺序执行DJNZ Rn,rel ;减 1 非 0 转移2、指令学习(1)控制转移类指令 ACA
18、LL addr11 ;调用 addr11 处子程序该指令是绝对调用指令,被调用子程序的首地址由当前PC 的高 5 位与 addr11生成,使用时 addr11常用标号代替, 例如 ACALL DELAY 是调用首地址为标号“DELAY ”的子程序。绝对调用指令的调用范围为2KB 。温馨提示: MCS-51 单片机中,子程老 师 和 同学 共 同 讨论 电 路 构成方案。由 老 师 讲解74HC593与 单 片 机的 连 接 及扩 展 级 连方法。老 师 和 同学 共 同 在黑 板 上 绘制 电 路 原理图。通 过 提 问或 讨 论 方式 由 同 学进 行 使 用练习。对 各 条 指令 进 行
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