一单片机应用基础教师工作页Word文档格式.docx
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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、医疗器械以及各种智能机械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1.在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2.在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6.在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。
如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。
如：
音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。
在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。
7.单片机在汽车设备领域中的应用
单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
二、任务分析
设计单片机应用系统，不仅要进行程序的设计，还要进行硬件电路的设计。
因此，设计时要求设计者对单片机的硬件结构要有一定的了解。
本任务就是要在了解单片机内部结构的基础上，掌握单片机I/O端口与外围电路的合理设计方法。
单片机是一种微控制器，而任何微控制器正常工作最基本的条件是要有正确的电源、时钟和复位电路（即最小系统），三者缺一不可。
因此，在所有的单片机应用电路中，单片机必须满足以上三个条件才能正常运行工作。
本任务就是要认识单片机最小系统的组成及各部分的作用，并最终完成单片机最小系统的设计与制作，这是每一位设计者必须掌握的最基本的硬件电路设计知识。
三、学习目标
1．了解单片机的基本概念及发展史。
2．掌握AT89S51单片机的封装及引脚定义。
3．了解AT89S51单片机的主要功能特性。
4．了解AT89S51单片机的内部结构。
5．了解AT89S51单片机I/O端口的结构特点及使用方法。
6．了解单片机最小系统各部分的组成及功能
7．掌握单片机最小系统的设计与制作方法。
四、教学环境及资源准备
学习材料准备
教师工作页、任务书、学生工作页、考核表、教材
设备、工具量具准备
单片机开发板、导线若干
教学场地
教室、电子实训基地
劳保防护用品
工服
五、教学过程
学习环节
教师活动
学生活动
学习方法
学时
明确任务信息获取
在利用单片机实现预定的设计目标前，首先需要对单片机有一个基本的了解。
本任务的目的就是使读者对单片机形成一定的感性认识，学会识别不同封装形式单片机的引脚编号，并掌握各个引脚功能的定义。
聆听、理解任务的内容，对不清楚的地方提出疑问，小组讨论完成任务的难易程度，进行人员分工施
讲授法
1H
计划决策
1）、引导学生进行分工，协助组长对组内人员进行分工
2）、引导各组进行任务实施计划的制定，帮助学生优化学习计划，各组讨论制定工作计划
3）、抽查各组的计划，解答学生疑问
小组讨论，编制学习计划，讨论各组员的任务，咨询教师
引导法
任务实施
活动一
认识单片机
一、单片机的概念
单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、I/O接口电路、中断系统及定时/计数器等主要计算机部件集成到一块芯片上，使其具有计算机的基本功能，称为单片微型计算机（SingleChipMicroComputer，SCMC），简称单片机。
2、单片机的发展史
第一阶段（1976—1979）单片机的探索阶段，Intel公司MCS-48为代表。
第二阶段（1979—1982）单片机的完善阶段，Intel公司MCS-51为代表。
第三阶段（1982—1990）16位单片机推出阶段，Intel公司MCS-96为代表。
第四阶段（1990至今）微控制器全面发展阶段
MicrochipPIC
Motorola为代表
MC68HC
查找资料，了解常见的其他类型单片机。
1、各小组组员根据各自职责配合作业
2、查阅相关资料获取信息，解决实施过程中的困难
3、咨询教师
讲授法
2H
活动二
了解单片机的硬件结构
一、单片机内部结构
单片机各组成部分说明
二、单片机的I/O端口
AT89S51单片机有4个并行的I/O端口，即P0、P1、P2和P3口。
每个端口均由8个引脚（即8位）构成，包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。
1．P0口
P0口为双向8位三态I/O口，作为通用I/O口时，每一位能以吸收电流的方式驱动8个TTL负载。
当用于外接存储器或者扩展I/O接口时，作为数据总线（D0～D7）和地址总线（A0～A7）的低8位（分时复用，通过ALE信号区分）。
CPU可对其按字节方式或位方式进行操作。
P0口为漏极开路输出端口，即漏极没有电阻接至电源。
作为I/O口输出时，输出低电平为“0”，但输出高电平为高阻态（并非+5V，相当于悬空状态），也就是说P0口不能真正地输出高电平，因此在使用时需外接上拉电阻，由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。
2．P1口
P1口为8位准双向I/O口。
使用时与P0口相似，但其内部具有提升电路，由于输入不能锁存，必须先输出1才能正确读出端口电平，故称为准双向口。
作为通用I/O口使用时可以直接驱动4个TTL负载。
3．P2口
P2口为8位准双向I/O口。
当用作通用并行I/O口时，其操作方式与P0、P1口类似，每一位可驱动4个TTL负载。
当用于外接存储器或者扩展I/O接口时，P2口作为扩展的高8位地址（A8～A15）总线口，与P0口共同构成16位地址总线（A0～A15）。
4．P3口
P3口为8位准双向口，其结构和操作方式等与P2口类似。
同时P3口还可按位复用为第二功能，具体自行查表。
三、单片机I/O口的读写操作
单片机的4个I/O口在使用时，当某一端口既作输入又作输出使用，且要进行输出转输入操作时，需先将该端口写“1”然后再读。
若端口只作输入口使用，则读数时不必再向端口先写“1”
2H
活动三
单片机最小系统设计
一、电源电路——单片机的工作电压
单片机要想工作，首先要有为整个系统提供电源的供电模块。
电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。
51系列单片机工作电源的电压一般为+4.5～+5.5V，典型值为+5V，即将单片机的VCC脚接+5V电源，GND脚接地。
二、时钟电路——单片机的“心脏”
1．内部时钟方式
即单片机内部的高增益反向放大器通过XTAL1、XTAL2引脚外接作为反馈元件的片外晶体振荡器（呈感性）与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器，向内部的时钟电路提供振荡时钟。
2．外部时钟方式
外部时钟方式常用于多片51单片机同时工作，以便于同步。
它是将外部振荡脉冲信号通过CMOS门电路输入至XTAL1脚，XTAL2脚悬空，如下图所示。
时钟电路异常也会引起单片机CPU不工作，可通过测量ALE脚是否有六分频信号输出来判断振荡电路是否起振。
3．时序
51系列单片机的一个机器周期由12个振荡周期组成，分为6个状态，分别称为S1、S2、S3、S4、S5、S6，每个状态都包含P1和P2两相。
振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期的关系如下：
3、复位电路——单片机恢复初始状态值
2．软件复位
即看门狗复位，AT89S51内部自带看门狗定时器，由一个14位定时器及WDTRST（WatchDogTimeRST）寄存器构成。
利用软件控制看门狗定时器，当系统进入死循环（程序跑飞）时，看门狗定时器自动复位，让系统恢复正常运作状态。
活动四
接线及调试
画出单片机最小系统电路原理图
二、备料
三、硬件电路焊接及调试过程
实验法
4H
检查控制
1、学生自我检查：
各小组对照任务书，检查并讨论各项任务是否全部完成。
如果有未完成的任务，则需讨论未完成的原因及对本项目的影响，并决定是否需要重新完成项目。
2、教师检查：
教师对照项目结果，检查学生项目完成情况。
根据项目结果的完成程度和正确与否，给出评价。
对项目内容、进度及完成情况进行自我检查
提问法
结果评价与反馈
1、组织学生展示自己的成果，听取学生对成果的汇报和评价
2、对学生个人工作任务进行检查，并纠偏
3、对各组间互检结果进行及时评价
4、指导学生对任务结果进行集体自检
5、总结本此任务完成情况
1、各小组每位组员展示自己的任务成果，并作出说明，评价自己的成果；
小组互检评价
2、撰写学习小结，做好成果记录；
总结完成任务技巧
教学小结内容
教学效果小结
教学过程小结
1、总结本次任务完成情况。
2、工作组成员撰写学习心得，做好相关成果情况记录。
3、对接下来的任务开展情况做简单说明，让学生明确任务，做好下次任务开展准备。
成功之处
待改进方面
活动过程性考核表（个人）
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
评价项目
评价标准
评价依据
评价方式
权重
得分
总分
小组评价
（20%）
教师评价
（80%）
职业素质
能在学习活动中准确阐述自己观点，并主动与他人进行交流活动
1、教学日志
2、课堂记录
3、工作现场
10%
能够正确完成小组分工任务，严格按照“安全规程”操作
5%
能够正确完成小组分工任务，严格按照“作业规程”操作
能够正确完成小组分工任务，严格按照“操作规程”操作
诚信、敬业、吃苦耐劳，科学、严谨的工作态度
专业知识与技能
单片机的基本概念及发展史的掌握
AT89S51单片机的封装及引脚定义
AT89S51单片机主要功能特性及内部结构
20%
单片机I/O端口的结构特点及使用方法
15%
单片机最小系统各部分的组成及功能
教学活动过程性考核表（小组）
班级：
教学活动小组名称：
申正旺
学号
姓名
评价标准（）
教学活动小组成员学号
教学活动小组成员姓名
职业素质：
（权重30%、小组评价20%、教师评价80%）
1、学习活动中准确阐述自己观点，主动与他人进行交流活动，权重10%。
2、正确完成小组分工任务，严格按照“安全规程”操作，权重5%。
3、正确完成小组分工任务，严格按照“作业规程”操作，权重5%。
4、正确完成小组分工任务，严格按照“操作规程”操作，权重5%。
5、敬业、吃苦耐劳，科学、严谨的工作态度，权重5%。
专业知识与技能：
（权重70%、小组评价20%、教师评价80%）
1、单片机的基本概念及发展史的掌握，权重10%。
2、AT89S51单片机的封装及引脚定义5%。
3、AT89S51单片机主要功能特性及内部结构，权重20%。
4、单片机I/O端口的结构特点及使用方法的掌握，权重15%。
5、单片机最小系统各部分的组成及功能，权重20%。
教学日志；
课堂记录；
工作现场；
升级会员 