中职中专单片机原理电子教案2资料.docx

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中职中专单片机原理电子教案2资料

课题

第2章MCS-51系列单片机的系统结构

2.1内部结构与引脚功能

学时

2学时

授课类型

新授课

授课班级

14工业

教学目标

1.知识目标

掌握89S51单片机的内部结构和引脚功能。

2.能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解,培养学生的逻辑思维和抽象思维能力;培养学生归纳总结问题的能力。

3.情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学,使学生对本课程产生浓厚兴趣,激发学生的学习热情。

教学重点

1.89S51单片机的内部结构。

2.89S51芯片引脚功能。

教法

采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式

教学过程

过程设计

创设情景

导入:

通过上节课的对实际芯片的观察,由教师讲解所选实物的控制过程的实现,从而导入到单片机的内部结构和工作过程。

 

结合89S51芯片内部结构框图介绍各组成部分的功能

 

对照实物认识芯片各引脚名称并熟记各引脚功能

 

一、89S51单片机的内部结构

89S51芯片的内部结构框图如图2.1所示。

图2.189S51芯片内部结构框图

·CPU是整个单片机的核心,主要功能是完成指令的运行控制、8位数据运算和位处理等。

·4KB片内程序存储器主要用于存放程序、常数和表格。

·128B数据存储器RAM,主要用于存放可随机读写的数据。

·4个8位并行I/O口P0、P1、P2和P3主要用于完成数据的并行输入和输出。

·两个16位的定时器/计数器,主要功能是用于定时或计数。

·一个可编程全双工串行口,用于实现单片机与其他设备之间的串行数据传递。

·具有5个中断源、两个优先级的中断系统。

·片内带有时钟振荡器,89S51振荡频率范围为0~33MHz。

·89S51还拥有看门狗电路(用于防止程序进入无序或是非法状态)和内部FLASHROM编程逻辑电路。

二、芯片引脚功能

89S51的DIP(双列直插)封装芯片共有40个引脚,采用引脚复用技术。

引脚排列如图2.2所示。

图2.289S51芯片引脚图

·MCS-51采用引脚复用技术。

·各引脚名称和功能

工作电源引脚:

VCC:

电源端。

GND:

接地端。

工作电压范围:

4.0~5.5V。

晶振引脚:

XTAL1:

芯片内部振荡电路输入端。

XTAL2:

芯片内部振荡电路输出端。

当外接晶振时,XTAL1和XTAL2各接晶振的一端。

I/O引脚:

P0.0~P0.7:

P0口8位双向口线。

第一功能为基本输入/输出,第二功能是为扩展系统分时提供数据总线和低8位地址总线。

P1.0~P1.7:

P1口8位双向口线,用于完成8位数据的并行输入/输出。

P2.0~P2.7:

P2口8位双向口线。

第一功能为基本输入/输出,第二功能是在系统扩展时作为高位地址线使用。

P3.0~P3.7:

P3口8位双向口线。

它是一个双功能口,即P3口的每一条口线都具有第二功能,其功能如表2.1所示。

表2.1P3口线的第二功能

口线

第二功能信号

第二功能

P3.0

RXD

串行数据输入

P3.1

TXD

串行数据输出

P3.2

外部中断0请求输入

P3.3

外部中断1请求输入

P3.4

T0

定时器/计数器0外部输入

P3.5

T1

定时器/计数器1外部输入

P3.6

外部RAM写选通

P3.7

外部RAM读选通

控制引脚:

ALE/:

地址锁存控制/片内ROM编程脉冲输入信号。

RST:

复位信号。

/VPP:

访问外部程序存储器控制信号/片内FLASHROM编程电源输入。

外部程序存储器选通信号。

以上各引脚的功能在以后的章节有详细介绍。

总结

通过视图掌握89S51芯片每部结构和各引脚名称及功能。

板书设计

第2章MCS-51系列单片机的系统结构

2.1内部结构与引脚功能

一、AT89S51单片机的内部结构

二、89S51芯片引脚功能

1、工作电源引脚2、晶振引脚3、I/O引脚4、控制引脚

思考题

1.89S51单片机内部有哪些主要部件?

其功能是什么?

2.简述89S51几个控制引脚的功能。

课后反思

课题

第2章MCS-51系列单片机的系统结构

2.2并行I/O口

学时

2学时

授课类型

理论讲授

授课班级

14工业

教学目标

1.知识目标

掌握MCS-51单片机并行I/O的功能和使用方法

2.能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解,培养学生的逻辑思维和抽象思维能力;培养学生归纳总结问题的能力。

3.情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学,使学生对本课程的产生浓厚兴趣,激发学生的学习热情。

教学重点

1.I/O口P0、P1、P2、P3的工作过程。

教法

采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式

教学过程

过程设计

创设情景

导入:

89S51芯片的I/O口P0、P1、P2、P3主要用于完成数据的并行输入和输出,那么它们是怎么工作的呢?

 

根据结构图讲解各组成部分

 

P1口、P2口

、P3口工作过程的相似与不同;注意P3口的第二功能

 

一、P0口

1.P0口的一位结构

P0口的一位结构图如图2.3所示。

图2.3P0口的一位结构

2.工作过程

P0口有两种方式:

通用I/O口、地址/数据总线。

·通用I/O口的工作过程

P0输出数据时:

写信号加在锁存器的时钟端CL上,内部总线上的数据通过锁存器,再经过V2管,输出在引脚上。

此时为漏极开路输出,因此外接负载时要接提升电阻,否则不能正常工作。

P0输入数据时:

分为读引脚和读锁存器两种工作方式,分别用到两个输入缓冲器。

读引脚操作:

即为单片机执行端口输入指令(如MOVA,P0)时的操作。

这时由“读引脚”信号将三态缓冲器2打开,引脚上的数据经三态缓冲器2输入内部总线。

读锁存器操作:

即为单片机执行“读-修改-写”类指令(如ANLP0,A)时的操作。

在执行这类指令时,由“读锁存器”信号使三态缓冲器1打开,读入P0口在锁存器中的数据,然后进行相关逻辑运算,再把结果写回到P0口。

·地址/数据总线的工作过程

当系统片外扩展时,控制信号使多路转换开关MUX接通A端,P0口就可以作为地址/数据总线。

二、P1口

P1口的一位结构图如图2.4所示。

图2.4P1口的一位结构

P1口作为通用I/O口输入和输出数据的工作过程与P0口相似。

P1口与P0口的区别是读锁存器操作时不需要向锁存器写1;输出数据时,由于位结构中含有上拉电阻,不需外接上拉电阻。

三、P2口

P2口既可作为通用I/O口使用,又可作为系统扩展时的高8位地址使用。

其一位结构图如图2.5所示。

图2.5P2口的一位结构

·P2口作通用I/O,其输入和输出的工作过程与P0口相似。

·P2口作高8位地址线:

多路开关接通A端,地址信号经非门、场效应管V,由引脚输出。

四、P3口

P3口可作为通用I/O口使用,同时P3口又是一个双功能口,其一位结构图如图2.6所示。

图2.6P3口的一位结构

·P3口作通用I/O,结构和工作过程与P2口完全相同。

·P3口的某一位用作第二功能输出:

该位的锁存器自动置1,与非门的输出只受“第二功能输出”端控制。

“第二功能输出”端的信号经与非门和场效应管输出到该位引脚上。

·P3口的某一位用作第二功能输入:

该位的锁存器和“第二功能输出”端都为1,与非门输出为低电平,场效应管截止,引脚上的信号经缓冲器进入单片机内部第二功能输入端。

小结:

P0~P3口都是双向I/O口,同时又是双功能口。

在输入引脚信息前,必须向对应的锁存器写1,就驱动能力来说,P0口的驱动能力最强,为8个TTL门,其余3个口驱动能力为4个TTL门,在接口使用时应注意其负载能力。

总结

分析I/O口P0、P1、P2和P3的工作过程,注意之间的相似和区别。

 

板书设计

2.2并行I/O口

一、P0口

1、P0口的一位结构2、工作过程

二、P1口

1、P0口的一位结构2、工作过程

三、P2口

1、P0口的一位结构2、工作过程

四、P3口

1、P0口的一位结构2、工作过程

思考题

89S51单片机的四个I/O口工作过程?

 

课后反思

课题

第2章MCS-51系列单片机的系统结构

2.3存储器的组织结构

学时

2学时

授课类型

理论讲授

授课班级

14工业

 

教学目标

1.知识目标

掌握MCS-51单片机存储器空间分布及特点;掌握五种常用的特殊功能寄存器。

2.能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解,培养学生的逻辑思维和抽象思维能力;培养学生归纳总结问题的能力。

3.情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学,使学生对本课程的产生浓厚兴趣,激发学生的学习热情。

教学重点

1.片内数据存储器的寻址地址。

2.五种常用的特殊功能寄存器的作用。

教法

采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式

教学过程

过程设计

创设情景

导入:

在下面的三节中,着重介绍单片机的存储器。

在MCS-51单片机中,程序存储器和数据存储器是分开的,他们有各自的寻址系统、控制信号和功能。

本节详细介绍片内数据存储器。

 

理解MCS-51系列单片机的存储器配置

 

各存储器的地址范围和位寻址

 

理解PSW各位的定义和使用

 

SP的进栈和出栈

MCS-51系列单片机系统中有五种存储器,它们分别是片内RAM、片外RAM、片内ROM、片外ROM和片内特殊功能寄存器(SFR)。

将这5种存储器编排在3个地址空间,即程序存储器空间、片内数据存储器空间、片外数据存储器空间。

存储器空间分配情况如图2.7所示。

图2.7MCS-51系列单片机的内部存储器配置

一、程序存储器空间

程序存储器可寻址的地址空间为64K字节,它包括片内ROM和片外ROM。

MCS-51系列单片机中,有的芯片有片内程序存储器(如89S51),有的芯片内没有程序存储器(如8031)。

下面以89S51为例讲述地址空间的分配。

89S51片内有4KBROM,片外还可以扩展64KBROM。

片内4KBROM和片外低4KBROM地址重复,分配的地址空间为0000H~0FFFH。

由引脚输入的信号决定是使用片内ROM还是片外ROM。

二、片内数据存储器空间

1.内部RAM

89S51芯片内部含有128B的RAM,其地址为00H~7FH。

按用途可分为三个部分:

工作寄存器区、位寻址区和一般RAM区。

如图2.9所示。

图2.9内部RAM结构

·工作寄存器区

共含有32个单元(00H~1FH),平均分成四组,每一组含有8个单元,记作R0~R7。

其作用是用于存放操作数以及指令执行的中间结果。

·位寻址区

共有16个单元(20H~2FH)。

这16个单元中的每一个位都有一个位地址,它们的位地址范围是00H~7FH。

·一般RAM区

共有80个单元(30H~7FH)。

一般把堆栈设置在此区域中。

2.特殊功能寄存器(SFR)

典型的MCS-51单片机共有21个特殊功能寄存器(SFR),分散地分布在80H~0FFH地址空间内。

下面是五种常用的特殊功能寄存器。

·累加器ACC

8位累加器主要完成数据的算术和逻辑运算,也可以存放数据或中间结果,是最常用的特殊功能寄存器。

它也是一个可位

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