项目6单片机应用技能实训(C语言)教案Word格式文档下载.doc

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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、通过对生活中数字时钟的讨论，引出项目任务。

2、LED数码管结构及显示方式。

3、并行通信与串行通信。

4、MCS-51单片机串行口的结构。

5、用于串行口的专用寄存器介绍。

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、MCS-51定时器有哪几种工作方式？

2、如何用定时器来完成数字时钟的定时？

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5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数码管占用4个I/O端口。

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LED数码管结构原理以及MCS-51单片机的串行口。

启发学习积极性

讲授新课

一、LED数码管结构及工作原理

1、LED数码管结构

通常使用的是七段LED显示器，这种显示器由8个发光二极管构成，有共阴极和共阳极两种,如图6-3所示。

图6-3数码管结构

2.LED数码管工作原理

共阴极LED数码管的8个发光二极管的阴极连在一起，接公共端COM。

使用时公共端接地，当发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮。

共阳数码管则与之相反。

从管脚a~g及dp输入不同的8位二进制数，可显示不同的数字或字符，把控制数码管显示不同字符的8位二进制数称为段码。

例如：

对于共阳极数码管，若要显示0，其段码为C0H。

二、LED数码管的显示方法

数码管的显示方式有静态显示和动态显示两种。

1、静态显示

静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。

这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地（共阴极）或接正电源（共阳极）。

每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O口相连。

2、动态显示

动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。

通常，各位数码管的相应段选线并联在一起，由一个8位的I/O口控制；

各位数码管的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口线控制。

三、MCS-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，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，最少只需3根传输线即可，如图8-2所示。

串行通信适用于远距离通信，但通信的传送速度较低。

图6-4串行通信

2、MCS-51单片机串行接口

MCS-51单片机的串行接口由串行口缓冲寄存器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是按字节寻址的专用寄存器，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是一个可以位寻址专用寄存器，它用于串行口的方式选择、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6-2所示。

SCON位

D7

D6

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6-3所示。

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。

RB8：

接收数据的第九位。

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。

SBUF=a;

8位数据发送完成后，由硬件将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。

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，使用串行口方式0扩展8位并行输出，接线示意图如图6-5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）：

图6-5方式0扩展并行输出

#include<

reg51.h>

#defineucharunsignedchar

voiddelay_ms（ucharxms）;

//定义延时函数

/*******以下是主函数****************/

voidmain（）

{

uchara=0xff;

SCON=0;

//置串行口方式0，相关标志位、控制位清0。

while

（1）

SBUF=a;

//启动串行发送

while（!

TI）;

//等待串行发送完成

TI=0;

//TI清0，准备再次发送数据

a=~a;

delay_ms（200）;

}

用多媒体展示图6-3。

提问学生其他数字的段码。

介绍连接方法并说明静态显示的优缺点。

介绍连接方法并说明动态显示的优缺点。

重点说明SCON的使用。

对方式0的发送与接收详细说明。

用多媒体展示课件图6-5

简单介绍集成电路芯片74LS164工作特点。

对应用程序进行介绍，延时程序由学生进行编写。

课堂小结

1、LED数码管结构原理及显示方式。

2、并行通信、串行通信的概念。

3、MCS-51单片机串行口结构及SCON各位作用。

4、串行口方式0应用举例。

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

数字时钟电路硬件、软件设计

课件、单片机应用制作成品

1、掌握串行口工作方式0的应用。

2、掌握数字时钟电路的整体构成。

3、掌握C语言数值计算的方法。

4、理解应用程序的编程思路。

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。

1、应用程序的编写思路及相关程序。

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、C语言数值计算方法。

4、应用程序流程图绘制。

5、应用程序设计。

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。

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？

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。

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、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。

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。

硬件电路原理图如图6-7所示。

图6-7数字时钟电路原理

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、应用程序编写

1、C语言数值计算的方法。

（1）算术运算

算术运算常用的有：

+、-、*、/、%五种。

“/”是除法运算，即两个整数相除，商仍为整数，舍去小数部分（余数）。

“%”为取模运算（取余运算），参与运算的两个整数，结果为两个数相除之后的余数。

unsignedinta,b,c,d;

a=12;

b=8;

c=a/b;

//结果是c=1。

d=a%b;

//结果是d=4。

（2）复合运算

C语言中的复合运算符使得语句的书写更加简洁，符号左则的变量既是源操作数又是目的操作数。

unsignedchara=0x01,b=0x02,c=0x03,d=0x04;

a/=b;

//a=a/b=0

b+=0x01;

//b=b+1=0x03

c|=0x80;

//c=c|0x80=0x83

d<

<

=1;

//d=d<

1=0x08

2、应用程序流程图绘制

根据项目要求，分别绘制主程序和中断服务程序流程图如图6-8所示。

图6-8程序流程图

3、程序设计

根据流程图编写程序，参考程序如下：

#defineuintunsignedint

ucharhour=12,min