单片机教案1.doc
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常州轻工职业技术学院
单片机原理及应用课程授课教案NO__1__
授课日期
授课班级
课题
第一章基础知识
授课类型
讲授
课时数
2
教学
目的
了解单片机的概念、大致构成、工作过程、种类及用途
重点
难点
MCS-51单片机的内部硬件结构及引脚功能
MCS-51单片机的内部硬件结构
教具
挂图
单片机实验仪、实物
教学过程
及
时间分配
教学方法的应用
10分钟
第一章认识单片机
一、什么是单片机
单片机是将CPU、存储器、输入/输出接口、定时/计数器等集成在一块芯片上,是目前销量最大、应用面最广、价格最便宜的微型计算机。
如图1-1所示:
I/O口
CPU
程序
存储器
定时/计数器
外设
取指令
图1-1单片机结构框图
例1-1单片机彩灯控制系统(单片机控制8个发光二极管每隔0.1秒轮流点亮。
)
使用单片机实验仪进行演示。
二、典型单片机产品
1.MCS-51系列
美国Intel公司生产的8位字长单片机。
基本型产品有8051、8031、8751等。
2.AT89C51系列
美国ATMEL公司生产的8位字长单片机。
与MCS-51系列单片机兼容,内含4KB的flash存储器。
讲解
15分钟
20分钟
三、MCS-51单片机的内部的硬件结构及引脚
(一)MCS-51单片机内部的总体硬件结构
8051单片机的内部基本结构,如图1-2所示。
振荡器和时钟电路
程序存储器
4KBROM
数据存储器
256BRAM/SFR
8051
CPU
两个16位
定时器/计数器
中断系统
64K字节
总线扩展控制
并行I/O端口
全双工
串行口
外部时钟源外部计数脉冲
外中断控制外部设备串行通讯
图1-28051单片机的内部基本结构
外部计数脉冲外部计数脉冲
(二)MCS-51单片机的引脚
8051单片机是HMOS工艺制造,外形为40条引脚,如图1-3所示。
因为受芯片引脚数量的限制,有很多引脚具有双功能。
1、主电源引脚
VCC:
芯片工作电源端,接+5V。
Vss:
电源接地端。
2、时钟振荡电路引脚
XTAL1:
内部晶体振荡电路的反相器输入端。
接法如图1-5。
XTAL2:
内部晶体振荡电路的反相器输出端。
接法如图1-5。
3、控制信号引脚
RST————RST为复位信号输入端。
外部接复位电路。
接法如图1-4。
ALE————ALE为地址锁存允许信号。
在不访问外部存储器时,ALE以时钟振荡频率的1/6的固定频率输出,用示波器观察ALE引脚上的脉冲信号是判断单片机芯片是否正常工作的一种简便方法。
————外部程序存储器ROM的读选通信号。
到外部ROM取指令时,自动向外发送负脉冲信号。
————为访问程序存储器的控制信号。
4、并行I/O端口引脚
P0口(P0.0~P0.7);P1口(P1.0~P1.7);P2口(P2.0~P2.7);P3口(P3.0~P3.7)
图示
讲解
图示
15分钟
5分钟
l举例:
单片机P1.0点灯的应用电路
(三)复位电路与时钟电路
1.复位电路
(1)复位电路
单片机的RST引脚是复位信号输入端,RST引脚上保持两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时,可使单片机内部可靠复位。
单片机常用的外部复位电路如图1-4。
(2)复位状态
复位后,单片机内部的各寄存器的内容将被初始化,包括程序计数器PC和特殊功能寄存器,其中(PC)=0000H,特殊功能寄存器的状态见表1-1。
复位不影响片内RAM和片外RAM中的内容。
表1-1复位后特殊功能寄存器的初始状态
SFR名称
初始状态
SFR名称
初始状态
ACC
00H
TMOD
00H
B
00H
TCON
00H
PSW
00H
TH0
00H
SP
07H
TL0
00H
DPL
00H
TH1
00H
DPH
00H
TL1
00H
P0~P3
FFH
SBUF
不确定
IP
ХХХ00000B
SCON
00H
IE
0ХХ00000B
PCON
0ХХХХХХХB
2.时钟电路
时钟电路用于产生时钟信号,时钟信号是单片机内部各种微操作的时间基准,在此基础上,控制器按照指令的功能产生一系列在时间上有一定次序的信号,控制相关的逻辑电路工作,实现指令的功能。
举例讲解
图示
讲解
10分钟
15分钟
图1-58051的外接石英晶体的时钟电路
电容容量范围为30PF±10PF,石英晶体频率的范围为1.2~12MHZ,常用6MHZ或12MHz。
3.时序单位
(1)时钟周期(是时钟信号频率fosc的倒数)
时钟周期=1/fosc
(2)机器周期:
机器周期=12×时钟周期
(3)指令周期
一条指令从被读取到被执行的整个过程所需的时间称为指令周期。
l思考题:
fosc分别为6MHZ和12MHZ时,机器周期分别为多少?
四、MCS-51单片机的内部硬件的主要功能
(一)中央处理单元CPU
它由运算器和控制器两部分组成。
1.运算器
运算器是进行各种算术运算和逻辑运算的部件。
与运算器有关的寄存器包括ACC、B、PSW。
(1)累加器ACC(8位寄存器)
(2)B寄存器(8位)
(3)程序状态字寄存器PSW(8位)
PSW主要用于存放程序状态信息以及运算结果的标志,所以又称标志寄存器。
其格式如下(D1位没有定义):
D7D6D5D4D3D2D1D0
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
—
P
CY——进位标志位。
AC——辅助进位标志位。
F0——用户标志位
RS1、RS0——工作寄存器区选择控制位
OV——溢出标志位。
P——奇偶标志位。
2.控制器
(1)控制器的组成
控制器是由程序计数器PC、指令寄存器、译码器、定时与控制电路等组成的。
(2)程序计数器PC
PC是一个16位的寄存器,PC中的内容是下一条将要执行的指令代码的起始存放地址。
当单片机复位之后,(PC)=0000H,引导CPU到0000H地址读取指令代码,CPU每读取一个字节的指令,PC的内容会自动加1,指向下一个地址,使CPU按顺序去读取后面的指令,从而引导CPU按顺序执行程序。
图示
图示
举例并讲解
讲解
课
后
小
记
授课教师:
常州轻工职业技术学院
单片机原理及应用课程授课教案NO2
授课日期
授课班级
课题
单片机存储器结构及数制编码
授课类型
讲授
授课时数
2
教学
目的
掌握MCS-51系列单片机的存储器结构、常用数制编码及相互转换
重点
难点
单片机的存储器结构、常用数制编码及相互转换
存储器的地址分配
教具
挂图
多媒体课件
教学
及
过程分配
主要教学内容
教学方法
的运用
5分钟
15分钟
5分钟
复习上堂内容
(二)存储器
1.8051的存储器分为两大存储空间:
程序存储器(ROM)空间
(1)片内4KB的程序存储器,其地址为0000H~0FFFH
(2)片外64KB的程序存储器,其地址为0000H~FFFFH
数据存储器(RAM)空间
(1)片内256B的数据存储器,00H~7FH为通用的数据存储区,80H~FFH为专用的特殊功能寄存器区
(2)片外64KB的数据存储器,其地址为0000H~FFFFH
2.程序存储器
(1)程序存储器主要用于存放程序和表格常数。
(2)程序存储器分为片内、片外两部分,总容量最大为64KB,地址为0000H~FFFFH。
(3)引脚的接法
与8051不同的是,8751片内包含4KB的EPROM程序存储器,而8031内部不包含程序存储器。
对于8051、8751等片内有程序存储器的芯片,引脚应该接高电平;对于8031这种片内无程序存储器的芯片,引脚应该接低电平。
FFFFHFFFFH
1000H
0FFFH0FFFHFFH
80H
0000H0000H00H0000H
程序存储器内部数据存储器外部数据存储器
60KB
外部ROM
4KB
内部ROM
(EA=1)
4KB
外部ROM
(EA=0)
SFR
内部RAM
64KB
外部RAM
图1-78051的存储器结构
3.数据存储器
数据存储器主要用于存放各种数据。
l讲述8031,8051,8751,8032,8052,8752以及其它MCS-51系列单片机的区别
以下只对内部数据存储器进行介绍
7FH
·
·
30H
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- 单片机 教案