单片机技术 教学设计学习情境三.docx

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单片机技术教学设计学习情境三

教学设计

所属中心单片机仿真实训中心

教研部电子

姓名杨建龙刚余守红梁伯俊边成云张利王正伟

课程单片机技术与应用

学习情境

名称

学习情境三单片机外部中断控制数码管显示

课程

名称

单片机技术与应用

教学对象

10秋电子就业1班

授课

时间

课时

一、教学内容分析

本学习情境是以学习情境一和学习情境二为基础，体现两个目标：

一是巩固和提高学习情境一和学习情境二所学知识（单片机的基础知识、单片机的指令系统）；二是学习单片机的精髓部分即外部中断、定时器/计数器方面的知识（单片机的中断原理、单片机的中断寄存器TCONIEIPTMOD等、单片机中断服务程序的编写）。

二、教学对象分析

三、学习目标

知识目标：

1）掌握数码管显示数字的工作原理；

2）掌握数码管静态显示和动态显示原理

3）掌握单片机的内部数据存储器结构；

4）掌握单片机特殊功能寄存器TCONIEIPTMODTH1TL1TH0TL0等；

5）掌握计算机中断的概念；

6）掌握MCS-51单片机中断系统的结构；

7）掌握中断源，中断特殊功能寄存器，中断响应过程；

8）掌握定时/计数器系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法；

9）掌握外部中断、定时器/计数器中断程序的结构；

10）掌握定时器/计数器定时初值、计数初值的计算；

技能目标：

1）熟练使用KEIL软件的使用；

2）熟练使用PROTEUS仿真软件的使用；

3）掌握AVRUSB单片机程序的下载方法

4）进一步巩固元器件的识别、元器件的焊接、元器件的组装与调试；

能力目标：

1）培养学生接受、加工、存储、运用信息的能力；

2）培养学生分析问题、解决问题的能力、应用知识的能力；

3）培养学生沟通、协调、协作及一定的社会能力；

4）培养学生自我展示、自我推销的能力；

四、学习重点及其突破方法

重点：

元器件的装配过程；

Keil软件的使用；

突破方法：

元器件的装配，采用先由教师讲解如何做，然后学生再做的过程。

Keil软件的使用，先有教师讲解，学生观看视频演示，然后学生多动手，多操作。

五、学习难点及其化解方法

难点：

指令的学习

程序的编写

突破方法：

指令的学习，采用查阅参考书籍、教师指导、自主学习、小组讨论等方法

程序的编写，采用多实例、多任务。

六、教学策略选择与设计

1、任务驱动法：

学生围绕任务展开学生。

通过任务实现的功能，进行自主探索和互助学习，完成既定的项目目标。

2、项目教学法：

一个项目就是一个产品。

首先，组装产品并完成产品所要实现的功能，其次，将项目分解几个任务，使学生掌握单片机指令的功能，单片机程序的编写，以及KEIL软件的使用和PROTEUS仿真软件的使用，最后学生通过自己的所学，对本项目进行扩展来实现其他功能。

例如：

本项目实现的功能是按键控制8只发个二极管流水灯和闪烁，学生通过学生，本项目也可扩展控制发光二极管模拟交通灯。

3、小组合作学习法：

学生以小组为单位，进行合作学习和讨论，充分激发个体潜能，融合集体智慧，从而提高学习效率。

同时，这种方法有助于培养学生的合作精神、组织协调能力和沟通能力。

4、引导文教学法：

教师可通过演示项目所能实现其他的功能，引导学生独立思考和自主学习，完成其功能。

从而使学生通过自学掌握新知识、新技术，促使学生把所学的知识应用于实践。

这种方法不仅培养了学生的自学能力，而且也培养了学生分析问题、解决问题的能力，这是一种能力的提升。

5、演示法：

教师可通过演示技能操作步骤、使学生能更好的了解操作步骤，操作注意事项，对学生熟练操作技能提供一个有力保障。

七、教学环境及资源设备

教学场地：

单片机仿真实验室、装配实验室；

教学设备：

计算机12台（装有KEIL软件、proteus仿真软件）；

教学媒体：

实物投影仪1台，多媒体设备，黑板，粉笔；

学习材料：

学生参考书，学生工作页；

物料室:

存放与电子技术基础专业学习有关的常用耗材，学生凭任务物资需求表领取耗材。

资料区:

存放系统维护保养手册等纸质资料。

研讨区:

为小组工作研讨、做计划的工作场所。

展示台:

摆放与任务要求有关的资料。

工具室:

学生凭任务工具清单领取。

教室布置图：

八、教学流程图

九、教学过程

教学环节

实践分配

教学内容

学生活动

教师活动

设计意图及资源准备

明确项目任务

（20分钟）

项目目标、项目描述与演示

学生通过教师演示明确项目任务并记录。

教师通过多媒体课件演示。

设计意图：

学习有明确性、目标性。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备。

项目分析

（20分钟）

无

学生学习，并记录项目步骤，为后续做准备。

教师通过多媒体讲授。

设计意图：

是后续的基础知识，巩固电子技术、电工基础知识。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备。

项目实施

（270分钟）

装配产品（180分钟）

调试产品（90分钟）

动手进行装配产品、调试产品

教师循环指导、教师讲授。

设计意图：

提供学生学习的积极性。

资源准备：

有关装配产品和调试产品的设备。

项目评估

（30分钟）

填写项目评估表、实验报告单

学生填写项目评估表进行自评。

学生填写实验报告单。

教师对项目评估表对学生评估。

教师指导学生填写实验报告单。

设计意图：

对学生所学进行知识反馈，总结。

资源准备：

项目评估表。

实验报告单。

任务目标（任务一）（10分钟）

项目目标、项目描述与演示

学生通过教师演示明确项目任务并记录。

教师通过多媒体课件演示。

设计意图：

学习有明确性、目标性。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备。

任务分析

（10分钟）

中断相关知识

学生学习，并记录项目步骤，为后续做准备。

教师通过多媒体讲授。

设计意图：

是后续的基础知识，巩固电子技术、电工基础知识。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备。

任务实施

（90分钟）

软件仿真（程序一程序二程序三程序四）和硬件实施（下载程序）并观察现象。

学一学，任务程序

学生动手做，并填写观察现象。

教师讲解。

教师指导并教师讲授知识。

设计意图：

学生先做并观察现象，然后学习为什么这样，对现象进行追踪，。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备、单片机技术与应用试验设备。

任务扩展

（40分钟）

学生对所学知识进行应用。

学生将所学的知识加以应用。

教师指导学习。

设计意图：

学生所学并加以应用，达到知识学以致用的目的。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备、单片机技术与应用试验设备。

任务评估

（10分钟）

填写项目评估表，实验报告单。

学生填写项目评估表进行自评，填写实验报告单

教师填写项目评估表进行评估，教师指导学生填写实验报告单。

设计意图：

对学生所学进行知识反馈，总结。

资源准备：

项目评估表，实验报告单。

任务目标（任务二）（10分钟）

项目目标、项目描述与演示

学生通过教师演示明确项目任务并记录。

教师通过多媒体课件演示。

设计意图：

学习有明确性、目标性。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备。

任务分析

（10分钟）

任务分析：

中断相关知识

学生学习，并记录项目步骤，为后续做准备。

教师通过多媒体讲授。

设计意图：

是后续的基础知识，巩固电子技术、电工基础知识。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备。

任务实施

（90分钟）

软件仿真（程序一程序二程序三程序四）和硬件实施（下载程序）并观察现象。

学一学，任务程序

学生动手做，并填写观察现象。

教师讲解。

教师指导并教师讲授知识。

设计意图：

学生先做并观察现象，然后学习为什么这样，对现象进行追踪，。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备、单片机技术与应用试验设备。

任务扩展

（40分钟）

学生对所学知识进行应用。

学生将所学的知识加以应用。

教师指导学习。

设计意图：

学生所学并加以应用，达到知识学以致用的目的。

资源准备：

多媒体课件、多媒体教学设备、单片机技术与应用试验设备。

任务评估

（10分钟）

填写项目评估表，实验报告单。

学生填写项目评估表进行自评，填写实验报告单

教师填写项目评估表进行评估，教师指导学生填写实验报告单。

设计意图：

对学生所学进行知识反馈，总结。

资源准备：

项目评估表，实验报告单。

附：

工作页

学习情境三单片机外部中断控制数字数码管显示

一、项目目标

知识目标

1）掌握数码管显示数字的工作原理；

2）掌握数码管静态显示和动态显示原理

3）掌握单片机的内部数据存储器结构；

4）掌握单片机特殊功能寄存器TCONIEIPTMODTH1TL1TH0TL0等；

5）掌握计算机中断的概念；

6）掌握MCS-51单片机中断系统的结构；

7）掌握中断源，中断特殊功能寄存器，中断响应过程；

8）掌握外部中断系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法；

9）掌握外部中断程序的结构；

能力目标

1）熟练使用KEIL软件的使用；

2）熟练使用PROTEUS仿真软件的使用；

3）进一步巩固元器件的识别、元器件的焊接、元器件的组装与调试；

技能目标

1）培养学生接受、加工、存储、运用信息的能力；

2）培养学生分析问题、解决问题的能力、应用知识的能力；

3）培养学生沟通、协调、协作及一定的社会能力；

4）培养学生自我展示、自我推销的能力；

二、项目描述与演示

●项目描述

应用AT89C51芯片和6位七段LED数码管，利用单片机内部的定时器功能，采用定时中断控制的方式进行程序设计，要求实现的具体功能如下：

⑴6位七段LED数码管进行时、分、秒的显示。

小时显示采用24小时制，分钟为六十进制，秒为六十进制，时、分、秒的显示格式为“00.00.00”。

⑵由1个按键控制电子启动/停止工作，第1次按下RUN/STOP键，电子钟开始定时工作，并按要求完成⑴中要求的显示时间；再按1次RUN/STOP键，电子钟停止工作，数码显示内部为固定数据“P-001”

●项目演示

软件演示：

..\软件仿真\学习情境三\学习情境三.DSN

硬件演示：

..\项目演示\学习情境三演示.swf

产品演示（略）

三、项目分析

学习情境三单片机外部中断数字数码管显示原理图

分析一：

无

四、项目实施

第一步：

根据材料清单选择元件

学习情境三单片机外部控制数码管显示元器件材料清单表

第二步：

装配元器件

1、检测元器件的好坏

2、对元器件进行整形

3、焊接元器件

第三步：

调试电路

1、keil软件的使用

根据学习情境一的方法，在D盘建立一个文件夹“学习情境三”→在文件夹里建立一个项目工程为“学习情境三”→输入下列程序，并将程序生成.HEX文件。

LEDBUFEQU7AH;定义显示缓冲区首地址

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG000BH

LJMPPIT0

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#30H;确立堆栈区

SETB00H

MOV73H,#05;蜂鸣器输出5s时间控制

MOV21H,#00H;秒计数器清零

MOV22H,#00H;分钟计数器值清零

MOV23H,#00H;小时计数器值清零

MOVTMOD,#01H;定时器0,工作方式1

MOVTL0,#0B0H;装计数器初值低字节

MOVTH0,#3CH;装计数器初值高字节

CLRTR0

MOV20H,#20;定时器定时次数,即循环次数

;状态1程序段

STAU1:

CLRTR0;定时器关闭

MOV7FH,#10H;显示"P"数据

MOV7EH,#11H;显示"-"数据

MOV7DH,#00H;显示"0"数据

MOV7CH,#00H

MOV7BH,#00H

MOV7AH,#01H;显示"1"数据

LCALLDISPLAY;调用显示子程序

LCALLKEY;调用键盘处理子程序

JNBACC.0,STAU2;按键按下进入状态2程序

AJMPSTAU1;状态1循环控制

;状态2程序段

STAU2:

SETBTR0;开定时器

setbet0

SETBEA;开中断

LOOP:

NOP

LCALLOUT_HY

LCALLBINTOBCD;调用二进制转BCD码子程序

LCALLDISPLAY;调用显示子程序

LCALLKEY;调用键盘处理子程序

JNBACC.0,STAU1;按键按下转入状态1程序段

LJMPLOOP;状态2循环控制

;定时中断子程序

PIT0:

PUSHPSW;中断服务程序,现场保护

PUSHACC

MOVTL0,#0B0H;计数器重新加载

MOVTH0,#3CH

DJNZ20H,RET0;循环次数减1满20次即为1s

MOV20H,#20;重新赋值,开始新计时操作

JNB00H,OUT_OFF

DJNZ73H,OUT_OFF

CLR00H

OUT_OFF:

INC21H;秒加1

MOVA,21H

CJNEA,#60,RET0;判断是否满60s

MOV21H,#00H

INC22H;满60s分钟加1

MOVA,22H

CJNEA,#60,RET0;判断是否满60min

MOV22H,#00H

SETB00H;蜂鸣器输出控制

MOV73H,#5;蜂鸣器输出5s

INC23H;满60min小时加1

MOVA,23H

CJNEA,#24,RET0;满24小时处理

MOV23H,#00H

RET0:

POPACC

POPPSW;现场恢复

RETI;中断返回

;蜂鸣器输出子程序,送P2.6

OUT_HY:

JNB00H,OUT_END

MOVA,#40H

ORLP2,A

OUT_END:

RET

;键盘处理子程序

KEY:

;MOVP1,#0FFH;P1口I/O功能控制

MOVA,P1;读引脚状态

CJNEA,#0FFH,CHECK;有键按下继续延时检测

LJMPKEYEND;无键盘按下跳转返回

CHECK:

LCALLDISPLAY;利用显示程序实现按键检测延时

;MOVP1,#0FFH

MOVA,P1

KEYEND:

RET;键盘处理子程序调用返回

;二进制转BCD码子程序送BCD码数据缓冲区

BINTOBCD:

MOVA,23H;取小时二进制数

MOVB,#10

DIVAB;除10转BCD码并分离十位和个位

MOV7FH,A;时数据十位送显示缓冲区

MOV7EH,B;时数据个位送显示缓冲区

MOVA,22H;取分钟二进制数

MOVB,#10

DIVAB

MOV7DH,A

MOV7CH,B

MOVA,21H;取秒二进制数

MOVB,#10

DIVAB

MOV7BH,A

MOV7AH,B

RET

;LED显示子程序DISPLAY同项目5,略

DISPLAY:

PUSHACC;保护现场

SETBRS0;改变当前工作寄存器组

MOVR0,#LEDBUF;显示缓冲区首地址送R0

MOVR7,#6;设置循环次数,显示6位数

MOVDPTR,#TABLE;字形表首地址送DPTR

MOVR2,#01H;位控码初值,从LED1开始显示

LOOPDISP:

MOVP2,R2;输出位控码

MOVA,@R0;从显示缓冲区取待显示的数

MOVCA,@A+DPTR;查表取待显示数的字形码

MOVP0,A;字形码送P0输出

INCR0;R0中的内容加1,指向下一个显示缓冲区

MOVA,R2;重取位控码

RLA;位控码左移,指向下一个LED

MOVR2,A;位控制码放R2暂存

DJNZR7,LOOPDISP;直到6位全显示完

POPPSW;恢复现场

POPACC

RET;子程序返回

TABLE:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH;0,1,2,3,4,5,6

DB07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H;7,8,9,A,B,C

DB5EH,79H,71H,73H,40H,00H;D,E,F,P,-,灭

END

2、下载keil软件生成的.hex文件到单片机（如上图的红色圈内）

按照学习情境一AVRUSB下载方法将生成的.HEX文件下载到单片机并观察其效果。

3、单片机运行及调试---观察现象

操作步骤

观察现象

第1次按下RUN/STOP键

第2次按下RUN/STOP键

按下SW键

五、项目评估

项目评价

评价内容

配分

评价标准

自评

师评

得分

硬件电路

电子技术基础知识

20分

电路原理、结构、选择选择明确，会分析

焊接工艺

元件整形、插装

5分

按照原理图及电路板尺寸正确整形、布件

焊接工艺

5分

符合焊接工艺标准

任务一单片机外部中断控制数码管显示

一、任务目标

知识目标

1）掌握数码管显示数字的工作原理；

2）掌握数码管静态显示和动态显示原理

3）掌握单片机的内部数据存储器结构；

4）掌握单片机特殊功能寄存器TCONIEIPTMODTH1TL1TH0TL0等；

5）掌握计算机中断的概念；

6）掌握MCS-51单片机中断系统的结构；

7）掌握中断源，中断特殊功能寄存器，中断响应过程；

8）掌握外部中断系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法；

9）掌握外部中断程序的结构；。

能力目标

1）培养学生接受、加工、存储、运用信息的能力；

2）培养学生分析问题、解决问题的能力、应用知识的能力；

3）培养学生沟通、协调、协作及一定的社会能力；

4）培养学生自我展示、自我推销的能力；

技能目标

1）熟练使用KEIL软件的使用；

2）熟练proteus软件仿真hex的下载方法；

3）熟练AVRUSB硬件实施的下载方法；

二、任务描述与演示

●项目描述

本例单片机P2口连接1只数码管，通过单片机编写单片机程序，外部中断控制数码管显示。

当无外部中断产生时（P3.1按键未按下时），P2口的数字数码管的段码依次点亮；

当外部中断产生时（P3.1按键按下时），P2口的数字数码管的显示数字8并闪烁8次。

●项目演示

软件演示：

..\软件仿真\学习情境三\任务一\任务一.DSN

单片机外部中断控制数码管显示原理图

四、任务实施

做一做

1、打开keil软件，按照keil软件的使用方法，分别输入下列程序并生成.hex文件。

程序

观察现象

参考程序

ORG0000H

SJMPSTAR

ORG0003H

SJMPINT0S

STAR:

MOVIE,#81H

MOVTCON,#1

MOVA,#0FEH

MOVP3,#0FFH

ST1:

MOVP2,A

ACALLDELAY

RLA

SJMPST1

INT0S:

PUSHACC

MOVR2,#8

LOOP:

CLRA

MOVP2,A

ACALLDELAY

MOVA,#0FFH

MOVP2,A

ACALLDELAY

DJNZR2,LOOP

POPACC

RETI

DELAY:

MOVR7,#250

D1:

MOVR6,#250

D2:

NOP

NOP

NOP

NOP

NOP

DJNZR6,D2

DJNZR7,D1

RET

END

2、软件仿真

STEP1：

打开..\软件仿真\学习情境三\任务一\任务一.DSN

STEP2：

单击单片机PROTEUS窗口左下角的“运行”按钮进行运行及调试

学一学

一、中断的概念

1、计算机在执行程序的过程中，由于某个事件的发生，CPU暂时中止正在执行的程序，而转去执行处理该事件的一个程序，当这个程序执行完毕后，CPU接着再执行被暂时中止的程序。

2、CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；

CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应和中断服务）；

待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断。

3、中断处理过程：

中断请求中断响应中断处理中断返回

二、80C51系列单片机中断系统结构图

80C51的中断系统有5个中断源（8052有6个），2个优先级（高优先级、低优先级），可实现二级中断嵌套。

1、中断源（80C51单片机5个中断源）

（1）

（P3.2）—外部中断0请求

（2）

（P3.3）—外部中断1请求

（3）T0—定时器/计数器T0溢出中断请求

（4）T1—定时器/计数器T1溢出中断请求

（5）RX—串行口接收中断请求和TX—串行口发送中断请求

2、中断标志寄存器TCON和串行口控制寄存器SCON中断请求标志位“1”请求中断

（1）中断标志寄存器TCON可位寻址

TCON

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

88H

位地址

8FH

8EH

8DH

8CH

8BH

8AH

89H

88H

①IT0外部中断

触发方式控制位

IT0=0，为电平触发方式（低电平有效）。

IT0=1，为边沿触发方式（下降沿有效，即高电平到低电平）

②IT1外部中断

触发方式控制位

IT1=0，为电平触发方式（低电平有效）。

IT1=1，为边沿触发方式（下降沿有效，即高电平到低电平）

③IE0外部中断

请求标志位

当