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单片机应用技能实训(C语言)教案项目7项目7 单片机双机通信电路制作任务1 项目相关基本知识学习一、案头任务项目相关基本知识学习授课时间年 月 日授课班级教学形式讲授、讨论授课时数2课时教学用具教学资源项目制作成品、课件课前准备教学目标1、了解串行通信波特率的概念。2、理解串行口4种工作方式的波特率。3、掌握串行口方式1、2、3的应用。4、了解多机通信原理。教学重点串行口工作方式1的应用。教学难点1、对串行口方式1波特率的理解。2、多机通信原理。教学过程1、通过复习提问，引出项目任务。2、串行通信的波特率。3、串行口工作方式1、2、3。4、串行口应用举例。5、多机通信原理简介。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、串行口方式0是如何完成串行数据的发送的？2、方式0主要用于什么?方式0能用于双机通信吗？本项目的终极目标是制作单片机双机通信电路。提问导思导入在项目8中学习了串行口方式0的应用，但要进行双机通信时，要采用串行口的其他工作方式。下面，我们在进行项目制作之前，学习项目相关基本知识。启发学习积极性讲授新课一、MCS-51单片机串行口的波特率波特率是反映串行通信快慢的一个物理量，串行口每秒钟发送或接收二进制数据的位数称为波特率，单位为b/s，即位/秒。串行口有四种工作方式，这四种工作方式对应三种波特率。工作方式0：波特率为=fsoc/12，不受SMOD位影响。工作方式2： 波特率=2SMODfsoc/64 （9-1）工作方式1和方式3：波特率=2SMOD（T1溢出率）/32 （9-2）T1溢出率即为一次定时时间的倒数，即T1溢出率= （9-3）其中 x为定时初值，M由T1的工作方式决定，一般置T1工作方式2，M=8。将式9-3代入9-2，并整理后得：波特率= （6-4）当已知晶振频率和所需的波特率时，可由式6-4计算定时器的初值。二、MCS-51单片机串行口工作方式1、2、3及应用1、方式1方式1是波特率可调的8位数据异步通信方式，发送或接收一帧信息为10位，其中包括1位起始位0，8位数据位和1位停止位1。方式1的发送是在T1=0的条件下，由任何一条以SBUF为目的地址的数据传送指令作为启动发送开始的。数据从TXD引脚输出。当发送完一帧数据后，置中断标志TI为1。串行口置为方式1，若RI=0，REN=1时，允许串行口接收数据。串行口采样RXD（P3.0引脚），当采样到由1到0跳变时，确认是起始位“0”，便开始接收一帧数据。方式1接收时，必须同时满足以下两个条件：（1）RI=0；（2）停止位为1或SM2=0。在满足以上两个条件后，8位数据存入SBUF，停止送入RB8位，同时置中断标志RI为1。若不满足这两个条件，接收到数据不能存入SBUF，此组数据丢失。2、方式2方式2是9位数据异步通信方式，发送一帧信息为11位，其中一位起始位0、8位数据位、第9位数据位和一位停止位1。方式2的发送方法方式1类似，区别是发送前，第九位数据先送入TB8，8位数据发送之后，发送第九位数据，最后自动生成停止位1。串行口置为方式2，若RI=0，REN=1时，允许串行口接收数据。串行口采样RXD（P3.0引脚），当采样到由1到0跳变时，确认是起始位“0”，便开始接收一帧数据。方式2接收时，必须同时满足以下两个条件：（1）RI=0；（2）SM2=0或收到的第九位数据等于1。在满足以上两个条件后，8位数据存入SBUF，第九位数据进入RB8位，置中断标志RI为1。若不满足这两个条件，接收到数据不能存入SBUF，此组数据丢失。3、方式3方式3为波特率可调的9位异步通信方式，除了波特率有所区别之外，其余都与方式2相同。4、应用举例方式2和方式3主要用于多机通信，我们放在“项目相关知识延伸”中进行介绍。这里举例说明方式1的使用方法。例7-1 置串行口方式1，允许发送和接收，采用中断方式。初始化完成后，将串行口接收到的数据存于40H单元，再将该数据通过串行口方式1发送。试编写应用程序。解：该程序包括三部分，初始化、串行口发送和串行口中断服务程序，流程图如图7-2所示。根据流程图，编写参考程序如下：#includeunsigned char data a _at_ 0x40;unsigned char *zz;/*以下是初始化函数*/void start()zz=&a; *zz=0;SCON=0X50;TMOD=0X21;TL1=0XF4; TH1=0XF4;EA=1; ES=1; TR1=1;/*以下是串行口中断函数*/void series() interrupt 4if(RI=1)*zz=SBUF;RI=0;TI=0;SBUF=a;if(TI=1)TI=0;/*以下是主函数*/void main()start();while(1); 图7-2 例7-1程序流程图 三、单片机多机通信简介 1、多机通信原理单片机多机通信一般采用主从式多机通信方式。将一台设为主机，其他N台为从机，系统连接结构示意图如图7-10所示。多机通信原理如下： 图7-10 多机通信示意图（1）主机发出的信息有两类，一类是地址信息，用来确定需要和主机通信的从机，其特征是主机串行发送的第九位数据TB8为1，即主机令TB8为1来呼叫从机；另一类是命令或数据信息，特征是串行传送的第九位数据TB8为0，实现主从间的数据传送。（2）各从机使SM2=1时，只能接收到主机发来的地址信息；使SM2=0时，接收主机发送的命令或数据信息。（3）各从机只能发送数据信息，其特征是第九位数据TB8为0。主从式多机通信的一般过程如下：（1）使所有从机的SM2=1，以便接收主机发来的地址码。（2）主机发出一帧地址信息，其中包括8位需要与之通信的从机地址码和第九位特征码TB8=1。（3）各从机接收到地址信息后，将其与自己的地址码相比较，若与本机地址相同，则该从机使SM2清0以接收主机随后发来的命令或数据信息；对于地址不相同的从机，仍保持SM2=1的状态，对主机随后发来的数据不予理睬。（4）主机给已被寻址的从机发送命令或数据（第九位数据TB8=0）。当通信需要进行波特率设置时，应采用方式1或方式3。此时要计算定时器T1初值，并常设为方式2以获得需要的波特率。重点说明如何启动发送以及如何将接收到的数据进行保存。在黑板上绘制流程图，并通过对流程图讲解，使学生理解编写思路。由老师与同学共同进行程序编写。简明介绍多机通信原理。课堂小结1、串行口波特率。2、串行口工作方式1、2、3及其应用。3、方式1应用举例。4、多机通信简介。课后作业自我测评1题、2题、3题。任务2 双机通信电路的硬件、软件设计一、案头任务双机通信电路的硬件、软件设计授课时间年 月 日授课班级教学形式讲授、讨论授课时数2课时教学用具教学资源课件、单片机应用制作成品课前准备教学目标1、掌握串行口工作方式1、2、3的应用。2、掌握双机通信电路的整体构成。3、掌握C语言指针的使用。4、理解应用程序的编程思路。教学重点1、串行口工作方式1的应用。2、应用程序的编程思路及相关指令使用。教学难点1、应用程序的编写思路及相关程序。教学过程1、复习提问串行口方式1、2的使用方法。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语言指针介绍。5、应用程序流程图绘制。6、应用程序设计。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、串行口方式1、2的使用方法？2、使用方式1时，初始化程序主要有哪些？提问导思导入在学习了串行口方式1、2、3的应用后，我们应用串行口方式1来完成双机通信，项目要求如下：(1)甲机用一个按键来控制发送，每按一下按键，将数据缓冲区的一个数据发送给乙机。(2)乙机接收，每接收到一个数据，将数据送接收数据缓冲区，并将该数据送P1口输出，由发光二极管显示。启发学习积极性讲授新课一、双机通信电路设计1、双机通信电路方案设计根据项目要求，本项目硬件由甲机和乙机两部分构成。甲机包括最小应用系统和按键电路（发送控制），乙机包括最小应用系统和LED显示电路（用于输出显示）。2、电路设计根据电路构成方案设计硬件电路原理如图7-3所示。图7-3 电路原理图3、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。二、应用程序编写1、C语言指针指针是存放变量地址的变量，分为通用指针和存贮器指针。（1）通用指针定义方法如下变量类型 *变量名称;（2）存贮器指针定义方法如下变量类型 存储类型 *变量名称；例如：char xdata *dp;/定义外部存贮器变量地址的指针dp。（3）指针变量的赋值将一个变量的地址赋予指向相同数据类型的指针，例如：int a,*ap;ap=&a;将一个指针的值赋予指向相同变量的另一个指针，例如：int a,*ap,*bp;ap=&a; bp=ap;在定义中直接赋值，例如：int data *zh1=0x30;/将0x30 直接赋予指针zh1。2、甲机发送程序设计 流程图设计甲机的发送采用查询方式，发送程序的流程图如图7-4所示。图7-4 甲机发送程序流程图根据流程图编写程序如下：#includesbit S1=P10;unsigned char disp_buf16=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15;unsigned char data *sr0;void send(); /串行口发送函数void start(); /串行口发送初始化函数void delay(); /延时函数/*以下是数据发送函数*/void send()SBUF=*sr0;while(TI=0);TI=0;/*以下是初始化函数*/void start()TMOD=0x21;TL1=0xf4; TH1=0xf4; TR1=1;SCON=0x50;/*以下是主函数*/void main()unsigned char i;start();while(1)sr0=&disp_buf;for(i=16;i0;i-)while(S1=1);while(S1=0);send();delay();sr0=sr0+1;3、乙机接收程序设计乙机接收程序与例7-1类似，采用中断方式，参考程序如下：#includeunsigned char disp_buf16;void start()；/定义初始化函数/*以下是中串行口中断函数*/void series() interrupt 4unsigned char i=0;RI=0; ES=0;disp_bufi=SBUF;P1=disp_bufi;i+;if(i=16)i=0;ES=1;/*以下是主函数*/void main()start();while(1);老师和同学共同讨论电路构成方案。老师和同学共同在黑板上绘制电路原理图。可省略晶振电路和复位电路。简单说明两种指针的使用区别。在老师引导下由同学老师共同完成流程图绘制。同学们可自行计算初值为F4H时的波特率。在老师引导下与同学一起完成应用程序设计。课堂小结1、双机通信电路设计。2、C语言指针的使用。3、应用程序设计,重点是甲机发送程序流设计。课后作业自我测评4题、6题。任务3 单片机双机通信电路的计算机仿真一、案头任务单片机双机通信电路的计算机仿真授课时间年 月 日授课班级教学形式老师演示、学生操作授课时数2课时教学用具教学资源机房、多媒体、相关课件课前准备教学目标1、单片机双机通信电路设计的计算机仿真验证。2、提高工具软件的使用熟练程度。3、熟练C语言指针的使用及电路应用程序设计。教学重点1、双机通信电路设计的计算机仿真验证。2、相关指令的使用及程序编写与修改。教学难点1、仿真电路运行出错时的修改调试。教学过程1、proteus仿真电路绘制步骤复习。2、用keil进行程序汇编步骤复习。3、布置练习作业，学生进行练习并验证电路效果，老师进行指导。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、本项目设计的双机通信电路都有哪些功能？提问导思导入刚才同学们对双机通信电路的功能作了叙述，下面就根据上次课进行的电路软硬件设计，用计算机仿真验证本次项目设计的正确性和运行效果。启发学习积极性讲授新课一、使用proteus绘制仿真电路图的步骤参照图7-3进行仿真电路绘制。1、将所需元器件加入到对象选择器窗口AT89S51用AT89C51代替，红色发光二极管的英文符号是“LED-RED”；电阻、电容、电解电容、按键、晶振的英文符号分别是“RES”、“CAP”“CAP-ELEC”、“BUTTON”、“CRYSTAL”。2、放置元器件至图形编辑窗口3、移动、删除对象和调整对象朝向4、放置电源及接地符号5、元器件之间的连线6、编辑对象的属性设置元件参数二、使用keil进行程序汇编的步骤1、源文件的建立输入完源程序后，保存该文件，注意必须加上扩展名.c。2、建立工程文件点击“Project-New Project”菜单，出现一个对话框，要求给将要建立的工程起一个名字，-。3、工程的设置在 OutPut 页面，勾选“ Creat Hex file”选项。4、编译、连接在设置好工程后，即可进行编译、连接。点击按钮，对当前工程中的文件进行编译然后再连接，生成目标代码。编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build页中，如果源程序中有语法错误，会有错误报告出现。三、布置作业学生练习，老师指导。1、双机通信电路仿真验证。2、修改应用程序验证运行效果。3、试一试，使用方式2或3进行双机通信，是否也能顺利实现功能。利用机房相关软件进行操作演示。讲解个步骤的含义。学生操作，老师指导。课堂小结1、proteus的基本操作步骤。2、keil的操作步骤。3、单片机双机通信电路的仿真验证。课后作业技能反复训练与思考题4题、5题。任务4 单片机双机通信电路的制作与调试一、案头任务单片机控制广告灯电路的制作与调试授课时间年 月 日授课班级教学形式学生动手操作、老师指导授课时数2课时教学用具 万用表、电烙铁等教学资源实训设备、电路制作成品课前准备项目3制作成品、相关电子元件采购、准备。教学目标1、掌握双机通信的连接方法。2、加深对项目7的电路构成理解及应用程序。3、掌握使用仪表进行电路测试方法，提高仪表使用的熟练程度。4、掌握数字时钟电路构成及硬件、软件调试。教学重点1、复习项目3应用程序及电路构成。2、掌握双机通信电路构成及硬件、软件调试。教学难点1、电路调试中的故障查找。教学过程1、强调实训室操作规程，注意操作安全。2、复习