项目5单片机应用技能实训(C语言)教案..doc

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除单片机应用技能实训（C语言）教案项目5项目5 音频输出电路制作任务1 MCS-51单片机定时器结构及其工作方式一、案头任务MCS-51单片机定时器结构及其工作方式授课时间年 月 日授课班级教学形式讲授授课时数2课时教学用具多媒体教学资源课件、单片机音频输出电路制作成品课前准备教学目标1、了解MCS-51单片机定时器的结构。2、掌握MCS-51单片机定时器的工作方式及应用。3、掌握项目相关指令的作用及使用方法。教学重点1、MCS-51单片机定时器的工作方式及应用。2、项目相关指令的作用及使用方法。教学难点1、MCS-51单片机定时器工作方式的应用。2、项目相关指令的灵活使用。教学过程1、通过生活中实际情境的介绍，引出项目任务。2、MCS-51单片机定时器的结构原理，重点学习工作方式寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON的作用。3、MCS-51单片机定时器工作方式，重点学习定时/计数初值的计算方法。4、定时器应用举例。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单片机有哪些特殊功能寄存器？2、推想哪些特殊功能寄存器可以组成定时器？提问导思导入优美的音乐常常给人们带来愉悦的心情。那么如何利用单片机发出优美的旋律呢？本项目的任务就是制作一个用单片机控制的音频输出电路。为完成项目制作，先进行相关基本知识的学习。启发学习积极性讲授新课一、MCS-51单片机定时器结构（一）MCS-51单片机定时器结构MCS-51单片机内部有两个16位的可编程定时/计数器，由TH1、TL1、TH0、TL0、TCON、TMOD等6个特殊功能寄存器组成，如图5-2所示。图5-2 定时器结构TMOD主要是用于选定定时器的工作方式，TCON主要是用于控制定时器的启动和停止。1、工作方式寄存器TMOD 专用寄存器称TMOD称为工作方式寄存器。TMOD每位的名称如表5-1所示。TMOD位D7D6D5D4D3D2D1D0位名称GATEC/M1M0GATEC/M1M0高4位用于控制定时器T1，低4位用于控制定时器T0。TMOD中各位的定义如下：GATE：门控位。高电平有效，具体作用见后面工作方式介绍。：定时、计数选择位。=1计数；=0定时。M1、M0：工作方式选择位。定时器有4种工作方式，由M1M0设定。例如将T1设定为工作在方式0定时，将T0设定为工作在方式1计数，可通过下面指令来完成。 TMOD=0x05;2、定时器控制寄存器TCON专用寄存器TCON控制寄存器，用于控制定时器的起动与停止、设置中断与中断响应等。TCON每位名称如表5-3所示。TCON位D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON中各位的定义如下：TF1（TF0）：定时器T1（T0）的中断请求标志位。TR1（TR0）：定时器T1（T0）启动/停止控制位。IE1、IT1、IE0、IT0用于外部中断，项目4中已做介绍。例如要启动定时器T0开始工作可使用下面的指令。 TR0=1;（二）MCS-51定时器工作方式1、方式0当M1M0设置为00时，定时器设定为方式0工作。在这种方式下，16位寄存器只用了13位，如图5-3所示。 图5-3 方式0逻辑结构图当GATE=0，TR0=1时， TL0、TH0组成的13位计数器就开始计数。当GATE=1、TR0=1时，THO、TL0是否计数取决于P3.2引脚的信号，当P3.2引脚为1时，开始计数，当P3.2引脚为0时，停止计数，这样就可以用来测量在P3.2引脚出现的正脉冲宽度。当13位计数器加1到全“1”以后，再加1就产生溢出。这时，置TCON的TF0位为1；同时把计数器变为全“0”。2、方式1方式1和方式0的工作相同，唯一的差别是TH0和TL0组成一个16位计数器。3、方式2方式2把TL0配置成一个可以自动恢复初值（初始常数自动重新装入）的8位计数器，TH0作为常数寄存器，如图6-4所示。4、方式3方式3对定时器T0和定时器T1是不相同的。若T1设置为方式3，则停止工作，所以方式3只适用于T0。当T0设置为方式3时，将使TL0和TH0成为两个相互独立的8位计数器。5、定时/计数初值的计算（1）定时初值X的计算公式如下： X=2M-其中：M为计数器的长度（方式0、方式1、方式2对应的M值分别为：13、16、8），T为定时值，fsoc为振荡器频率。（2）计数初值的计算公式如下： X=2M-N 其中：M为计数器的长度（方式0、方式1、方式2对应的M值分别为：13、16、8），N为计数值。二、定时器应用举例1、采用定时器定时需要考虑的问题（1）确定定时器工作方式、定时时间，计算定时初值。（2）定时时间到后，需要完成哪些操作。（3）初始化定时器。采用中断方式时，还需要中断初始化。2、应用举例例5.1采用定时器T0方式1定时，从P2.0输出秒脉冲。晶振频率为12MHz。解：采用方式1定时，一次定时20ms，25次定时500ms，采用中断方式，从P2.0输出秒脉冲，初值为：X=2M-=216-=65536-20000=45536=B1E0HC语言应用程序清单如下：#include sbit k1=P20;int n=0;void zdcx(void) interrupt 1 TH0=0xb1; /设置计数初始值 TL0=0xe0; n+; if(n=20) k1=k1; /到达定时则将P2.0取反 n=0; /次数重新置0 void main() IE=0x82; /开中断 TMOD=0x01; /定时器初始化 TH0=0x3c; /设置计数初始值 TL0=0xb0; TR0=1; /启动定时器T0 While(1);可用多媒体展示图5-2。参照图5-2介绍其结构原理。TMOD、TCON的作用及TMOD、TCON使用方法。说明M1M0的不同取值对应的工作方式。多媒体展示图5-3或画在黑板上，重点介绍开始计数的条件。方式3很少用，简单了解掌握定时/计数初值的计算方法。对于其他工作方式的应用大同小异。当需要定时时间较长时，一般采用方式1；当需要定时时间较短或精确定时时，常采用方式2。课堂小结1、MCS-51单片机定时器结构及工作方式。TH0、TL0和TH1、TL1用于存放定时或计数初值；TMOD主要是用于选定定时器的工作方式；TCON主要是用于控制定时器的启动和停止。方式0：TH0的8位和TL0的低5位组成一个13位定时/计数器。方式1：TH0和TL0组成一个16位定时/计数器。方式2：把TL0配置成一个可以自动恢复初值（初始常数自动重新装入）的8位计数器，TH0作为常数寄存器。方式3不常用。2、定时器应用举例。课后作业自我测评1题、3题、4题。任务2 音频输出电路的硬件、软件设计一、案头任务音频输出电路的硬件、软件设计授课时间年 月 日授课班级教学形式讲授授课时数2课时教学用具多媒体教学资源课件、单片机音频输出电路制作成品课前准备教学目标1、了解三极管工作原理，掌握单片机控制音频输出电路的整体构成。2、掌握C语言数组变量的使用方法。3、掌握音频输出应用程序的编写方法。教学重点1、单片机控制音频输出电路的整体构成。2、音频输出程序的的编程思路。教学难点1、对音频输出电路构成的理解和应用。2、灵活应用指令进行程序设计。教学过程1、利用三极管的放大作用制作音频输出电路，复习三极管特点。2、单片机与三极管的连接方法及元件参数选择。3、在老师引导下，由同学或大家一起画出项目电路原理图。4、C语言数组变量的使用方法。5、程序流程图绘制。6、音频输出电路程序设计。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、定时器有哪几种工作方式？2、三极管的特点？提问导思导入经过前面的相关知识学习，我们已经可以设计制作用三极管放大驱动扬声器发出响亮的报警声电路了，下面我们根据三极管特点及所学相关知识来设计音频输出电路。首先看音频放大电路的构成方法。启发学习积极性讲授新课一、音频放大电路设计1、音频输出电路原理图设计结合项目要求，设计该项目的硬件电路原理如图5-7所示。 图5-7 音频输出电路原理图音频放大电路由三极管Q1，电阻R2、R3、R4和扬声器LS1组成。由P2.7输出的音频方波经电容C4耦合，作用于音频放大三极管的基极，信号经放大后驱动扬声器发出响亮的报警声。2、元件选择 本项目涉及到的元件选择主要有三极管、偏置电阻、扬声器、电解电容等元件。三极管的选择主要考虑放大倍数、耐压、基极电流等因素；偏置电阻的选择依据是三极管的静态工作参数等因素；扬声器的选择主要考虑其外形尺寸大小及线圈电阻值。二、应用程序设计1、C语言数组变量的使用数组是一种将同类型数据集合管理的数据结构。数组也是一种变量，将相同数据形态的变量，以一个相同的变量名称来表示。（1）数组的定义数组的定义格式如下：数据类型 存贮器类型 数组名常量表达式; 例如：int a10; /定义整型数组a，有10个元素。unsigned char a50;/定义无符号字符数组，有50个元素。（2）定义数组注意事项 对于同一个数组，其所有元素的数据类型都是相同的。变量名不能与其他变量同名。不能在方括号中用变量表示元素的个数。（3）数组的初始赋值定义数组时赋值。例如： int a5=0,1,2,3,4;定义数组时不设初值，则全部元素均为0。（4）数组的引用数组也要先定义再引用，而且只能逐个引用数组中的元素，不能一次引用整个数组。例如： int i,a5= 0,1,2,3,4; i=0; P1=ai; /将数组元素a0赋给P1。2、双音频输出应用程序流程图绘制本项目制作要求输出双音频，也就是输出两个不同频率的方波信号。频率不同，需要的定时时间不同。主程序流程图如下： 主程序流程图3、双音频输出应用程序设计应用程序清单如下：#includesbit P27=P27;unsigned char dscz4=0xd0,0xfa,0xe0,0xfd;void delay1()int j=0;TL0=dsczj;j+;TH0=dsczj;TR0=1;while(TF0=0);TR0=0; TF0=0;void delay2()int j=2;TL0=dsczj;j+;TH0=dsczj;TR0=1;while(TF0=0);TR0=0; TF0=0;void main()TMOD=0x11;while(1)unsigned char i;for(i=255;i0;i-)P27=P27;delay1();for(i=255;i0;i-)P27=P27;delay2();老师和同学共同完成电路原理图设计由同学选择，老师指导。重点介绍定时器定时应用在老师引导下与同学一起完成流程图设计。在老师引导下与同学一起完成应用程序设计。时间允许时，可由同学设计改变定时器初值的程序。课堂小结1、定时器定时的编程及应用。2、音频输出电路整体构成。3、C语言数组变量的使用。4、程序流程图绘制。5、双音频输出电路应用程序设计。课后作业自我测评5题、6题。任务3 音频输出电路的计算机仿真一、案头任务音频输出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、学生练习授课时数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、音频输出电路设计的计算机仿真验证。2、提高仿真软件proteus的使用熟练程度。3、提高汇编软件keil的使用熟练程度。4、熟练掌握C语言相关指令的使用及音频输出电路应用程序。教学重点1、提高工具软件的使用熟练程度。2、音频输出电路设计的计算机仿真验证。教学难点1、对仿真验证步骤的深入理解。2、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。2、用keil进行程序汇编步骤。3、音箱播放音频输出电路运行效果。4、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Julie n. 朱莉（女名）n. 一步；速度；步调assistance n. 协助；援助二、教学实施过程（南非东南部一地区）实施环节original adj. 最初的；原始的；教学内容导学方法组织教学Bangladesh n. 孟加拉国（亚洲国家）1、检查学生出勤情况并做好记录。participate vi. 参与；参加2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流truly adv. 真实地；真诚地；真正地复习提问1、proteus基本操作有哪几步？2、用keil进行程序汇编有哪几步？soil n. 土壤提问导思embassy n. 大使馆；大使及其官员继续巩固导入展示在上次课完成的音频输出电路原理图。接下来我们就要用计算机仿真验证电路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5-7绘制音频输出电路硬件电路。 图5-7音频输出电路原理图1、将所需元器件加入到对象选择器窗口AT89S51用AT89C51代替，三极管、扬声器、电阻、电容、电解电容、按键、晶振的英文名字分别是“2N1711”“SPEAKER”“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进行程序编译的步骤1、源文件的建立点击菜单“File-New”或者点击工具栏的新建文件按钮，即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗口，在该窗口中输入汇编语言源程序。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（针对我们的单片机制作项目进行简单设置）工程建立好以后，首先右击左边 Project 窗口的 Target 1，弹出下拉菜单,点击Option for targettarget1即出现对工程设置的对话框。设置对话框中的 OutPut 页面，选中“Creat Hex file”项用于生成（.hex）可执行代码文件。4、编译、连接在设置好工程后，即可进行编译、连接。点击Build target按钮，对当前工程进行连接，如果当前文件已修改，软件会先对该文件进行编译，然后再连接以产生目标代码。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、单片机控制音频输出电路设计的仿真验证。2、在仿真过程中，可以多变化几组定时器初值，试听仿真输出的效果，最后确定一组自己满意的音频输出对应的数据。利用多媒体或机房相关软件进行操作演示。学生进行仿真电路绘制及程序编译并仿真运行，对出现的问题进行检查修改。课堂小结1、proteus的基本操作步骤。2、keil的操作步骤。3、单片机控制音频输出电路的仿真验证。课后作业技能反复训练与思考题1题、2题（掌握好的同学加做技能反复训练与思考题4题。）任务4 音频输出电路的制作与调试一、案头任务单片机控制音频输出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、音频输出电路制作成品课前准备单片机芯片及相关电子元件采购、准备。教学目标1、熟练使用万能板制作项目硬件的步骤。2、掌握相关元件测试的方法。3、掌握使用相关工具进行电路制作的操作方法。4、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。5、掌握单片机控制音频输出电路构成及硬件、软件调试。教学重点1、掌握使用万能板制作单片机项目的操作步骤。2、掌握相关元件的测试方法。3、掌握单片机控制音频输出电路构成及硬件、软件调试。教学难点1、项目硬件的电路接线图绘制。2、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、单片机控制音频输出电路各元件及使用工具简介。3、学生进行元件测试及元件布局设计并绘制电路接线图。4、分组进行硬件电路制作。5、分组进行硬件电路调试。6、根据硬件电路实际对应用程序进行修改并进行运行调试。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、电解电容的极性判别？2、按键的测试方法？提问导思导入 强调操作纪律及操作安全注意事项。简单介绍三极管测试方法，项目硬件制作的步骤，期望同学们能在1学时中见证我们的设计成果。由学生分组展开实际操作。建议每组2个，最好每组不超过3人。启发学习积极性项目制作一、认识项目相关元件及元件测试本项目制作在项目1基础上完成。本项目的相关元件除项目1所用元件外，增加了一些电阻和三极管、扬声器。由学生识别各相关元件并用万用表对相关元件进行测试。二、元件布局设计及电路接线图1、布局设计由学生依据电路原理图，并根据电路元件实际进行电路布局设计。元件布局设计时应考虑方便接线，并兼顾美观大方。2、绘制电路接线图各小组根据所设计的布局图并依据电路原理图进行