单片机应用技能实训教案--项目9

单片机应用技能实训教案 项目 8 项目项目 9 9 单片机双机通信电路制作单片机双机通信电路制作 任务任务 1 项目相关基本知识学习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 理解串行口几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 2SMOD fsoc 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 fsocx 122 1 M 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 2 384 2 x fsoc M SMOD 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 发送时 由硬 件自动生成一位起始位 0 接着发送 8 位数据位 之后自动生 成停止位 1 数据从 TXD 端 P3 1 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 停止位进入 串行口控制寄存器 SCON 的 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 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 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 该位可作为奇偶校验位 也可做其它控制位用 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 进入串行口控制寄存器 SCON 的 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 9 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 9 2 所示 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 开始 清数据接收单元 置定时器T1方式2定时 置 初值确定串行口波特率 开中断 开定时器T1 等待接收或发送完成 初始化串行口 开始 保存现场数据 是接收中断吗 存串行口接收到的数据 将收到数据串行发送 是发送中断吗 清发送中断标志 恢复现场数据 中断返回 a 主程序流程图 b 中断服务程序流程图 Y N Y N 根据流程图 编写参考程序如下 ORG 0000H AJMP START 转移到初始化程序 START ORG 0023H 串行口中断入口 AJMP CKZD 转移到串行口中断服务程序 CKZD ORG 0030H 初始化程序入口 START MOV 40H 00H 给发送数据单元送立即数 01H MOV SCON 50H 串行口方式 1 初始化 MOV TMOD 21H 定时器 T1 初始化 MOV TL1 0F4H 串行口方式 1 波特率为 2400 MOV TH1 0F4H SETB EA 开中断总允许 SETB ES 开串行口中断 SETB TR1 开定时器 T1 MAIN SJMP 等待接收 发送完成 CKZD 中断服务子程序 PUSH ACC 保存现场数据 JNB RI CKZD1 不是接收中断则转移到 CKZD1 MOV 40H SBUF 是接收中断 将收到数据送 40H 单元 CLR RI 清 RI 为下次接收准备 CLR TI 由老师与 同学共同 进行程序 编写 简明介绍 多机通信 原理 只 要同学了 解多机通 信的原理 MOV SBUF 40H CKZD1 JNB TI CKZD2 不是发送中断则转移到 CKZD2 CLR TI 是发送中断 则清 TI 为再次发送准备 CKZD2 POP ACC 恢复现场数据 RETI 中断返回 END 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 9 10 所示 N 个从机各有一个地址码 地址码是识别从机身份的标志 主 机发送的信息可传送到各个从机或指定的从机 各从机只能发 送信息到主机 多机通信原理如下 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 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 任务任务 2 双机通信电路的硬件 软件设计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 掌握相关指令的使用 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 相关指令学习 4 应用程序流程图绘制 5 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 老师和同 学共同讨 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 对各组成部分进行设计 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 二 应用程序编写 1 指令复习 请将下面每条指令举个应用例子 MOV A Ri A Ri PUSH direct 将 direct 中的内容压入堆栈 RL A 将 A 中数据循环左移 1 位 INC Rn Rn Rn 1 CJNE Rn data rel 比较不相等则转移 相等则顺序执行 SETB bit bit 1 CLR bit bit 0 JNB bit rel bit 位为 1 则转移 为 0 则顺序执行 2 指令学习 1 数据传送类指令 MOV Ri A Ri A MOV direct Ri direct Ri MOV Ri direct Ri direct 举例 设 A 26H 30H 66H R0 31H R1 32H 分析下列指令的执行结果 MOV R0 A MOV 30H R0 MOV R1 30H 执行后 30H 26H 31H 26H 32H 26H A R0 R1 中内容不变 温馨提示 数据传送指令中 间接寻址指令比较难掌握 但 应用程序中还是经常使用 希望同学们多加练习 3 乙机接收程序设计 根据项目要求 程序编写应分别编写甲机的发送程序和乙机 和接收程序 乙机接收程序与例 9 1 类似 下面同学们和我一 起来编写接收程序 乙机的接收采用中断方式 参考程序如下 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 通过提问 或讨论方 式由同学 进行使用 练习 对各条指 令进行讲 解并举应 用例子 由老师和 同学一起 编写 在老师引 导下由同 ORG 0000H AJMP START 转移到初始化程序 START ORG 0023H 串行口中断入口 AJMP CKZD 转移到串行口中断服务程序 CKZD ORG 0030H 初始化程序入口 START MOV R0 30H 接收数据缓冲区首地址送给 R0 MOV SCON 50H 串行口方式 1 初始化 MOV TMOD 21H 初始化定时器 T1 方式 2 串行口波特率设 置 MOV TL1 0F4H MOV TH1 0F4H SETB EA 开中断总允许 SETB ES 开串行口中断 SETB TR1 开定时器 T1 MAIN SJMP 等待接收数据 CKZD PUSH ACC 保存现场数据 MOV R0 SBUF 将收到的数据送到数据缓冲区 CLR RI 清 RI 为再接收数据准备 MOV P1 R0 将收到数据输出显示 INC R0 缓冲区地址加 1 CJNE R0 40H CKZD1 缓冲区地址不到 40H 则转移到 CKZD1 MOV R0 30H 重置缓冲区首地址 CKZD1 POP ACC 恢复现场数据 RETI 中断返回 END 4 甲机发送程序流程图设计 甲机的发送采用查询方式 发送程序的流程图如图 93 所示 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 开始 置发送数据首地址 将0 15分别送给30H 40H 单元 置定时器T1为方式2定时 置定时器初值确定串行口 波特率 开定时器 置串行口方式1 置发送数据首地址 开始串行发送吗 启动串行发送 发送完成了吗 清发送中断标志 发送数 据缓冲区地址加1 16个数据发完了吗 Y N Y N Y N 延时等待乙机数据处理 5 甲机发送程序设计 根据流程图编写程序 参考程序如下 S1 EQU P1 0 ORG 0000H AJMP START 转移到初始化程序 START ORG 0030H 初始化程序入口 START MOV R0 30H 发送数据首地址送到 R0 CLR A ST1 MOV R0 A 将依次加 1 的数据送到数据缓冲区 INC R0 数据缓冲区地址加 1 INC A CJNE R0 40H ST1 数据缓冲区置数未完则转移到 ST1 MOV TMOD 21H 初始化定时器 T1 串行口波特率设置 MOV TL1 0F4H MOV TH1 0F4H SETB TR1 开定时器 T1 在老师引 导下与同 学一起完 成应用程 序设计 MOV SCON 50H 串行口初始化 MAIN MOV R0 30H 发送缓冲区首地址送给 R0 MAIN1 JB S1 MAIN1 开始发送吗 MOV SBUF R0 将数据缓冲区数据串行发送 MAIN2 JNB TI MAIN2 等待发送完成 CLR TI 清 TI 为下一次发送准备 INC R0 缓冲区地址加 1 LCALL YS 调用延时子程序 CJNE R0 40H MAIN1 缓冲区数据未发送完则转移到 MAIN1 AJMP MAIN 转移到 MAIN YS MOV R7 2 延时子程序 YS1 MOV R6 200 YS2 MOV R5 250 YS3 DJNZ R5 YS3 DJNZ R6 YS2 DJNZ R7 YS1 RET END 6 讨论应用程序可否进行修改 是否需要去抖动处理 时间允许 时 可由 同学对应 用程序进 行优化设 计 课堂小结1 双机通信电路设计 2 相关指令学习 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 技能反复训练与思考题 2 题 任务任务 3 单片机双机通信电路的计算机仿真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 熟练相关指令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 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 asm 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 在 OutPut 页面 勾选 Creat Hex file 用于生成可执行 代码文件 可以用编程器写入单片机芯片的 HEX 格式文件 文 件的扩展名为 HEX 选项 4 编译 连接 在设置好工程后 即可进行编译 连接 点击 Build target 利用多媒 体或机房 相关软件 进行操作 演示 讲 解个步骤 的含义 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 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 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 任务任务 4 单片机双机通信电路的制作与调试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