项目7单片机应用技能实训(C语言)教案

单片机应用技能实训单片机应用技能实训 C 语言语言 教案教案 项目项目 7 项目项目 7 单片机双机通信电路制作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 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 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 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 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 include unsigned char data a at 0 x40 unsigned char zz 在黑板上绘 制流程图 并通过对流 程图讲解 使学生理解 以下是初始化函数 void start zz 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 4 if 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 编写思路 由老师与同 学共同进行 程序编写 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 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 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 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 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 bp ap 在定义中直接赋值 例如 int data zh1 0 x30 将 0 x30 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 include sbit S1 P1 0 unsigned char disp buf 16 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 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 SBUF sr0 while TI 0 TI 0 以下是初始化函数 void start TMOD 0 x21 TL1 0 xf4 TH1 0 xf4 TR1 1 SCON 0 x50 以下是主函数 void main unsigned char i start while 1 sr0 for i 16 i 0 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 include unsigned char disp buf 16 void start 定义初始化函数 以下是中串行口中断函数 void series interrupt 4 unsigned char i 0 RI 0 ES 0 disp buf i SBUF P1 disp buf i i if i 16 i 0 ES 1 以下是主函数 void main start while 1 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 利用机房 相关软件 进行操作 演示 讲 解个步骤 的含义 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 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 复习项