项目2单片机应用技能实训(C语言)教案

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单片机应用技能实训（C语言）教案一项目2

项目2广告灯电路制作

任务1MCS-51单片机I/O端口及C语言相关指令

一、案头

任务MCS-51单片机并行接口及C语言相关指令

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、单片机应用制作成品

课前准备

教学目标1、了解MCS-51单片机并行接口的结构。

2、掌握MCS-51单片机并行接口的使用方法。

3、掌握项目相关C语言指令的作用及使用方法。

教学重点1、MCS-51单片机并行接口的使用方法。

2、项目相关C语言指令的作用及使用方法。

教学难点1、MCS-51单片机并行接口结构原理。

2、项目相关C语言指令的灵活使用。

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P。口结构原理，重点学习P。口的

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使用方法。

3、P1〜P3口结构原理及使用方法。

4、项目相关C语言指令的作用及使用方法。

教学后记

二、教学实施过程

实施环教学内容导学方

节法

组织教1、检查学生出勤情况并做好记录。互动交

学2、调整学生的注意力，为上课作准备。流

复习提1、MCS-51单片机由哪几部分组成？提问导

问2、MCS-51单片机有多少个I/O口引脚？思

导入夜晚的商业街上，各种各样的广告彩灯光彩夺启发学

目，变幻无穷，非常好看。那么功能强大的单片习积极

机是否能完成广告彩灯的控制任务呢？本项目性

的任务就是制作一个用单片机控制的广告灯电

路。为完成项目制作，先进行相关基本知识的学

习。

讲授新一、MCS-51单片机并行接口使用多

课1、P0口的结构和工作原理媒体展

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P0口每一位的结构如图2-2所示，它由一个示图

输出锁存器，上下两个三态缓冲器，一个输出驱2-2o

动电路和一个输出控制电路组成。参照图

图2-2P0口的结构

2-2介

从P0口输出数据的方法有两种，一种是执行

绍其工

以P0口为目的操作数的数据传送指令来实现，

作原理。

另一种是执行以P0口位为目的操作数的位操作

说明为

指令来实现。分别举例如下：

什么接

P0=0x66;//将立即数66H送至！JP0口

上拉电

P0_0=。；//将P0.0清。。

阻，输入

P0口的主要功能如下：

数据为

(1)作为通用I/O端口输出数据。使用时注

什么是

意外接上拉电阻。该功能在前面已介绍过。

先写lo

(2)作为通用I/O端口输入数据。在输入数

使用多

据时，要先向锁存器写“1”。

媒体展

(3)扩展外部设备时，作为低8位地址线和8

示图

位数据线分时复用。

2-13,

2、P1口的结构和工作原理

重点介

P1口每一位的结构如图2-13所示。由P1口

绍使用

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的结构图可以得知Pl口的主要功能是：方法。

(I)作为通用I/O端口输出数据。由于P1同上

口已有内部上拉电阻，输出数据时不必外接上拉同上

电阻。相关指

(2)作为通用I/O端口输入数据。在输入数令作为

据时，要先向锁存器写“1”。重点进

图2-13图2-14

行讲授,

3、P2口的结构和工作原理

除教案

P2口的位结构如图2-14所示，P2口的主要

中的举

功能是：

例之外,

(1)作为通用I/O端口输出数据。输出数据

还要再

时可以不外接上拉电阻。

通过更

(2)作为通用I/O端口输入数据。在输入数

多的例

据时，要先向锁存器写“1”。

子让学

(3)系统扩展外部设备时，作为高8位地址

生练习

总路线使用。

以达到

4、P3口的结构和工作原理

理解和

灵活运

用指令

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编写程

L履“8L._.,il

—■O—EJ_|埠序的目

—」£-；.图2-15的。

P3口的位结构如图2-15所示，P3口的主要对

功能如下：while

(1)作为通用I/O接口输出数据，输出数据语句也

时可以不外接上拉电阻。耍根据

(2)作为通用I/O接口输入数据。同样，在学生的

输入数据时，要先向锁存器写“1”。理解情

(3)每位都有专有的第二功能(替代的输入或况进行

输出)。相适应

二、项目相关C语言指令的举例

下面我们进行C语言相关知识的介绍，以便顺说明。

利地编写项目应用程序。

1、KeilC的预处理命令

预处理命令是指先经过预处理处理器处理过

后，才进行编译的命令。通常，预处理命令放在

整个程序的开头。

(1)文件包含命令

#include是一个文件包含命令，其功能是将

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一些必要的头文件加入到程序体中。例如：

#include〈reg5Lh〉〃将头文件reg51.h加入

到程序体中。

（2）宏定义命令

^define是一个宏定义命令，它常用来指定

常数、字符串或者宏函数的代用标识符。其指令

格川口下。

#define代名词常数（字符串或者宏函数）

例如：

#defineoutputsPO//定义使用outputs代替

POo

定义后，当程序中用P0口输出时，如P0=0xFF

就可以用cutputs=OxFF代替。

2、KeilC的循环指令

当我们需要将程序流程控制在某个指定的循

环里面时，就会用到循环指令，直到符合指定的

结束条件才会结束循环。KeilC提供了for语句、

while语句、do-while语句几种循环指令。

（1）计数循环

for语句是一个计数循环语句，其格式如下。

for（表达式1；表达式2;表达式3）

（

语句；

•••

）

其中表达式1是循环的初始值，表达式2是判

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断的条件，表达式3是循环变量增值，其中丁

为分隔符，不能被省略。举例说明一下。

for(inti=0;i<8;i++)

(

••♦

}

该语句先给i置。，大括号中的语句循环执行

8次后，i不小于8,循环结束。当循环语句中

的条件判断部分缺省时，无论另外两个表达式怎

样，这个for循环语句成为死循环。

若该循环只需要执行一条指令时，可省略大括

号。例如：

for(inti=0;i<8;i++)

PO=1,//0二1循环执行8次。

若循环未达到跳出条件而需要强制跳出时，可

在循环内加入其他条件和break指令。例如：

for(inti=0;i<8;i++)

(

•••

if(sw==O)break;//当sw=O时，跳出循环

体。

•••

}

(2)前条件循环

while语句将判断条件放在语句开始，称为前

条件循环，其特点是先判断再执行。使用格式如

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下：

while(表达式)

(

语句；

••♦

}

其中表达式是循环语句的判断条件，当条件满

足时，循环执行大括号中的语句；当条件不满足

时，循环结束。当表达式条件始终满足时，该语

句成为无限循环。

与for循环语句一样，若大括号内只有一条指

令，则可以省略大括号。若循环未达到跳出条件

而需要强制跳出时，可在循环内加入其他条件和

break指令,

(3)后条件循环

dowhile语句将判断条件放在后面，称为后条

件循环，其特点是先执行再判断。格式如下：

do{

语句；

•••

}while(表达式)；

在这个循环语句里，会先执行一次循环后，再

判断表达式条件是否成立，若成立则继续执行循

环体语句，若不成立则跳出该循环语句。

三、指令周期与延时估算

1、几个概念

(1)时钟周期：单片机时钟振荡电路的振荡

周期。

(2)机器周期：单片机执行一种基本操作所

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用的时间，1个机器周期等于12个振荡周期。

(3)指令周期：单片机执行一条指令所用的

机器周期数。

设单片机系统晶振频率fSoc=6MHz,则机器周

期为：

机器周期=7匚乂12=」南>12=2Q

fsoc6x10

2、延时程序的延时时间粗略计算

根据for语句和while语句的特点，我们可以利

用它们编写简单的延时程序，来满足粗略的延时

要求。以6MHz晶振为例。

(1)利用for语句进行简单延时。

Voiddelay(intx)

{

inti,j;

for(i=0;i<x;i++)〃计数x次，延迟约xms

for(j=0;j<60;j++);//计数60次,延迟

约1ms

}

(2)利用while语句进行延时。

Voiddelay(unsignedchari)

(

while(―i);〃约延迟i*4?s

}

一般来说，我们用for语句来进行相对较长的

时间延迟，而用while语句来进行时间相对较短

的延迟。

课堂小1、MCS-51单片机并行接口结构原理及使用

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结方法。P0口用于输出时，注意外接上拉电阻，

P1-P3口可直接用于输出。P0-P3口用于输入

时，要先向端口写1再输入。

2、相关C语言指令：ftinclude命令、#define

命令、for语句、while语句。

3、指令周期与延时估算。

课后作自我测评1题、2题、3题、4题。

业

任务2广告灯电路的硬件、软件设计

一、案头

任务广告灯电路的硬件、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

教学用具多媒体教学资源课件、单片机应用制作成品

课前准备

教学目标1、掌握单片机并行接口用于输出时与外部电路的连接方

法。

2、了解发光二极管工作原理，理解广告灯电路构成，掌

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握单片机控制广告灯电路的整体构成。

3、理解应用程序的一般结构，掌握广告灯程序的编程思

路。

4、理解程序流程图的作用，掌握流程图的画法。

教学重点1、单片机并行接口用于输出时与外部电路的连接及整体

电路构成。

2、应用程序的的编程思路。

教学难点1、对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、使用发光二极管模拟广告灯，复习发光二极管特点。

2、I/O端口控制发光一极管接线方法、亮火控制原理及

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、应用程序的一般结构。

5、广告灯电路程序设计。

6、程序流程图绘制。

教学后记

二、教学实施过程

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实施环教学内容导学方

节法

组织教1、检查学生出勤情况并做好记录。互动交

学2、调整学生的注意力，为上课作准备。流

复习提1、将单片机P。口用于输出时，需要注意什么？提问导

问2、发光二极管的特点？思

导入经过前面的相关知识学习，我们已经可以设计启发学

制作发光二极管广告灯电路了，下面我们根据发习积极

光二极管特点及所学相关知识来设计广告灯电性

路。首先看发光二极管与单片机的连接方法。

老师直接在

讲授新一、广告灯电路设计

黑板上绘

制。

课1、发光二极管与单片机的连接老师和同学

共同完成电

由于单片机端口输出高电平时的驱动能

I/O路原理图设

计

力较小，所以常使用低电平驱动方式，即将发光

由同学选

择，老师指

二极管通过限流电阻接于电源正极和单片机

导。

在老师引导

端口引脚之间，如图所示。当端口输出。

I/O下与同学一

起完成应用

时，发光二极管点亮，当端口输出时，发光二

1程序设计。

对于流水灯

极管熄灭。

效果程序主

要由学生来

2、广告灯电路原理图设计完成设计。

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时间允许

根据上述接线原理，可设计出由。口输出控

P时，可由同

学设计其它

制个发光管模拟广告灯的电路原理图。

8广告变化程

广告灯电路原理图序。

可用多媒体

、元件选择

3展示图

217,时间

本项目涉及到的元件选择主要有发光二极管

允许可画在

黑板上。

和限流电阻两种元件。

发光管的选择主要考虑颜色、亮度和直径；限

流电阻的选择依据是发光管的工作电压和工作

电流。请同学们来选择。

二、应用程序设计

1、项目程序设计

考虑到本项目要求广告灯有的两种变化效果，现

设计第一种变化为8个彩灯反复亮火，第二种为

流水灯效果。参考程序如下：

(1)控制8个彩灯反复亮火

#include〈reg51.h>//定义8051寄存器的

头文件

voiddelay(int);〃声明延时函数

/******以下是主程序***************/

main()//主程序开始

POOxFF;//给P0口赋初值，全灭

while⑴//进入死循环

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1

P0=〜PO;//PO口取反

delay(500);//延时约0.5s(6MHZ

晶振)

j

"/主程序结束

/*******以下是延时子函数************/

voiddelay(intx)//延时函数开始

(

inti,j;〃声明变量i,j

for(i=0;i〈x;i++)//计数x次，延迟约xms

(6MHZ晶振)

for(j=0;j〈60;j++);//计数6。次，延迟约1ms

(6MHZ晶振)

}//延时函数结束

(2)控制8个彩灯产生流水灯效果

2、应用程序的基本结构

为了使应用程序清晰明了，方便编写和修改，

我们通过本项目8个彩灯反复亮火的例程来说

明一下应用程序的基本结构。

#includevreg51.h>//预处理命令，定义

8051寄存器的头文件

voiddelay(int)，/声明延时子函数

main()//主函数

••♦

while⑴//while循环

{

•••

delay(500);〃在主函数中调用延时子

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程序

)

f

voiddelay(intx)//延时子程序

(

inti,j;//声明整型变量i,j

}

(1)一个c语言源程序可以由一个或多个源

文件组成。每个源文件可以由一个或多个函数组

成。

(2)一个源程序不论由多少个文件组成，都

有一个且只有一个main。函数即主函数。在对

程序进行编译时，编译程序会找到main。函数

作为程序的入口来编译程序。

(3)源程序中可以有预处理命令(〃#include〃

命令只是其中的一种)，预处理命令通常放在源

文件或源程序的最开始头。

(4)每个声明以及每一个语句都必须用分号

结尾。但预处理命令，函数头和大括号〃。〃后不

可以有分号。标不符、关键字之间必须至少加一

个空格来间隔。

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C程序的结构相对比较灵活，在学习的过程中

会详细了解到它的构成。

三、程序流程图绘制

对于较简单的程序，经过构思后，可以直接编

写源程序，而对于较复杂的程序设计，往往不能

直接完成源程序的编写，为了能把复杂的工作条

理化、直观化，通常在编写程序之前先设计流程

图。所谓流程图，就是用矩形框、菱形框和半圆

弧形框来表示求解某一特定问题或实现某一特

定功能的步骤或过程。这些矩形、菱形、半圆弧

开框通常用箭头线连接起来，以表示实现这些步

骤或过程的顺序，这样的图形称为流程图。

有了流程图以后，就可以按流程图中提供的步

骤或过程选择合适的指令，一步一步地编写程

序。例如软件延时子程序流程图如图2-17所示。

图2-17延时子程序流程图

课堂小1、发光管凫灭控制方法。

结2、广告灯电路整体构成。

3、应用程序的一般结构。

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4、广告灯电路应用程序设计。

5、程序流程图绘制。

课后作自我测评5题、6题。

业

任务3广告灯电路的计算机仿真

一、案头

任务广告灯电路的计算机仿真

授课时间年月日授课班

级

教学形式老师演示、学生授课时2课时

练习数

教学用具教学资机房、多媒体、相关课件

源

课前准备

教学目标1、广告灯电路的计算机仿真验证。

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、熟练相关指令的使用及广告灯电路应用程序。

教学重点1、提高工具软件的使用熟练程度。

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2、广告灯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进行程序编译步骤。

3、课件演示广告灯电路运行效果。

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

二、教学实施过程

实施环教学内容导学方

节法

组织教1、检查学生出勤情况并做好记录。互动交

学2、调整学生的注意力，为上课作准备。流

复习提1、proteus基本操作有哪几步？提问导

问2、用keil进行程序汇编有哪几步？思

导入展示在上次课完成的广告灯电路原理图。接下启发学

来我们就要用计算机仿真验证电路设计的正确习积极

性和运行效果。性

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精心整呷

讲授新一、使用proteus绘制仿真电路图的步骤利用多

课1、将所需元器件加入到对象选择器窗口媒体或

广告灯电路硬件如图2-4所示。AT89S51用机房相

AT89c51代替，红色发光二极管、黄色发光二关软件

极管、绿色发光二极管的英文符号分别是进行操

“LED-RED"、“LED-YELLOW”、作演示。

“LED-GREEN";电阻、电容、电解电容、按讲解各

键、晶振的英文符号分别是“RES”、“CAP”步骤的

“CAP-ELEC”、“BUTTON”、“CRYSTAL”。含义。

图2-4广告灯电路原理图

讲解各

2、放置元器件至图形编辑窗口

步骤的

3、移动、删除对象和调整对象朝向

含义。完

4、放置电源及接地符号

成程序

5、元器件之间的连线

编译后,

6、编辑对象的属性设置元件参数

展示仿

二、使用keil进行程序汇编的步骤

真效果。

1、源文件的建立

点击菜单“File—New…”或者点击工具栏的

新建文件按钮图，即可在项目窗口的右侧打开一

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个新的文本编辑窗口，在该窗口中输入C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asm

2、建立工程文件

点击“Project—NewProject…”菜单，出现

一个对话框，要求给将要建立的工程起一个名

字，-O

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Target1,弹出下拉菜单，点击

Optionfortarget'targetl'即出现对工程设

置的对话框。

设置对话框中的OutPut页面，这里面也有多

个选择项，其中CreatHexfile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目标

文件，文件的扩展名为.hex）,默认情况下该项

未被选中，如果要写片做硬件实验，就必须选中

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该项，这一点是初学者易疏忽的，在此特别提醒

注意。

4、编译、连接

在设置好工程后，即可进行编译、连接。点

击Buildtarget按钮国，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、单片机控制广告灯电路的仿真验证。

2、观察现实中广告灯的变化情况，通过改写

程序，完成不同的灯光效果。比一比，看谁制作

的变化效果又多又好。

3、本项目中采用低电平驱动，是否能采用高

电平驱动，试一试，想想为什么？

课堂小1、proteus的基本操作步骤。

结2、keil的操作步骤。

3、单片机控制广告灯电路的仿真验证。

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课后作技能反复训练与思考题2题、4题。

业自我测评7题。

任务4广告灯电路的制作与调试

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、老授课时2课时

师指导数

教学用具万用表、电烙铁等教学资实训设备、最小应用系统

源制作成品

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、掌握单片机控制广告灯电路构成及硬件、软件调试。

来源网络，仅供个人学习参考

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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、掌握单片机控制广告灯电路构成及硬件、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、单片机控制广告灯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

实施环教学内容导学方

节法

组织教1、检查学生出勤情况并做好记录。互动交

学2、调整学生的注意力，为上课作准备。流

来源网络，仅供个人学习参考

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复习提1、单片机最小应用系统用到了哪些外围元件？提问导

问2、按键的测试方法？思

导入强调操作纪律及操作安全注意事项。简单介绍发启发学

光管测试方法，项目硬件制作的步骤，期望同学习积极

们能在2学时中见证我们的设计成果。由学生分性

组展开实际操作。建议每组2个，最好每组不超

过3人。

项目制一、认识项目相关元件及元件测试学生分

作本项目制作在项目1基础上完成（上次没有完组进行

成的，加快速度赶上）。本项目的相关元件除项动手制

目1所用元件外，增加了一些电阻和发光管。由作，老师

学生识别各相关元件并用万用表对相关元件进巡回指

行测试。导或示

二、元件布局设计及电路接线图范操作。

1、布局设计老师进

由学生依据电路原理图，并根据电路元件实际行巡回

进行电路布局设计。元件布局设计时应考虑方便指导，在

接线，并兼顾美观大方。项目1

2、绘