单片机原理及应用全书教案.docx
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1、单片机原理及应用全书教案 课题;任务1 认识单片机教学目标(知识、能力、情感);知识目标: 1、能知道什么是单片机 2、能明白单片机的作用3、能说出单片机的组成能力目标: 培养学生的学习单片机的基本能力情感目标: 通过本次课培养学生的基本能力和激发学生的学习兴趣,做到导入新课程的作用。教学重点与难点;教学重点:1、 单片机的组成2、 单片机的设计开发方法与步骤教学难点:1、 单片机的应用2、 单片机的设计与开发方法教学方法(教具); 讲授法、演示法 ,举例法,任务驱动法,网络教学法,课型; 1、理论课;2、复习课。课时; 2课时教学步骤与内容(板书计划); 组织教学:(10分钟)1、 检查学生
2、人数,强调课堂纪律和要求,自我介绍。2、 学生分组。 2、本课程的介绍。 课程讲授:(70分钟) 内容导入: 展示单片机作品,引出单片机是什么,单片机可以做什么,做到课程内容导入的目的 由计算机的基本组成到单片机的概念与组成。内容讲授:(讲授法)一、计算机的基本组成。 计算机的主要由哪些部分组成,每部分的作用(小组讨法) 输入设备运算器输出设备控制器内存 匈牙利籍数学家冯诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月,他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想,进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。讨论:硬件系统与软件系统 二、单片机的
3、概念及组成1、单片机的概念单片机是一块集成电路芯片上集中了控制器,存储器,运算器和输入输出端口的单片微型计算机。学生上查询单片机的相关知识2、单片机的基本组成。 讨论:1、CPU的作用。 2、ROM与RAM的区别。 3、单片机的发展 (1)处理器的位数由4位到现在的16位。 (2)单片机的价格越来越便宜。 (3)单片机的功能越来越强大,应用领域越来越广。 (4)单片机的存储容量越来越大,存储越来越方便。 (5)单片机的耗电量越来越小。讨论:CPU的位数的是的是什么。 4、单片机的发展 (1)处理器的位数由4位到现在的16位。 (2)单片机的价格越来越便宜。 (3)单片机的功能越来越强大,应用领
4、域越来越广。 (4)单片机的存储容量越来越大,存储越来越方便。 (5)单片机的耗电量越来越小。三、常用单片机的型号(举例法)学生上网查询常用单片机的型号(1)MCS51单片机(2)MSP430单片机(3)PIC 单片机(4)AVR单片机(5)飞思卡尔单片机四、单片机的应用 1、单片机在数据处理中的应用 2、单片机在工业控制中的应用 3、智能化仪器仪表 4、家用电器 5、单片机的在汽车中的应用课堂练习: 完成任务1课堂练习题 (空间教学)教学小结:1 、计算机与单片机有何区别? 2 、单片机主要有哪几部分组成? 作业布置:1、 根据学生学习手册完成任务1工单。(空间教学)2、 观看任务1教学视频
5、。(教学后记) No 2 教案用纸 课题;计算机中的数制和编码教学目标(知识、能力、情感);知识目标: 1、了解计算机中数和编码 2、掌握数制之间的相互转换方法 3、掌握原码,反码,补码的转换方法能力目标: 培养学生的学习单片机的基本能力情感目标: 通过本次课培养学生的基本能力和激发学生的学习兴趣,做到导入新课程的作用。教学重点与难点;教学重点: 1、掌握不同数制之间的转换方法 2、掌握原码,反码,补码的转换方法教学难点: 1、原码,反码,补码的转换方法教学方法(教具); 讲授法、演示法 ,举例法,任务驱动法课型; 1、理论课;2、复习课。课时; 2课时教学步骤与内容(板书计划); 组织教学:
6、(10分钟)3、 检查学生人数。4、 内容回顾。 课程讲授:(70分钟) 内容导入: 展示单片机作品,引出单片机是什么,单片机可以做什么,做到课程内容导入的目的 由计算机的基本组成到单片机的概念与组成。提问:常用的数制有那些。一、计算机中的数制数的后面加一字母。如B(binary)表示H进制数制,D(decimal)或不带字母表示十进制数制,H(hexadecimal)表示十六进制数制。提问:为什么要采用二进制,十六进制。 1二进制数和十六进制数间的相互转换 二进制整数转换为十六进制数,只需从右向左将二进制数分为每4位1组,每组用1位十六进制数表示,左边不足4位应在左边加0,以凑成4位1组。如
7、:1 1111 1101 0110B 0001 1111 1101 0110B=1FD6H十六进制数转换为二进制数,只需用4位二进制数代替1位十六进制数即可。如:3AC8H=0011 1010 1100 1000B 2.十六进制数转换为二进制数用4位二进制数代替1位十六进制数即可。如:3AC8H=0011 1010 1100 1000B 3.十六进制数和十进制数间的相互转换 1F3DH=(40961)+(25615)+(163)+(113)=40963840+48+13=7997 4.十进制整数转换为十六进制数可用除16取余法。 即用16不断地去除待转换的十进制数,直至商等于0为止。将所得的各
8、次余数,依倒序排列,即可得到所转换的十六进制数。如下式所示: 即 38947 =9823H练习:学生进行数制方面转换的练习。二、 符号数的表示法1. 机器数与真值(1)机器数:在计算机中,常用数的符号和数值部分一起编码的方法表示符号数,较常用的有原码、反码和补码表示法。这几种表示法都将数的符号数码化。机器中编码表示的数,正号用“0”表示,负号用“1”表示(2)真值:数值连同符号“”或“”称为机器数的真值。一般书写中的数。 把机器数的符号位也当做数值的数,就是无符号数。 为了表示方便,常把8位二进制数称为字节,把16位二进制数称为字,把32位二进制数称为双字。对于机器数应将其用字节、字或双字表示
9、,所以只有8位、16位或32位机器数的最高位才是符号位。 1. 原码:机器数的原始表示,如: 4原00000100 4原10000100 2. 反码:正数的反码与原码相同;负数的反码由原码转换得到,符号位不变,数值位按位取反 4反00000100 4反11111011 3. 补码:正数的补码与原码相同;负数的补码有两种求法方法一:把一个数连同符号位按位取反后再加1,可以得到该数的补数。 4补00000100 4补11111100方法二:把与其绝对值相等的正数从最低位向最高位扫描,保留直至第一个“1”的所有位,以后各位按位取反 4补11111100例:X=64-10=64+(- 10)X补=64
10、补+-10补64补=40H=0100 0000B10补=0AH=0000 1010B-10补=1111 0110B(3)在微型机中,凡是符号数一律是用补码表示的。一定要记住运算的结果也是用补码表示的 三、二进制数的算术运算1无符号数的运算元符号数实际上是指参加运算的数均为正数,且整个数位全部用于表示数值。n位无符号二进制数的范围为0(2n-1)。 (1)两个无符号数相加 127160=7FH0A0H为了区分数字和符号,写字母开头的十六进制数,前面应添加一个0。 0111 1111 + 1010 0000 10001 1111 =11FH=2561615=287 (2)两个无符号数相减,被减数大
11、于或等于减数,无借位,结果为正;被减数小于减数,有借位,结果为负。如: 192-10=0C0H-0AH 1100 0000 - 0000 1010 1011 0110 =B6H=1766=182反过来相减,即10192,运算过程如下: 0000 1010 - 1100 000 1 0100 1010 = -B6H=-182由此可见,对无符号数进行减法运算,其结果的符号用进位来判别:CF=0(无借位),结果为正;CF=1(有借位)结果为负(对8位数值位求补得到它的绝对值)。 教学小结;(5分钟) 引导学生对本次课的内容进行小结,回顾本次课的教学重点(1) 不同进制在单片机中的应用。(2) 数制转
12、移总结。 作业布置。 超星MOOC作业(教学后记) 本次课主要是对单片机的基础知识的学习,主要数制的转换,对于二进制和十六进制的转换熟悉程序不够,因为本内容对单片机的学习非常重要,所以需要加强练习。 No 1 教案用纸 课题;任务3 单片机端口使用教学目标(知识、能力、情感);知识目标: 1、能知道MCS51单片机的结构 2、能记住MCS-51单片机引脚的功能3、能说出MCS-51单片机的内部资源能力目标:培养学生的学习单片机的基本能力情感目标: 通过本次课培养学生的基本能力,团队协作能力,激发学生的学习兴趣, 教学重点与难点;教学重点: 1、单片机的引脚功能 2、单片机的内部资源教学难点:
13、熟记单片机的引脚功能。教学方法(教具); 讲授法、演示法 ,举例法,任务驱动法课型; 1、理论课;2、新授课课时; 2课时教学步骤与内容(板书计划); 组织教学:(5分钟)1、检查学生人数,强调课堂纪律和要求。 2、上节课内容回顾。 课程讲授:(70分钟) 课程导入:由单片机LED灯控制实例引出单片机结构及引脚的内容。内容讲授:一、51单片机的基本组成MCS-51系列单片机的内部结构图如图所示 (演示法)(1)8位CPU(2)片内程序存储器(3)片内数据存储器(4)4个并行I/O口P0P3(5)两个定时/计数器(6)5个中断源(7)一个全双工串行I/O口(8)片内时钟振荡器学生查询串行通信与并
14、行通信的区别,举例说明常用的串行通信与并行通信 讨论:USB口采用的是什么通信(小组讨论)二、MCS-51系列单片机的引脚定义及功能 MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路1、电源引脚VSS:(40脚)地线。VCC:(20脚)+5 V电源 2、时钟电路引脚 XTAL1和XTAL2:外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。 3、控制信号引脚 ALE:地址锁存控制信号。在系统扩展时,ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来,以实现低位地址和数据的隔离。此外,由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲,因
15、此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。:外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM时,有效(低电平),以实现外部ROM单元的读操作。:访问程序存储控制信号。当信号为低电平时,对ROM的读操作限定在外部程序存储器;当信号为高电平时,对ROM的读操作是从内部程序存储器开始,并可延至外部程序存储器。RST:复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效,用以完成单片机的复位初始化操作。2) 信号引脚的第二功能由于工艺及标准化等原因,芯片的引脚数目是有限制的。例如,MCS-51系列把芯片引脚数目限定为40条,但单片机为实现其功能所需要的信号数目(1) P3口线的第二功能。P3的8条口线
16、都定义有第二功表2.1 课堂测试与练习 (小组讨论)五、答疑 (5分钟) 对学生本次课程学习中存在的问题进行解答。教学小结;(5分钟) 引导学生对本次课的内容进行小结,回顾本次课的教学重点1、 单片机的主要组成2、单片机的引脚功能作业布置。(5分钟) 完成作业工单3 (教学后记) 教案用纸 课题;MCS-51系列单片机的存储器结构(一)教学目标(知识、能力、情感);知识目标:1、掌握单片机的存储器分类2、掌握单片机存储器的结构能力目标:培养学生的学习单片机的基本能力情感目标: 通过本次课培养学生的基本能力,团队协作能力,激发学生的学习兴趣, 教学重点与难点;教学重点: 1、单片机的引脚功能 2
17、、单片机的内部资源教学难点: 熟记单片机的存储器的分类及每部分的作用。教学方法(教具); 讲授法、演示法 ,举例法,任务驱动法课型; 1、理论课;2、新授课课时; 2课时教学步骤与内容(板书计划); 组织教学:(5分钟)1、检查学生人数,强调课堂纪律和要求。 2、上节课内容回顾。 课程讲授:(70分钟)内容回顾:1、单片机的引脚功能 2、单片机的内部结构课程导入:从程序下载软件中观察程序生成的代码,讨论代码如何存储在单片机中引出本次教学内容。(举例法,讨论法) 一、单片机存储器结构的特点 (1)程序存储器和数据存储器截然分开,各有自己的寻址系统,控制信号和特定功能。 (2)程序存储器和数据存储
18、器,内部存储器和外部存储器,位地址和字节地址都是从零开始编址,地址上有重叠,通过不同的指令和控制信号来区分。 (3)工作寄存器由RAM组成,IO接口采用与存储器对应方式。 (4)具有一个功能很强的布尔处理器二、8051单片机存储器组织结构 (演示法)1、程序存储器。 对于8051来说, 程序存储器(ROM)的内部地址为 0000H0FFFH, 共 4 KB; 外部地址为 1000HFFFFH, 共 60 KB。 当程序计数器由内部 0FFFH执行到外部 1000H 时, 会自动跳转对于 8751 来说, 内部有 4 KB的EPROM, 将它作为内部程序存储器; 8031 内部无程序存储器, 必
19、须外接 8031 最多可外扩 64 KB程序存储器, 其中 6 个单元地址具有特殊用途, 是保留给系统使用的。0000H是系统的启动地址, 一般在该单元中存放一条绝对跳转指令。0003H、000BH、 000BH、001BH和 0023H对应 5 种中断源的中断服务入口地址。2、数据存储器 (1)、外部数据存储器 外部数据存储器以16位DPTR和Ri内容作为地址指针,可寻址64KB空间.用MOVX指令. (2)、内部数据存储器 (1) 通用工作寄存器区 (2) 可位寻址区(3) 数据缓冲区课堂测试与练习 (小组讨论)三、答疑 (5分钟) 对学生本次课程学习中存在的问题进行解答。教学小结;(5分
20、钟) 引导学生对本次课的内容进行小结,回顾本次课的教学重点 1、存储器的分类2、程序存储器的结构作业布置。(5分钟) 超星MOOC在线测验(教学后记) 通过本次课使学生掌握了单片机的内部寄存器功能等知识,由于涉及到了单片机的内部结构部分较抽象,所以需要提醒学生多加注意才能掌握 教案用纸 课题;MCS-51系列单片机的存储器结构(二)教学目标(知识、能力、情感);知识目标:1、 掌握单片机特殊功能寄存器的功能 2、掌握常用特殊功能寄存器的使用能力目标:培养学生的学习单片机的基本能力情感目标: 通过本次课培养学生的基本能力,团队协作能力,激发学生的学习兴趣, 教学重点与难点;教学重点: 1、单片机
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