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1、单片机应用技能实训 (C 语言)教案 项目 7项目 7 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

2、、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

3、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=2 SMODfsoc/64 （9-1）工作方式 1 和方式 3：波特率=2 SMOD（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）fsocx12M）（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-)(384xfscSOD4）当已知晶振频率和所

4、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

5、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。

6、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

7、 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：#includeunsigned char data a _at_ 0x40;unsigne

8、d 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 4if(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

9、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 TB

10、8 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

11、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

12、。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 P

13、1 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

14、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=0x30;/将 0x30 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

15、甲机发送程序流程图根据流程图编写程序如下：#includesbit S1=P10;unsigned char disp_buf16=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;

16、while(TI=0);TI=0;/*以下是初始化函数 */void start()TMOD=0x21;TL1=0xf4; TH1=0xf4; TR1=1;SCON=0x50;/*以下是主函数 */void main()unsigned char i;start();while(1)sr0=for(i=16;i0;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：#includeunsigned char disp_buf16;void start()；/定义初

17、始化函数/*以下是中串行口中断函数 */void series() interrupt 4unsigned char i=0;RI=0; ES=0;disp_bufi=SBUF;P1=disp_bufi;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

18、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

19、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

20、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

21、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

22、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、复习项目 3 电路结构及应用程序。3、对项目 3 成品进行运行试验。4、由两个小组之间进行通信电路连接。5、根据硬件电路实际对应用程序进行修改并进

23、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、项目 3 制作成品的功能如何？2、双机通信的电路连接如何？提问导思导入 强调操作纪律及操作安全注意事项。下面由两个小组结合，用项目 3 成品进行通信连接，编写应用程序进行难。期待同学们成功展示作品的时刻。启发学习积极性项目制作 一、项目 3 成品运行试验及调试1、分发给各小组项目 3 成品进行运行试验，若有问题则进行调试。2、打开项目 3 程序进行复习。二、分组进行项目 7 制作1、每两个小组结合为对子进行通信连接。一个设为发送，另

24、一个设为接收。2、各自编写相应应用程序并进行汇编。3、写入各自的单片机芯片应用程序进行运行实验。4、将写入程序进行交换验证运行效果。三、修改程序，完善功能双机通信实验成功后，再进行程序修改完善，以期能有更多的通信功能和效果。四、制作总结项目制作到今天，已经完成了 7 个项目的制作，请同学们进行各项目的制作总结，包括元件测试方法，电路构成及制作过程中出现的问题及解决方法。通过 7 个项目的制作，在相关单片机基本知识方面都学到了什么。学生分组进行动手制作，老师巡回指导或示范操作。项目制作小结1、双机通信的电路连接。3、应用程序编写及编译。4、程序写入与运行调试。课后作业 1、将项目制作调试时测试数据列表并分析。2、总结本项目制作中出现问题及解决方法。3、自我测评 7 题。