课 程 名 称:

20913404单片机原理及应用　

授 课 班 级:

电信2023级2班

主讲教师及职称:

赵家伟/副教授　

总 学 分 / 学 时:

1.5/48

教学环节

教学内容

教学过程与方法设计

设计意图

时间

安排

课程导入

电信类竞赛入手

教学大纲的讲解

【课程思政】

【科技前沿】

【师生互动】

【过程性评价】

5分钟

课程主体内容

一、单片机硬件资源

1.引脚功能

分布图如图P37 图3.2

2. 内部结构

结构图如图P41 图3.3

3.存储结构

（一）、程序存储器

（1）    片内 存储器 58K,0000H—E7FFH,

片外存储器：EEPROM

（2）    EA=1 先访问片内，           再访问片外。

EA=0 只访问片外

（3）    特殊的存储单元：0003-00BBH 24个中断源的中断服务入口地址表

         中断源入口服务地址固化，不能更改

         相邻的中断服务入口地址仅相隔8B

课堂互动：说明什么问题？

（二）、数据存储器

（1）片内存储器256B字节，结构图

（2）4组寄存器，32B,每组8B,每个单元使用R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7

（3）高128B字节单元，特殊功能寄存器和用户RAM均可使用，怎么区分访问的是哪一个寄存器呢？

答：通过不同的寻址方式来区分。用户区访问该区域的单元时，采用对于特殊功能寄存器，使用直接寻址方式

什么是直接寻址方式？在寻找操作数时，存放操作数的地址在指令中直接给出。通常地址使用符号地址表示。

（三）、特殊功能寄存器

（1）表

（2）每一个寄存器都有名称，寄存器的名称即该单元在内存中的符号地址，在访问时，直接使用寄存器名称。

例如：mov A,03H

4单片机的并行I/O端口

（一） P0口

（1）通用I/O口，准双向口，若想输出1，需要外接电路。

（2）外扩存储器时，地址总线的低8位，和数据的复用线。

（二）P1口

仅作为通用I/O口，不用上拉电阻

（三） P2口

（1）通用I/O口，不用上拉电阻

（2）外扩存储器时，地址总线的高8位

（四） P3口

（1）通用I/O口

（2）第二功能，通常使用第二功能。

总结：共性：都能作为I/O口

不同点：驱动能力不同

4 时钟电路与时序

计算机任何工作都是在时序的基础上，时序由谁提供？

（一）时钟电路

（1）时钟频率，fosc=33MHz（最大）

（2）时钟电路方式

内部时钟 （图2-14） 外部时钟（图2-15）

引脚XLAT1、XLAT2连接不同，常用内部时钟电路方式。

（二）时间概念

时钟周期=1/fosc

机器周期=12/fosc（时钟周期的12倍）

指令周期=若干个机器周期，由指令所占字节数决定。

6、复位操作

（一）复位操作：什么时间需要复位操作，当程序进入死循环，或者跑飞时，复位

PC=0000H，P0---P3=1（高电平），SP=07H

注意：

（二）复位电路设计

原理:RESET引脚持续2个机器周期的高电平，通过电容的充电完成。

电路类型：上电复位、按键复位。

通常使用按键复位电路。

课堂上“平面”讲授基础理论的同时，多采用多媒体技术、教学短片、图片和难点演示等“立体化”教学手段完成授课。

55分钟

二、最小系统

1.单片机最小系统包括：单片机、时钟电路、按键复位电路

30

课程总结

教学环节

教学内容

教学过程与方法设计

设计意图

时间

安排

课程导入

C语言的结构

顺序结构：

选择结构：

循环结构：

案列：

【课程思政】

【科技前沿】

【师生互动】

【过程性评价】

5分钟

课程主体内容

一、发光二极管显示

1、keilc 程序结构

案列1： 点亮发光二极管（连接在P1.5）

（1）硬件电路上连接

（2）程序的编写

（3）程序框架结构

（4）与PROTUES联调仿真

案列2：发光二极管闪烁

（1）硬件电路上连接

（2）程序的编写

（3）程序框架结构

（4）与PROTUES联调仿真

二、独立按键的识别

案列3：开关控制发光二极管的亮灭（开关连接在P1.0，发光二极管连接在P1.5。）

（1）硬件电路上连接

（2）程序的编写

（3）程序框架结构

（4）与PROTUES联调仿真

该次课堂教学以案例教学为主，每个案例采用C语言编程语言实现，并在课堂上提高学生的参与性，以学生为主体，先有学生完成该题的流程图，教师修改，总结后。开始编写程序。以提高学生编程能力为导向，完成本堂课的讲授。

65分钟

三、数码管显示

案例4：点亮7段数码管，显示0-9。数码管连接在P2口。

数据管：共阳极（送0点亮相应段）、共阴极（送1点亮相应段）

（1）硬件电路上连接

（2）程序的编写

（3）程序框架结构

（4）与PROTUES联调仿真

20

课程总结

教学环节

教学内容

教学过程与方法设计

设计意图

时间

安排

课程导入

导入：   引例（PPT）单个开关控制发光二极管

问题1、此时单片机与外设的开关的工作方式？特点是什么？

问题2：若开关连接在P3.2上，是属于什么工作方式？

案列：

【课程思政】

【科技前沿】

【师生互动】

【过程性评价】

5分钟

课程主体内容

正课：采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待现象，大大地提高了单片机的工作效率和实时性。

中断技术主要用于实时监测与控制，要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、及时处理。这是由片内的中断系统来实现的。 

一、中断概念：

二、中断源

(1）INT0*—外部中断请求0，中断请求信号由INT0*脚输入，中断请求标志为IE0。

（2）INT1*—外部中断请求1，中断请求信号由INT1*脚输入，中断请求标志为IE1。

（3）定时器/计数器T0计数溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF0。

（4）定时器/计数器T1计数溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF1。

（5）串行口中断请求，中断请求标志为发送中断TI或接收中断RI。

（6）T2的中断请求源

三 中断管理

 中断允许控制由中断允许寄存器IE控制。

中断优先级控制由中断优先级寄存器IP控制。

1中断允许寄存器IE

D7：总的开关中断控制位EA（IE.7位）

D0—D5：6个中断请求允许控制位

0：禁止  1：允许

         EA位置“1”为中断请求的必要条件

【例4-1】若允许片内2个定时器/计数器T1、T0中断，并禁止其他中断请求，请编写设置IE的相应程序段。

2中断优先级寄存器IP

（1）中断请求源有两个中断优先级，由软件分别设置为高优先级中断或低优先级中断，可实现：两级中断嵌套

         0：低级中断、1：高级中断

复位以后，IP的内容为0，各个中断源均为低优先级中断。

【例2】  IP寄存器初始化，两个外中断请求为高优先级，其他中断请求为低优先级。

 （2）同级中断的优先顺序

（3）中断嵌套

         低优先级可被高优先级中断，高优先级不能低优先级中断。

         任何一种中断一旦得到响应，不会再被它的同级中断源所中断。

投影嵌套图片

3、中断请求标志寄存器，CPU如何知道外设申请中断的标志位

6个中断请求源的中断请求标志分别由TCON 、SCON和T2CON的相应位锁存

（1）.TCON寄存器

投影此表功能

         定时器/计数器中断请求标志位，当计数器计数结束（溢出）标志位将由硬件置1，由此告知CPU申请了中断。

         外部中断中断请求标志位通过引脚P3.2（P3.3）电平的变换后，将IE0（IE1）置1，由此告知CPU申请了中断。

特殊的两位IT0、IT1选择外部中断请求1为跳沿触发还是电平触发。

0:电平触发方式，引脚 上低电平有效

1:跳沿触发方式，负跳变有效

问题：

（2）. SCON寄存器：串行口中断请求标志寄存器

（1）TI：发送中断请求标志位。transmate

（2）RI：接收中断请求标志位。Recive

发送或接收完一个字节的内容，该位由硬件置1，并保持。

（3）.T2CON

TF2（D7）：当T2的计数器（TL2、TH2）计数计满溢出回0时，由内部硬件置位TF2（寄存器T2CON.7）

注意：

当由引脚T2EX（P1.1脚）上的负跳变引起“捕捉”或“重新装载”且EXEN2位为1，则置位EXF2标志位（寄存器T2CON.6），向CPU发出中断请求。

注意：

4、中断请求方式

（1）外部中断，通过引脚P3.2（P3.3）引入INT0（INT1）中断。

电平的变换：低电平、负跳沿。

（2）计数器、定时器：计数结束（溢出）时自动置1

（3）串行口：发送或接收1个字节时，自动置1

5、中断请求的撤销

（1）定时器/计数器T0、T1中断请求的撤销

 当CPU相应了中断后，硬件会自动把中断请求标志位（TF0或TF1）清0，自动撤销。

（2）外部中断请求的撤销

跳沿方式外部中断请求的撤销

中断标志位清0是在中断响应后由硬件自动完成的。

低电平请求：通过外加外设电路

         通常使用跳沿的方式。

6、响应中断请求的条件

    中断请求被响应，必须满足以下必要条件：

  （1）总中断允许开关接通，即IE寄存器中的中断总允许位EA=1。

  （2）该中断源发出中断请求，即对应的中断请求标志为“1”。

  （3）该中断源的中断允许位EA=1，即该中断被允许。

  （4）无同级或更高级中断正在被服务。

注意：两个中断入口间只相隔8字节，难以安放一个完整的中断服务程序。因此，通常在中断入口地址处放置一条无条件转移指令，使程序执行转向中断服务程序入口。

该次课堂教学以案例教学为主，每个案例采用C语言编程语言实现，并在课堂上提高学生的参与性，以学生为主体，先有学生完成该题的流程图，教师修改，总结后。开始编写程序。以提高学生编程能力为导向，完成本堂课的讲授。

40分钟

实践练习：案列1：按键按下时，点亮发光二极管

（1）硬件连接

（2）程序编写

主程序：

中服：

（3）联调仿真：

案列2：按键被按下之前，D1常亮，按下后发光二极管闪烁。

程序编写

主程序：

中服：

45

课程总结

教学环节

教学内容

教学过程与方法设计

设计意图

时间

安排

课程导入

导入： (1)观察电路特点

（2）含有外部中断的程序结构

案列：

【课程思政】

【科技前沿】

【师生互动】

【过程性评价】

5分钟

课程主体内容

一、正课

1、案例1：通过按键外部中断控制LED灯闪烁5次，后常亮。

（1）分析，流程图

（2）程序框架结构

主程序：

中服：

（3）联调结果：

案列2：通过二极管闪烁次数统计按键按下的次数

（1）分析，流程图

（2）程序框架结构

主程序：

中服：

（3）联调结果：

该次课堂教学以案例教学为主。以提高学生的动手编程能力为导向，以学生为主体，先由学生完成案例的展示，再由教师修改，总结。同时抽出30分钟完成中断相关章节知识测试。

55分钟

二、测验

30

课程总结