学习任务四简易计算器和秒表的设计与制作电子教案 单片机应用技术 中职 高三 工信版

教学目标 知识目标：了解键盘输入的工作原理；熟悉单片机I/O端口的控制方法；理解并行数据传送和串行数据的特点；掌握七段数码管的运行特性；掌握常用元器件的特性和测试方法；掌握算术运算指令；掌握查表指令的用途。 能力目标：能够灵活运用单片机中的算术运算指令；能够使用WAVE6000软件对汇编程序进行调试、编译等；能够进行LED电路的正确连接及调试；能够进行时钟电路、复位电路的正确连接及调试；能够进行七段数码管电路的正确连接及调试；能够进行本项目单片机系统控制电路的正确连接及调试；能够熟练地使用伟福仿真软件编译程序；能够熟练地使用编程器。 素质目标：锻炼学生的团队合作能力、专业技术交流的表达能力；制定工作计划的方法能力；获取新知识、新技能的学习能力；解决实际问题的工作能力。 教学重点 算术运算类指令的应用；运算器系统的设计；单片机读取输入状态的方法；单片机串行与并行输出的设计方法；系统的安装与调试。 教学难点 单片机的状态读取；单片机的串行与并行输出的设计方法；系统的安装与软硬件调试。 教学手段 实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。 教学学时 14 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 学习任务四 简易计算器和秒表的设计与制作 〖任务说明〗 在应用过程中，单片机会根据现场的情况来进行判断，并发出相应的控制指令来进行相关操作。这些判断和控制指令的发出，往往需要先进行一些运算、比较或转换，这也体现出单片机颇具智能化的潜质。虽然运算能力不是单片机的强项，但我们也要把它的这部分潜能挖掘出来，使单片机在处理问题时游刃有余。在单片机的指令系统中，有一类算术运算指令，可以用来提高单片机的运算处理能力。同时，在本学习任务中，还将介绍一种新的单片机数据传输方法——串行数据传送，并通过七段数码管把时间的变化显示出来。本学习任务的最后还将介绍秒表的制作，目的是让学生掌握用译码器把数据并行输出显示的方法。 在本学习任务中，主要完成简易计算器、键盘输入数码管显示系统和秒表的制作。通过实训模块的操作训练和相关知识的学习，使学生了解键盘输入的工作原理，熟悉七段数码管的控制方法，熟悉单片机开发的过程，加深对单片机数据传送方法的理解，掌握单片机算术运算指令的应用。 〖任务准备〗 一、指令详解 1．算术运算类指令 算术运算指令共有24条，算术运算主要是执行加、减、乘、除法四则运算。另外，AT89S51指令系统中有相当一部分是进行加、减1操作，BCD码的运算和调整，这都归类为运算指令。 1）不带进位加法指令ADD（addition） 2）带进位加法指令 ADDC（addition with carry） 3）带借位减法指令 SUBB（subtraction with borrow） 4）加1指令 INC（increment） 加1指令（5条）的功能均为原寄存器的内容加1，结果送回原寄存器。 5）减1指令DEC（decrement） 减1指令（4条）的作用是把所指的寄存器内容减1，结果送回原寄存器，若原寄存器的内容为00H，减1后即为0FFH，运算结果不影响任何标志位，这组指令共有直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址等寻址方式，当直接地址是I/O端口锁存器时，“读—修改—写”操作与加1指令类似。 2.查表指令 查表指令有两种，最常用的是MOVCA，@A+DPTR。其中，A@A+DPTR的值作为间接地址，将该地址的内容载入到ACC中。 二、键盘输入原理 键盘是计算机最常用的输入设备，是实现人机对话的纽带。按其结构形式可分为非编码键盘和编码键盘。 1.独立式键盘 这种按键软件程序简单，但占用I/O端口线较多（一根口线只能接一个键），适用于键盘应用数量较少的系统中。 1）键闭合测试，检查是否有键闭合 2）去抖动 去抖动的方法有硬件与软件两种：硬件方法是加去抖动电路，如可通过RS触发器实现硬件去抖动；软件方法是在第一次检测到键盘按下后，执行一段10 ms的延迟子程序后再确认该键是否确实按下，躲过抖动，待信号稳定之后再进行键扫描。通常多采用软件方法。 3）采用查询方式确定键位 4）键释放测试 键盘闭合一次只能进行一次键功能操作，因此必须等待按键释放后再进行键功能操作，否则按键闭合一次系统会连续多次重复相同的键操作。但对于开关式按键，可不必等待键释放。 2.矩阵式键盘 矩阵式键盘又称行列式键盘，如图4-3所示。图中P1口的8根口线分别作为4根行线与4根列线，在其行、列交汇点处接有16个键盘。与独立式键盘相比，单片机口线资源利用率提高了一倍。 图4-3 矩阵式键盘 3.键盘的工作方式 对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取的原则是既要保证CPU能及时响应