学习任务一51系列单片机（AT89S51）基础知识电子教案 单片机应用技术 中职 高三 工信版

教学目标 知识目标：了解单片机的发展历史和应用范围；掌握AT89S51的结构组成；熟悉单片机的存储结构；熟悉单片机的输入/输出（I/O）端口；掌握单片机编程语言。 能力目标：能够根据控制需要连接相对简单的单片机外围电路；能够读懂简单的单片机控制程序。 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 单片机存储结构简介；单片机编程基本方法和技巧。 教学难点 单片机存储结构、I/O口；编程思路和方法。 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 学习任务一 51系列单片机（AT89S51）基础知识 〖任务说明〗 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O端口和中断系统、定时器/计数器等（有的单片机还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域具有广泛的应用。 在本学习任务中，主要学习单片机的发展历史、结构组成、存储结构、输入输出设备及单片机编程语言等。通过实验使学生加深对单片机编程语言的理解，掌握单片机编程的基本思路和流程以及其运行和控制的基本规律。 〖任务准备〗 一、单片机概述 1.单片机简介 由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统）。和计算机相比，单片机只缺少了外围设备。单片机的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择，它最早被用在工业控制领域。 2.单片机的发展及应用 单片机的型号有8031、8051、80C51、80C52、8751、89S51等。 8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路74LS373（74LS373为8位地址锁存器），外接的程序存储器多为EPROM（一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片，即非易失性的芯片。 8051片内有4 KB的ROM，无须外接外存储器和74LS373，更能体现“单片”的简练。 在众多的51系列单片机中，ATMEL公司的AT89C51、AT89S51更实用。 二、51系列单片机（AT89S51）的结构组成 1.单片机的内部组成 1）微处理器（CPU） 2）数据存储器（Flash RAM） 3）程序存储器（ROM） 4）中断系统 5）定时器/计数器 6）看门狗定时器（WDT） 7）串行口 8）P1口、P2口、P3口、P0口 9）特殊功能寄存器（SFR） 2.单片机的引脚功能 引脚按其功能可分为如下三类。 （1）电源及时钟引脚。 （2）控制引脚。 （3）I/O端口引脚。 几个比较重要的引脚功能介绍 1）电源引脚 2）时钟引脚 3）控制引脚 3.单片机的外围电路 1）时钟电路及时序 （1）内部时钟方式。 图1-3 AT89S51的内部时钟方式电路 （2）外部时钟方式。 图1-4 AT89S51的外部时钟方式电路 2）时钟周期、机器周期与指令周期 （1）时钟周期。时钟周期是时钟控制信号的基本时间单位。 （2）机器周期。CPU完成一个基本操作所需时间为机器周期。 （3）指令周期。指令周期是指执行一条指令所需的时间。 3）复位操作和复位电路 （1）复位操作。复位操作即单片机的初始化操作，给复位脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可以使AT89S51复位。复位时，PC初始化为0000H，程序从0000H单元开始执行。 （2）复位电路。复位电路分为上电自动复位和按键复位两种。 三、单片机的存储器结构 1.单片机的数据存储器RAM 1）内部RAM （1）工作寄存器区。内部RAM的00H~1FH为工作寄存器区，共32个字节，分为4组，每组为8个8位寄存器（R0~R7）。在任一时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器，当前程序使用的工作寄存器组是由程序状态字PSW的RS0、RS1位来选择的。 （2）位寻址区。内部RAM的20H~2FH字节为可位寻址区域，这16个字节共128位，每一位都有一个位地址，位编址为00H~7FH，用户可用程序对它们直接进行清零、置位、取反和测试等操作。位寻址区的RAM单元也可按字节寻址，作为一般的数据缓冲器使用。 （3）用户RAM区。内部RAM的30H~7FH字节为用户RAM区，即通用数据缓冲区，共80个单元，作为一般数据缓冲使用。52子系列的用户RAM区为30H~FFH范围内的208个字节