第六章 第二节 单片机串行通信 （教案） - 《单片机技术与应用》（第二版）

《单片机技术与应用》教案 课 题 单片机串行通信 课 型 理实一体 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 《单片机技术与应用》既注重对口升学考试所需知识的讲授，又注重操作技能的训练和实践，遵循“应知应会 →新课导入 →知识讲解 →技能实训 →知识归纳 →针对训练”原则，面向中等职业学校学生的认知规律和就业需求，使学生掌握单片机技术的基本技能，从而较快地适应多单片机相关岗位的要求。 本节课内容为教材中第六章 第二节 单片机串行通信”。 学情分析 本书是职业院校电工电子类专业系列教材，根据教育部相关专业教学标准，并参考了相关行业的职业技能鉴定规范及中级技术工人等级考核标准修订而成。 本书主要内容包括单片机基础、单片机硬件结构与原理、MCS-51系列单片机指令系统、汇编语言程序设计方法、中断原理及应用、单片机定时器/计数器及串行通信、单片机硬件扩展与接口技术以及A/D 转换与 D/A 转换。 学习目标 知识目标 （1）了解串行通信、单片机串行通信概述。 （2）掌握单片机通信的基本方式。 学习重难点 教学重点：了解串行通信、单片机串行通信概述。 教学难点：掌握单片机通信的基本方式。 教学方法 讲授法、演示法 课前准备 教师准备：讨论主题、学生任务书 学生准备：在线讨论、完成任务书 教学媒体 多媒体教室 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 导入 MCS-51 系列单片机除了有4个并行I/O 端口外，还有1个串行I/O 端口，专门用于串行 通信。 1.提前预习内容 2.接收并查看本节课堂任务书，明确本节课的学习内容。 组织学生观看实操内容，让同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 活动二： 调动思维 探究新知 6.2.1 串行通信概述 MCS-51 系列单片机除了有4个并行I/O 端口外，还有1个串行I/O 端口，专门用于串行 通信。 1. 单片机通信的基本方式 单片机与外界的信息交换称为通信。单片机通信的基本方式分为并行通信和串行通信 两种。 (1)并行通信 并行通信是将收发设备的所有数据位用多条数据线连接并同时发送，如图6-8所示。 并行通信的特点：传送控制简单、速度快、效率高，但距离长时传输线较多，成本高。 (2)串行通信 串行通信是将数据在一条传输线上按位传送，如图6-9所示。 串行通信的特点：传送控制复杂，速度慢，距离长时传输线少，成本低。 2. 串行通信的分类 讲解每个概念，让同学们近距离接触硬件电路图，了解每个结构的外形和作用，可以进行讨论，结合实际操作形式和操作方法的形式进行讲授。 按学生的学习规律，循序渐进引入本课重点知识学习。 活动三： 调动思维 探究新知 发送设备和接收设备由各自的时钟来控制数据的发送和接收，但也要求发送设备与接收设 备传送数据同步，同步方法是使传送的每一个字符都以起始位“0”开始，以停止位“1” 结束。 ① 起始位(1位):位于帧的开头，为低电平(0),作为传输开始的联络信号，用于向接 收设备表示发送设备开始发送一帧信息。 ② 数据位(8位):位于起始位之后。数据传送时，低位先传送，高位后传送。 ③ 校验位(1位):位于数据位之后，用于校验数据传送的正确性。 ④ 停止位(1位):位于帧的末尾，为高电平(1),作用是向接收设备表示字符帧已发送 完毕。如果在停止位之后不马上开始传送下一字符帧，发送设备应发出空闲信号，使通信线路 处于等待状态。 异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，易于实现，但每个字符要附加2～3 位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。 6.2.2 单片机串行通信 MCS-51 系列单片机内的串行通信接口是一个全双工的通用异步收发器 (UART), 通过 引脚 TXD(P3.1) 向外发送串行数据，通过引脚 RXD(P3.0) 接收串行数据。 1.串行口控制寄存器 串行口控制寄存器是可编程的，对它的初始化编程只需将两个控制字分别写入串行口控制 寄存器SCON 和电源控制寄存器 PCON 即可。 6.2.3 波 特 率 1.波特率的概念 波特率是衡量数据传输速率的参数，单位是bps。 例如：每秒传送10帧数据，每1帧数据有11位，则波特率为10×11bps=110 bps。 2.波特率的选择 在串行通信中，收发双方的数据传输速率需要有一定的约定。在 MCS-51 系列单片机串 行口的4种工作方式中，方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是由 T1的计数值控制。 6.2.4 串口通信应用举例 在实际应用中，单片机与PC 间的通信非常普遍。