6.1.2- 异步串行通信（教案）-《单片机技术与应用》同步教学（化学工业出版社）

教案 编号：PTzZ-169 流水号：168 （首页）共 4页 课程 《单片机技术与应用》 一体化 理论 章节（课题）及内容 异步串行通信 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 了解异步串行通信的基本概念和原理。 · 掌握异步串行通信的数据格式和传输速率。 · 学会使用异步串行通信进行简单的数据传输。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 · 异步串行通信的基本概念和原理。 · 异步串行通信的数据格式和传输速率。 · 异步串行通信的简单应用实例 教学难点 1. 异步串行通信中的起始位和停止位的理解。 2. 异步串行通信波特率的设置和计算。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 1. 讲授法：通过讲解异步串行通信的相关知识，引导学生理解它的原理和应用。 2. 案例分析法：通过分析具体的异步串行通信应用案例，帮助学生理解它在实际应用中的优缺点。 3. 实践法：通过编程实践，让学生亲身体验异步串行通信的基本操作方法，提高学生的动手能力。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 1. 提问：在串行通信中，为什么需要使用异步传输方式？ 2. 引出异步串行通信的概念，简要介绍它的特点和发展历程。 2分钟 讲授新课 练习指导 异步串行通信是一种数据传输方式，其中通信双方以字符（包括特定附加位）为单位进行数据传输，且发送方传送字符的间隔时间不一定，具有不规则数据段传送特性。 在异步串行通信中，数据帧的格式包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。起始位是逻辑'1'，表示字符传送开始；数据位可以是5、6、7或8位，用于传输字符数据；奇偶校验位用于有限差错检测；停止位是逻辑'1'，表示字符数据结束。 异步串行通信的工作原理是，发送方在空闲时通信线路处于逻辑'1'状态，当要发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑'0'信号（起始位），然后发送数据位，接着是奇偶校验位，最后是停止位。接收方在检测到起始位后，开始接收数据位，并在收到停止位后结束接收。 异步串行通信的特点是通信线路简单，只需要一对传输线就可以实现双向通信，适用于远距离、低速率的数据传输。常见的异步串行通信接口有RS-232、RS-422和RS-485等。 **异步串行通信的数据格式**： 异步串行通信的数据格式通常包括以下几个部分： 1. **起始位（Start Bit）**：通常为逻辑0，用于标识数据帧的开始。 2. **数据位（Data Bits）**：紧跟在起始位之后，可以包含5、6、7或8位数据。这些数据位是从最低有效位（LSB）到最高有效位（MSB）依次传输的。 3. **奇偶校验位（Parity Bit）**：可选，用于错误检测。奇偶校验位可以是奇校验（确保数据位中1的个数为奇数）或偶校验（确保数据位中1的个数为偶数）。 4. **停止位（Stop Bit）**：通常为逻辑1，用于标识数据帧的结束。停止位可以是1位、1.5位或2位。 **异步串行通信的传输速率**： 传输速率，也称为波特率（Baud Rate），是指每秒传输的符号数。在异步串行通信中，波特率指的是每秒传输的位数，即每秒传输的数据位数加上起始位、停止位和奇偶校验位（如果有的话）。波特率通常以bps（比特每秒）为单位表示。 例如，如果波特率为9600 bps，那么每秒可以传输9600个位，其中包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。 **使用异步串行通信进行简单的数据传输**： 要进行简单的异步串行通信数据传输，你需要： 1. 选择适当的波特率和数据格式（起始位、数据位、奇偶校验位和停止位）。 2. 准备要发送的数据，并将其按照选定的数据格式排列好。 3. 使用适当的通信接口（如RS-232、RS-485等）连接发送方和接收方。 4. 在发送方，按照选定的波特率逐位发送数据帧（起始位、数据位、奇偶校验位和停止位）。 5. 在接收方，监听通信线路，检测起始位，并在接收到完整的数据帧后进行处理。 对于编程实现，你可以使用各种编程语言提供的串行通信库或函数来进行异步串行通信。例如，在C语言中，可以使用`termios`结构体和相关的I/O函数（如`open()`, `read()`, `write()`等）来操作串行端口。在Python中，可以使用`serial`模块来简化串行通信的操作。 10分钟 7分钟 自主学习 8分钟 练习训练 1. 什么是异步串行