任务一 活动三 安装太阳能交通警示灯（课件）-《单片机应用技术一体化教程》同步教学（中国科学技术大学出版社）

任务一 设计与制作太阳能交通警示灯 太阳能交通警示灯使用太阳能电池作为电能供给，无需市电支持，不受地域限制，无需开凿铺设电缆，采用高光效、低耗损、超高亮度LED光源，全天自动闪烁发光、造型美观、安装简便，对提高道路交通安全具有良好的警示作用。 任务描述 2 学习内容 太阳能电池的参数识读及使用 2 蓄电池与太阳能充电器的使用 3 K2645场效应管的使用 4 51单片机的结构 5 LED发光二极管的使用 1 单片机汇编程序的基本结构、格式及其寻址方式 8 太阳能交通警示灯程序流程图的绘制 9 单片机的最小系统 7 单片机常用的数制及其转换方法 6 伪指令、跳转指令、清零指令、置位 指令、取反指令、子程序调用指令 10 Proteus软件基本操作 11 Keil C软件基本操作 12 STC单片机程序烧写软件基本操作 13 5 活动三 安装太阳能交通警示灯 学习目标 学习过程 知识天地 活动评价 学习目标 按照太阳能交通警示灯的材料清单领取元器件和相关材料。 按照电路原理图和工艺要求焊接组装警示灯。 学习过程 一、组装太阳能交通警示灯控制板 1．参照电路原理图。 2．主要元器件识别与检测。 4．检查电路焊接是否存在虚焊、短路等故障。 3．焊接太阳能控制板。 6．连接太阳能充电器。 5．区别太阳能电池的正负极。 学习过程 三、根据方案安装太阳能交通警示灯 二、绘制太阳能交通警示灯安装示意图 知识天地 控制器可以在12V或24V系统电压下工作，使用时请先接蓄电池，控制器会自动识别蓄电池电压后开始工作。如果是12V系统数码管显示“0”；如果是24V系统数码管将显示“1”。 活动评价 表1-3-2 学习活动评价表 完成 时间   学习 活动 评分标准 所占分数 考核情况 安装太阳能交通警示灯 1．是否做好课前准备（充分10分，一般6分，没有准备0分） 2．活动完成情况（好10分，一般5分，不好3分） 3．是否积极主动，并有收获（是10分，积极但没有收获4分，不积极但有收获2分） 30 自我评价：       学生签名：   1．准时参加各项任务（5分） 2．积极参与本次任务的讨论（10分） 3．为本次任务的完成提出好的方法（10分） 4．团队合作意识强（5分） 5．能准确说出设计流程（10分） 40 小组评价：       组长签名：   1．焊接正确（5分） 2．安装正确（10分） 3．遵守安全操作技术规范（10分） 4．工作台及场地整洁干净（5分） 30 教师评价：       教师签名：   活动四 编写与调试太阳能交通警示灯控制程序 学习目标 学习过程 知识天地 活动评价 学习目标 2 3 4 1 掌握汇编语言的格式及其寻址方式。 按照电路工作原理补充程序流程图。 掌握伪指令、跳转指令、清零指令、置位指令、取反指令和调用子程序指令。 根据程序流程图，编写警示灯控制电路程序。 学习目标 5 掌握Keil C软件的使用方法，并输出HEX 格式文件。 6 通过STC单片机程序下载平台和下载器烧写 控制程序。 7 按照产品要求调试太阳能警示灯。 学习过程 一、编写太阳能交通警示灯程序 1．根据原理图和警示灯的功能绘制程序流程图 图1-4-1 程序流程图 学习过程 2．根据程序流程图编写警示灯程序 图1-4-1 程序流程图 太阳能交通警示灯程序如下： 学习过程 图1-4-1 程序流程图 学习过程 二、在Keil μVision4软件中编写警示灯控制程序 步骤1 打开μVision4，开发界面如图1-4-2所示，包括文件工具栏、编译工具栏、工程窗口以及输出窗口等。 图1-4-2 μVision4开发界面 学习过程 步骤2 首先新建一个工程，执行Project→New μVision Project命令，在弹出的保存窗口中选择工程文件的保存位置，填写文件名，单击“保存”按钮。 图1-4-3 新建工程 图1-4-4 选择保存位置 学习过程 步骤3 在弹出的CPU选择对话框中选择Atmel公司，单片机的型号为AT89C51，单击“确定”按钮后，将弹出如图1-4-6所示的提示框，单击“否”按钮即可回到主开发界面。 图1-4-5 新建工程 图1-4-6 选择保存位置 学习过程 步骤4 单击文件工具栏中的新建文件按钮 ，在编辑区域编辑汇编源程序，如图1-4-7所示；编辑完成后，单击文件工具栏中的保存文件按钮 ，将汇编源程序保存为“.asm”形式的文件，如图1-4-8所示。 图1-4-7 编辑汇编源程序 图1-4-8 保存源程序 学习过程 步骤5 在工程窗口的“Source Group 1”文件夹上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“Add Files to ...”选项，在打开的对话框中选择汇编源文件，并单击“Add”按钮，将其加入，如图1-4-9所示。 图1-4-9 将汇编源文件加入工程中 学习过程 步骤6 执行“Project”→“Options for Target‘Target 1’”命令，在弹出的对话框中打开“output”选项卡，选定“Greate HEX File”，如图1-4-10所示，然后单击“确定”按钮。 图1-4-10 设置文件输出形式 学习过程 步骤7 单击编译工具栏的 按钮，对汇编源文件进行编译、链接，如图1-4-11所示。 图1-4-11 编译文件 学习过程 三、在STC平台中烧写程序 步骤1 使用下载线将太阳能交通警示灯控制板与电脑接口相连。 步骤2 STC-ISP-V快捷图标如图1-4-12所示，双击打开。 步骤4 单击“Download/下载”按钮，烧写程序。 步骤3 其界面如图1-4-13所示，根据图中所示设置STC软件参数。 步骤5 在组装好的太阳能交通警示灯中调试程序，并记录调试过程 中所遇到的问题及解决办法。 学习过程 图1-4-13 设置STC软件 知识天地 一、单片机指令系统与汇编语言入门 （1）单片机指令系统概述 指令是单片机能够识别和执行的命令，一个单片机能够执行的全部指令的集合称为这个单片机的指令系统。 为了便于阅读和书写，一些厂商根据指令功能和操作对象的不同，给出不同指令的英文缩写符号，称为助记符。用助记符表示的指令称为汇编语言指令。 单片机的指令系统由其生产厂商定义，因此，不同的单片机具有不同的指令系统。 知识天地 （2）汇编语言指令格式 一条汇编语言语句由标号、操作码、操作数和注释四部分组成。格式如下： [标号:] 操作码 [操作数] [;注释] 注：格式中[ ]表示方括号中的内容是可选项，若不需要，可以不包括此项。另外，方括号本身并不在程序中出现。 知识天地 二、单片机指令的寻址方式 大部分指令都需要使用操作数，在执行指令过程中，去何处取得操作数是需要解决的问题，寻找操作数地址的方式就称为寻址方式。 在51系列单片机中设有7种寻址方式，即立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。不同寻址方式对应不同的寻址空间，如表1-4-1所示。 知识天地 寻址方式 相应寻址空间 立即寻址 程序存储器ROM 直接寻址 片内RAM 寄存器寻址 R0～R7、A、B、DPTR等 寄存器间接寻址 片内RAM中00H～7FH区间及片外RAM 变址寻址 程序存储器ROM 相对寻址 以当前PC值为基址，偏移范围－128～+127字节的ROM 位寻址 片内RAM位寻址区20～2FH及部分SFR 表1-4-1 51系列单片机寻址方式所对应寻址空间 知识天地 （一）立即寻址 指令中直接给出参加运算的操作数，8或16位二进制数，这种形式的操作数称为立即数。为了与直接寻址指令中的直接地址相区别，立即数前面要加“#”标志。 例如： MOV A, #20H ；将立即数20H送入累加器A中。 MOV DPTR, #1020H ；将立即数1020H（16位）送入指针 寄存器DPTR中。 知识天地 （二）直接寻址 指令中直接给出操作数所在存储单元的地址，而不是操 作数本身。例如： MOV A, 30H ;将内存地址为30H单元的数据送入累加器A中 这条指令中操作数存储在30H单元中，即30H是操作数的地址，并非操作数本身。 知识天地 （三）寄存器寻址 指令中的操作数存放在工作寄存器中，因此指定了寄存器名称就能得到操作数。这些寄存器包括工作寄存器R0～R7、累加器A、通用寄存器B、数据指针DPTR、进位Cy等。例如： MOV A, R3 ;将R3中的内容送入累加器A中 知识天地 （四）寄存器间接寻址 指令中寄存器的内容作为操作数存放的地址，采用寄存器间址寻址方式时，在寄存器前加“@”符号，以便区分于寄存器寻址方式。例如： MOV R0, #30H ;将30H放入R0 MOV A, @R0 ;将地址为30H的操作数放入累加器A 寄存间接寻址方式是指寄存器中存放的是操作数的地址，即操作数是通过寄存器间接得到的，称为寄存器间接寻址。 知识天地 （五）变址寻址 这种寻址方式以程序计数器PC或DPTR为基址寄存器，累加器A为变址寄存器，变址寻址时，把两者的内容相加，所得到的结果作为操作数的地址。变址寻址这种方式只能对程序存储器进行寻址。变址寻址的指令只有三条： JMP @A+DPTR MOVC A, @A+DPTR MOVC A, @A+PC 知识天地 （六）相对寻址 相对寻址是指以当前PC内容加上指令中给出的相对偏移量形成程序转移的目的地址的寻址方式。这种寻址方式专为实现程序的跳转功能而设计。例如： JZ 30H ; 若A≠0时，（PC）←（PC）+2； 若A=0时，（PC）←（PC）+2+30H。 知识天地 （七）位寻址 位寻址是指对位寻址空间按位进行寻址的操作，用于对内部RAM或可位寻址的特殊功能寄存器SFR内的某个位，直接置位为1或复位为0。例如： CLR P1.0 ;作用是将P1.0位清零 知识天地 三、指令中常用助记符含义 符号 含 义 符号 含 义 A 累加器ACC （X） X的内容 B 寄存器B （（X）） 以X的内容为地址的内容 Ri 寄存器间接寻址的寄存器（i=0或1） / 加在位地址之前，表示对该位取反 Rn 当前工作寄存器R0～R7的一个 # 立即数前缀 bit 具有位寻址功能的位地址 ＠ 间址寄存器前缀 rel 用补码形式表示的偏移量，范围为 －128～+127 ＄ 程序计数器PC的当前值 #data 指令中的8位立即数，即00H～FFH ← 箭头右面的数据传送到箭头左面 #data16 指令中的16位立即数，即0000H～FFFFH ∧ 逻辑与运算 addr11 11位的目的地址，只限于ACALL和AJMP中使用 ∨ 逻辑或运算 addr16 16位的目的地址，只限于LCALL和LJMP中使用 ⊕ 逻辑异或运算 direct 8位片内RAM的00H～7FH地址范围和SFR ＠DPTR 16位片外数据指针，范围为0000H～FFFFH 表1-4-2 51单片机指令常用助记符及其含义 知识天地 四、部分单片机指令 （1）置“1”指令（SETB）。 （2）清“0”指令（CLR）。 （4）无条件跳转指令。 （3）调用子程序指令（ACALL、LCALL）。 （5）取反指令（CPL）。 知识天地 五、汇编程序设计基础知识 （一）程序流程图 流程线：用来表示整个过程的路径和方向。 起始框：用来表示过程的开始或结束。 处理框：用来表示过程中的处理和运算。 判断框：用来判断是否满足条件。 知识天地 常用流程图符号如图1-4-14所示: 开始 （a）起始框 结束 （b）结束框 某种操作 （c）处理框 某条件 （d）判断框 a （e）连接点 图1-4-14 流程图中常用符号 知识天地 51系列单片机汇编语言程序有顺序结构、分支结构和循环结构三种基本结构, 基本流程图如图所示。 结束 开始 开始 结束 开始 结束 （a）顺序结构 （b）分支结构 （c）循环结构 知识天地 （二）汇编程序的基本结构 汇编程序的基本结构： 43 活动评价 表1-4-8 学习活动评价表 完成时间   学习活动 评分标准 所占分数 考核情况 编写与调试太阳能警示灯程序 1．是否做好学习准备（充分10分，一般5分） 2．活动完成情况（好10分，一般6分，不好3分） 3．是否积极主动（积极10分，不积极但有收获2分） 30 自我评价：     学生签名： 1．准时参加各项学习任务（5分） 2．积极参与本次任务的讨论（10分） 3．为本次任务的完成提出较好的解决办法（10分） 4．团队意识强（5分） 5．能流利说出设计流程（10分） 40 小组评价：     组长签名：   1．Keil等软件操作熟练（5分） 2．程序设计正确（5分） 3．程序调试运行正确（10分） 4．遵守安全操作技术规范（5分） 5．工作台及场地整洁干净（5分） 30 教师评价：     教师签名：   Thank You! $$