绪论 单片机基础知识（1）（教案）-《单片机技术及应用(第4版)》(高等教育出版社) 同步精品课堂

《单片机技术及应用（第4版）》 (高等教育出版社)教案 课 题 单片机基础知识（1） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节为《单片机基础知识》绪论章节，聚焦 “单片机核心概念与应用认知” 主题，系统讲解单片机的定义（集成 CPU / 存储器 / I/O 接口的微型控制器）、封装形式（PDIP/PLCC/PQFP）、应用系统（输入 - 处理 - 输出设备协同）、应用领域（工业控制 / 智能仪表 / 家用电器等）及 51 系列内部结构（CPU / 存储器 / 中断系统等模块）。教材采用 “概念解析→结构特征→应用场景→典型型号” 递进式结构，通过 “家用电器智能控制”“百变机器人” 等案例及 “AT89S51 内部结构框图” 图解，将抽象硬件原理（如中断控制、定时器功能）与生活场景（如电子秤数据处理）深度融合。作为单片机课程的奠基环节，衔接计算机硬件基础内容，为后续学习单片机编程、应用开发等内容提供技术支撑，是培养学生嵌入式系统认知与硬件实践能力的核心章节。 学情分析 学生已具备计算机基础操作能力及微型计算机初步认知，但对单片机的系统性理解较浅：多数学生接触过家用电器（如空调、电子秤）中的智能控制功能，却难以关联其背后的单片机控制原理；对 “CPU / 存储器 / 中断系统” 等内部模块的功能及协同机制认知模糊，易混淆 PDIP/PLCC/PQFP 封装的应用场景；对 “单片机应用系统” 的输入输出设备协同工作（如传感器信号处理）存在抽象认知障碍。需通过 “百变机器人控制”“家用电器智能功能” 等生活案例，结合 “51 系列单片机内部结构” 图解，强化技术细节与实际应用的关联，提升对单片机硬件架构的科学认知与实践感知。 学习目标 知识目标： 1. 了解单片机的定义、组成和封装形式。 2. 掌握单片机应用系统的构成和工作原理。 技能目标： 1. 熟悉单片机的应用领域和主要用途。 2. 了解 51 系列单片机的内部结构。 情感目标： 树立社会主义核心价值观，在集体实践中践行诚信友善，形成家国情怀与社会责任感 学习重难点 重点： 1. 单片机的基本概念和内部组成。 2. 单片机应用系统的工作原理。 3. 51 系列单片机的内部结构和各功能部件的作用。 难点： 1. 理解单片机在不同应用场景中的工作方式。 2. 掌握 51 系列单片机各功能部件的协同工作原理。 教学方法 案例分析、讲授法、小组讨论法 课前准备 1.查找相应网站资料，课堂演示使用。 2.学生课前预习。 教学媒体 电子课件、多媒体视频 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 【课程导入】 在现代科技飞速发展的今天，单片机无处不在，它广泛应用于我们生活的各个领域。从家用电器到工业控制，从智能设备到军事装置，单片机都发挥着重要的作用。 【新知识传授】 · 单片机的定义、内部结构、封装形式 (1) 定义 单片机是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称，是一块可编程的集成电路芯片，由 CPU（运算器、控制器）、存储器、输入和输出接口等组成。单片机在电路中具有重要的控制作用，相当于人的大脑，所以通常又被称为微型控制器（Microcontroller Unit,MCU）。 (2) 内部结构 单片机的内部结构包含 CPU、存储器、输入和输出接口等重要组成部分。 (3) 封装形式 2.引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 3.展示本讲学习目标。 1. 接收并查看本节课堂任务书。 2. 了解学习目标，带着目标进行学习。 3. 观察生活中常见的多媒体信息形式，思考其背后的技术支撑。 4. 针对教师给出的问题，初步发表个人见解。 5. 目标明确：跟随教师引导，明确本节课学习目标。 1.以提问的方式导入课程，让学生带着问题有针对性的进行学习。 2.通过任务实施，调动学生积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 单片机的应用 通用单片机芯片中没有输入和输出设备，所以单片机并不是真正意义上的计算机，要组成一个完整的单片机应用系统，还需要配备必要的输入和输出设备。 · 输入设备用于接收外部信息，如从传感器取得的信号、从键盘获取的控制指令等， · 输出控制信号控制电动机、指示灯、显示器、蜂鸣器等输出设备完成各种动作。 (1) 日常生活领域 日常生活中单片机无处不在，如手机、电话、电视、DVD、MP4、空调、洗衣机、微波炉、冰箱、热水器、电子秤、电子表、计算器、收音机、鼠标、键盘、电动自行车、汽车钥匙、可视门禁、公交车报站器、公交车刷卡器、红绿灯控制器等都用到了单片机。 (2) 各领域优势和用途 a. 控制系统中的应用 适宜用于工业控制系统等控制领域，保证系统工作稳定、可靠、抗干扰能力强，例如自动化生产线等。 b. 智能仪表中的应用 使仪表向数字化、智能化、多功能化、柔性化方向发展，实现监测、处理、控制等功能一体化，减轻仪表重量，降低成本，提高性能价格比，如数字式测量仪、智能转速表、计时器等。 c. 智能产品中的应用 与传统机械产品结合，构成新型机电一体化产品，如数控机床、机器人、智能电动玩具、各种家用电器和通信设备等，简化结构、实现控制智能化。 d. 智能计算机外设中的应用 专门对计算机外部设备和接口进行控制和管理，使主机和单片机并行工作，提高系统运算速度，对接口信息进行预处理，减少主机和接口间的通信密度，提高接口控制管理水平，典型的如绘图仪控制器、打印机控制器等。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 阅读探究：阅读课本相关内容，探究多媒体技术的产生背景。 2. 概念理解：理解多媒体、多媒体技术和多媒体系统的定义，并尝试用自己的话复述。 3. 要点记录：记录多媒体技术强调的要点，加深理解。 1. 了解学生现有知识储备。 2. 巩固练习。 活动三： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 51 系列单片机的内部结构 51系列单片机中包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件，各功能部件通过片内总线连成一个整体，集成在一块芯片上。 (1) 中央处理器（CPU） CPU 是单片机内部的核心部件，是一个 8 位的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。 (2) 存储器 AT89S51单片机片内有两种存储器：只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。 (3) 并行 I/O 口 AT89S51单片机对外进行信息交换，包括数据采集和控制输出都是通过 I/O 口进行的，其内部共有4个8位的I/O 口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入 / 输出。 (4) 串行 I/O 口 AT89S51单片机内部有一个全双工的串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。 (5) 定时器 / 计数器 AT89S51单片机内部有两个 16 位可编程定时器 / 计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数的结果完成相关的控制要求。 (6) 中断控制系统 51系列单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要，其内部共有 5 个中断源，即外中断两个、定时 / 计数中断两个、串行中断一个。中断分为高级和低级两个优先级别。 a. 单片机的中断是指 CPU 暂停正在执行的程序转而为中断源服务，即执行中断服务程序，在执行完中断服务程序后再回到原程序断点处继续执行的过程。 b. 中断控制电路是为实现上述中断过程而设计的硬件电路。 (7) 时钟电路 51 系列单片机内部设有时钟电路，石英晶体和电容需外接。 时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 应用列举 2. 影响分析 3. 创新思考 1. 引导学生主动思考，发散思维，参与课堂。 2. 培养学生发现问题，解决问题的能力。 3. 了解相关知识。 4. 辩论形式让学生参与并归纳总结。 活动四： 巩固练习 素质提升 【随堂检测】 1　 单片机由哪些主要部分组成？ 2　 51 系列单片机的 ROM 和 RAM 分别有什么作用？ 3　 单片机在智能仪表中的应用有哪些优势？ 4　 51 系列单片机的中断源有哪些？ 【分组讨论】 分组讨论，讨论单片机在未来智能家居领域可能的应用和发展趋势。分析 51 系列单片机各功能部件在实际应用中的协同工作方式。 1. 答案交流 2. 话题讨论 3. 效率分析 4. 挑战探讨 5. 总结汇报 知识检测与巩固 课堂小结 作业布置 课堂小结 作业布置 复习本节课内容，预习下节课内容。 板书设计 1. 单片机的定义、内部结构、封装形式 2. 单片机的应用 3. 51 系列单片机的内部结构 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$