任务一二 认识51系列单片机芯片及制作单片机最小系统（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 任务一-任务二 认识51系列单片机芯片及制作单片机最小系统 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《单片机控制 LED》项目的实践基础章节，聚焦 “51 系列单片机认知与最小系统搭建” 主题，系统讲解芯片资料查询（生产公司、封装、引脚数）、最小系统组成（复位 / 时钟 / 电源电路）、电路绘制（Protel DXP）、焊接工艺及测量调试（万用表 / 示波器使用）。教材采用 “芯片认知→系统搭建→测量验证” 递进式结构，通过 “AT89S51 引脚图”“最小系统电路图” 等图表及 “焊接顺序”“调试注意事项” 等实操指导，将抽象硬件原理（如时钟周期、复位机制）与实践操作深度融合。作为单片机课程的入门环节，衔接计算机基础内容，为后续学习单片机编程、外围电路扩展等内容提供硬件支撑，是培养学生嵌入式系统实践能力的关键章节。 学情分析 学生已具备基础计算机操作能力，但对单片机硬件实践的系统性认知较浅：部分学生接触过简单电子元件（如电阻、电容），但对 51 系列单片机的引脚功能（如 ALE、EA）、最小系统组成（复位 / 时钟电路）等核心概念理解抽象；对 “PDIP 封装”“IC 插座” 等硬件术语及 “焊接工艺”“示波器测波形” 等实操技能缺乏经验，易混淆不同型号芯片（如 AT89S51 与 STC89C51）的参数差异。需通过 “芯片资料查阅”“最小系统焊接” 等任务，结合 “引脚示意图”“电路原理图” 等直观工具，强化理论与实践的关联，突破引脚功能、电路原理的认知瓶颈，提升硬件操作与问题解决能力。 学习目标 知识目标： 1. 认识几种常用的 51 系列单片机芯片（AT89S51、STC89C51、W78E58B）， 2. 了解其常用封装与引脚数等信息。 技能目标： 1. 掌握 51 系列单片机引脚的功能和单片机最小系统的组成。 2. 学会绘制单片机最小系统电路原理图，完成单片机最小系统的焊接和测量。 情感目标： 培养法治思维与规则意识，在学术研究和职业行为中恪守学术规范与行业准则。 学习重难点 重点： 1. 51 系列单片机引脚的功能和作用。 2. 单片机最小系统的硬件组成和工作原理。 3. 单片机最小系统电路原理图的绘制和实际焊接操作。 难点： 1. 理解单片机各控制端引脚在不同工作状态下的功能。 2. 掌握单片机最小系统中复位电路和时钟电路的设计原理。 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】 在单片机的应用中，51 系列单片机是非常经典且应用广泛的一类。了解 51 系列单片机的芯片特点和掌握其最小系统的制作方法，对于我们后续进行单片机项目开发至关重要。 【新知识传授】 · 认识 51 系列单片机芯片 (1) 工具及材料准备 认识几种常用的 51 系列单片机芯片，上网查找这些芯片的资料（生产该芯片的公司名称、常用封装与引脚数等）。 穿好工作服，戴好防静电手环，穿绝缘胶鞋。 清洁工作台面，清理工作区域，工具、仪器仪表摆放整齐有序。 (2) 工作准备 AT89S51、STC89C51 和 W78E58B 单片机芯片各 1 块。 (3) 查阅资料步骤 1　 上网查阅单片机 AT89S51 的资料。 2　 上网查阅单片机 STC89C51 的资料。 3　 上网查阅单片机 W78E58B 的资料。 记录实训结果，将查阅得到的单片机相关资料填入表 1 - 1。 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】 · 制作单片机最小系统 单片机最小系统是指单片机能够启动，并进行正常工作的最基本硬件条件。 (1) 知识准备（51 系列单片机引脚及其功能） · PDIP封装的51系列单片机共有40个引脚，引脚可分为 I/O 口、电源端、控制端、晶体振荡端 4 部分。 · I/O 口：AT89S51单片机共有4个双向的8位并行I/O 口，分别为 P0-P3，共有 32 条口线。 · 电源和地端（20 和 40 脚）：VCC 是电源端，接 + 5V 直流稳压电源，VSS 是接地端。 · 晶体振荡端 XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。 · 控制端 RST（9 脚）：复位信号输入端，高电平有效。在 RST 引脚加上持续时间大于两个机器周期（24 个时钟振荡周期）的高电平时，可以完成复位操作。只有完成复位操作，单片机才能正常工作。在单片机正常工作时，此引脚应为低电平。 ALE（30 脚）：ALE 为地址锁存允许信号，当单片机正常工作时，ALE 引脚不断输出矩形脉冲，此脉冲信号的频率为时钟频率 fs 的 1/6。 PSEN（29 脚）：程序存储器允许输出控制端。 EA（31 脚）：此引脚功能为内外程序存储器选择控制端。当 EA 端为高电平时，单片机访问内部程序存储器。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不论是否有片内程序存储器。 · 复位电路 复位电路的作用是使 CPU 以及其他功能部件都恢复到确定的初始状态，并从这个状态开始工作。复位电路通常有上电复位、手动复位两种电路 · 时钟电路 时钟是单片机控制系统的 “心脏”，单片机各功能部件的正常运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。 · 时钟周期：时钟周期是单片机的基本时间单位。若晶体的振荡频率为 f，则时钟周期 T = 1/f。 · 机器周期：CPU 完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。每 12 个时钟周期为一个机器周期，即 T = 12/f。若 f = 6MHz，T = 2μs；若 f = 12MHz，T = 1μs。 · 指令周期：指令周期是执行一条指令所占用的全部时间，一个指令周期通常需要 1 ~ 4 个机器周期。 (2) 工具及材料准备 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】 · 制作单片机最小系统 (1) 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 启动 Protel DXP 2004，新建一个电路原理图。单击 “设计” 菜单中的 “浏览元件库”，打开元件库面板。 在 “元件库”面板中单击 “元件库 ... ” 按钮，加载元件库 (Philips Microcontroller 8 - Bit.IntLib)，从元件库中找到 “P89C52X2BN”，单击 “Place” 按钮，将单片机放置到工作区中。 从默认的元件库 “Miscellaneous Devices.IntLib” 和 “Miscellaneous Connectors.IntLib” 中添加其他元器件、电源端和接地端，根据下图提示绘制电路原理图。 (2) 任务实施 - 焊接 根据单片机最小系统元件清单，选取元件，用万用表检测元件的好坏。 按工艺要求焊接元件，背面用直径为 0.5 ~ 1mm 的导线连接，直到所有的元件连接并焊完为止。焊接顺序为 IC 插座 → 排针 → 石英晶体 → 电容 → 金属膜电阻 → 微动开关 → 电源插座 → 电源开关 → 电源指示灯 → 导线。 (3) 任务实施 - 测量 1.用万用表的直流电压档测量各引脚的电压值 2.用示波器测量单片机19脚波形。绘制其波形，并计算其频率和周期。 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　 51 系列单片机引脚分为哪几部分？ 2　 单片机最小系统的硬件组成包括哪些？ 3　 复位电路的作用是什么？ 4　 时钟周期和机器周期的关系是什么？ 【分组讨论】 讨论不同晶振频率对单片机运行速度和性能的影响。分析在焊接单片机最小系统时，若晶振电路不靠近单片机引脚会出现什么问题。 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. 认识 51 系列单片机芯片 2. 制作单片机最小系统 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 $$