任务四 单片机控制LED的亮灭（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 任务四 单片机控制LED的亮灭（1） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节为单片机实践课程的核心操作章节，聚焦 “应用与调试全流程及开发工具” 主题，系统讲解单片机应用步骤（绘制电路图→搭建电路→编写程序→仿真调试→下载程序→产品测试）及 Keil C51 软件功能（编辑、编译、调试）。教材采用 “流程分解→工具介绍→操作示例” 递进式结构，通过 “仿真调试过程图”“ISP 接口电路图”“Keil uVision2 界面图” 等图表及 “万利仿真器”“USB 口 ISP 下载器” 等实物说明，将抽象调试逻辑（如 HEX 文件作用、串行口下载原理）与具体工具操作深度融合。作为单片机课程的实践进阶环节，衔接 “最小系统搭建” 等内容，为复杂系统开发提供全流程技术支撑，是培养学生嵌入式系统开发能力的关键章节。 学情分析 学生已掌握单片机基础操作（如最小系统搭建、LED 电路制作），但对完整应用与调试流程（仿真调试、程序下载）的系统性认知较浅：部分学生接触过 Keil C51 软件界面，但对 “编译→仿真→下载” 全流程操作（如 HEX 文件生成、ISP 下载器连接）不熟练；对调试中软硬件协同问题（如电路图错误导致程序失效）的排查经验不足，易混淆 Proteus 仿真与实物调试的差异。需通过 “仿真调试流程图”“下载器实物图” 等直观工具，结合 “Keil C51 界面操作”“程序下载步骤” 等实践，强化流程连贯性认知，突破工具使用与问题排查的能力瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 了解 51 系列单片机并行 I/O 口电路的结构和功能。 2. 掌握 C51 的特点及关键字。 技能目标： 1. 熟悉单片机应用系统的开发流程。 2. 学会使用 Keil C51 软件进行程序编写和调试。 情感目标： 增强岗位适配与环境适应能力，在职业转换中快速掌握新技能并融入团队。 学习重难点 重点： 1. 51 系列单片机并行 I/O 口的工作原理和使用方法。 2. C51 编程的基本语法和关键字。 3. 单片机应用系统的开发流程，包括电路图绘制、程序编写、仿真调试和程序下载。 难点： 1. 理解并行 I/O 口在不同应用场景下的功能差异。 2. 掌握 C51 编程中特殊功能寄存器和存储类型的使用。 3. 解决单片机应用系统开发过程中出现的软硬件问题。 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】 在前面的学习中，我们已经了解了单片机的基本概念和 LED 灯控电路的制作方法。那么，如何让单片机来控制 LED 灯的亮灭呢？这就需要我们掌握单片机应用系统的开发流程和相关编程知识。 【新知识传授】 · 知识准备 (1) 并行 I/O 口电路的结构 · P0 可以作为单片机系统的地址 / 数据线使用，也可以作为通用 I/O 口使用。当作为通用 I/O 口时，P0 口是一个三态双向 I/O 口，需要外接上拉电阻。 · P1 是一个准双向口，只作通用的 I/O 口使用。 输出电路中有上拉电阻，所以 P1 口作输出口使用时不需外接上拉电阻 · P2 当系统不扩展外部存储器时，作普通 I/O 口使用，其功能和原理与 P1 口功能相同。 当系统外扩存储器时，P2 口作系统扩展的高 8 位地址总线使用，与 P0 口低 8 位地址相配合，实现对 64KB 外部程序或数据存储器的访问。 · P3 可以作为通用 I/O 口使用，此时功能与 P1 口完全相同，但在实际应用中，常使用它的第二功能。 (2) C51 的特点 C51 是一种结构化语言，层次清晰，可以按模块化方式组织程序，易于调试和维护，既有高级语言的功能，也有低级语言的优势，是介于两者之间的一种语言。 · 语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。 · 运算符极其丰富。 · 生成的目标代码质量高，程序执行效率高。 · 可移植性好（与汇编语言比较）。 · 可以对位、字节和地址进行直接操作（不同于一般高级语言的地方）。 (3) C51 的关键字 ANSI 标准定义的关键字共有 32 个 1) 数据类型关键字：如 char、double、enum、float、int、long、short、signed、struct、union、unsigned、void 等。 2) 控制语句关键字：如 break、case、continue、default、do、else、for、goto、if、return、switch、while 等。 3) 预处理关键字：如 include、define 等。 4) 存储类型关键字：如 auto、extern、register、static 等。 5) 其他关键字：如 sizeof、const 等。 (4) 工具与材料准备 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】 · 单片机应用与调试流程 (1) 绘制电路图 这一步非常关键，如果电路图有错误，程序写得再完美，也不会有正确的结果。 通常需要根据实际需求和单片机的引脚功能来设计电路图。 (2) 搭建电路 通常使用 Protel 绘制印制电路板 (PCB)，对于一些简单的电路，在实验阶段为了降低成本，可以使用万能试验板来搭建电路，待调试好后，再制作印制电路板。 如果没有实验条件，也可以采用 Proteus 7.4 仿真软件来搭建虚拟电路。 (3) 编写程序 本书使用 Keil C51 软件编写程序。 开发人员可用 IDE 本身或其他编辑器编辑 C 或汇编源文件。然后分别由 C51 及 A51 编译器编译生成目标文件 (.OBJ)。 (4) 试程序 仿真调试过程需要一台单片机仿真器，该仿真器的一端连接到计算机的 USB 接口 (或并口)，另外一端有一个仿真头，将仿真头插到电路板的单片机插座上。通过仿真调试软件就可以完成单片机电路仿真。 若没有仿真器，也可以使用 Proteus 7.4 仿真软件来完成虚拟的电路仿真调试。 (5) 下载程序（编程器下载） 下载程序是指将编译好 (一般为 HEX 或 BIN 文件) 的程序写入单片机的程序存储器中。 编程器下载方式适合于大批量生产时使用，下载的速度比较快。 (6) 下载程序（ISP 下载器下载和串行口下载） ISP 下载器下载：通过下载器将计算机中编译好的程序下载到单片机的程序存储器中，这种方式使用方便，不需要将单片机从目标板上取下。 串行口下载：是目前应用最广泛的一种下载方式。STC89C5X 系列单片机和 W78E5X 系列单片机采用的下载方法是串行口下载。若计算机没有串行口，可以使用 USB 口 - 串行口转换器完成转接。 (7) 产品测试 下载完程序以后，还要进行测试，检查运行结果是否正确。 若有问题，则继续检查软硬件设计是否有错误，经过反复调试，直到结果正确为止。 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】 (1) Keil C51 软件简介 Keil C51 是 51 系列兼容单片机 C 语言开发系统，与汇编语言相比，C 语言在功能、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil C51 软件提供了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。生成的目标代码效率很高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。 (2) HEX 文件格式 HEX 文件格式是按地址排列的数据信息，数据宽度为字节，所有数据使用十六进制数字表示，常用来保存单片机或其他处理器的目标程序代码，一般的编程器都支持这种格式。 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　 P0 口作为通用 I/O 口使用时，为什么需要外接上拉电阻？ 2　 C51 编程中，sfr 和 sbit 关键字的作用是什么？ 【分组讨论】 分组讨论，讨论在单片机应用系统开发中，如何选择合适的下载方式。分析并行 I/O 口在不同应用场景下的优缺点。 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. 知识准备 2. 单片机应用与调试流程 3. 产品测试 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 $$