任务一 双机通信（1）（教案）-《单片机技术及应用》(高教版第四版) 同步精品课堂

《单片机技术及应用》(高教版第四版)教案 课 题 双机通信（1） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 内容为 “单片机通信技术” 模块的核心基础，以 “双机通信” 任务为载体，系统讲解串行通信原理（并行 / 串行对比）、关键参数（波特率）、硬件结构（串行口内部框图）及控制寄存器（SCON/PCON），重点解析 4 种工作方式（方式 0 扩展 IO、方式 1 异步 10 位通信为核心）。教材采用 “概念引入（并行 vs 串行）→参数定义（波特率）→硬件结构→寄存器配置→工作方式” 递进逻辑，通过表格（SCON 格式、方式选择表）和示意图（方式 0 扩展输出）强化理论与应用衔接。作为前序 “IO 口操作”“定时器” 的延伸，本节为后续多机通信、上位机串口调试及物联网远程控制奠定技术基础，重点培养学生串行口配置、通信协议调试及异步通信问题排查能力，是电子信息类专业 “单片机应用” 课程的关键章节。 学情分析 学生已掌握单片机基础 IO 口操作（如 LED 控制、按键扫描）及定时器基本配置，但对串行通信的核心概念（波特率匹配、异步帧格式）、寄存器配置（SCON 的 SM0/SM1 位选择方式、PCON 的 SMOD 波特率倍增）及硬件连接（TXD/RXD 交叉接线）理解较浅。部分学生易混淆并行与串行通信的差异（如并行多线高速 vs 串行单线低速），对串行口内部双缓冲器 SBUF（收发独立）、中断标志 TI/RI 需软件清零等机制陌生。此外，方式 1 的 10 位帧格式（起始位 - 数据位 - 停止位）及波特率计算公式（与定时器 T1 溢出率关联）需结合硬件时序理解，可能因寄存器配置错误（如 SM2 多机通信位未清零）导致通信失败。需通过 “对比并行 - 串行差异→寄存器配置实验→双机通信调试” 强化实践，突破协议理解与配置瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 理解并行通信和串行通信的原理与特点。 2. 掌握波特率的概念及在串行通信中的重要性。 3. 熟悉 51 系列单片机串行口的内部结构和控制寄存器。 技能目标： 1. 了解 51 系列单片机串行口的四种工作方式。 2. 能够完成甲乙两机的远程通信，实现甲机按钮控制乙机 LED 亮灭。 情感目标： 明确职业定位与发展方向，结合产业趋势制定科学的职业规划与成长路径。 学习重难点 重点： 1. 并行通信和串行通信的区别。 2. 51 系列单片机串行口的工作方式和波特率计算。 3. 双机通信的实现。 难点： 1. 串行口工作方式的原理和应用。 2. 波特率的计算和设置。 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】 在当今的电子设备中，单片机之间的通信至关重要。我们如何让单片机之间进行有效的远程通信呢？下面我们将学习利用单片机的串行通信接口完成双机通信的技术。 【新知识传授】 · 并行通信和串行通信 (1) 并行通信 并行通信是指构成信息的各位二进制字符同时并行传送的通信方法。其优点是传送速度快，缺点是数据有多少位，就需要多少根传输线，仅适合于近距离通信传输。 (2) 串行通信 串行通信是指构成信息的各位二进制字符按顺序逐位传送的通信方式。 · 其优点是只需一对传输线（如电话线），占用硬件资源少，从而降低了传输成本，特别适用于远距离通信， · 缺点是传送速度较慢。 (3) 波特率 波特率是串行通信的重要指标，通信双方必须具有相同的波特率，否则无法成功完成串行数据通信传输。 在串行通信中，发送设备和接收设备之间发送数据的速度和接收数据的速度必须相同，这样才能保证被传送数据的成功传送。 采用二进制时，可以用波特率表示传输数据的速率，即每秒传输二进制数据的位数。 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】 · 51 系列单片机串行口的内部结构 它有两个独立的接收、发送缓冲器 SBUF，可同时发送和接收数据，发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入，两个缓冲器共用一个地址。 (1) 串行口控制寄存器 SCON ① 串行口控制寄存器 SCON 用于设置串行口的工作方式、监视串行口工作状态、控制发送与接收的状态等。其格式见表。 SMO 和 SM1 位为串行口工作方式选择位，可构成 4 种串行口工作方式，见下表。 (2) 特殊功能寄存器 PCON ② 特殊功能寄存器 PCON 的格式见下表，PCON 的 D7 位与串行口通信波特率有关。 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】 · 串行口工作方式选择 (1) 方式 0 在方式 0 下，串行口是作为同步移位寄存器使用的，其波特率固定为单片机振荡频率 (f) 的 1/12，串行传送数据 8 位为一帧。 使用方式 0 发送数据时，外部需要扩展一片 (或几片) 串入并出的移位寄存器 · 在方式 0 时，SCON 中的 TB8 、RB8 位没用，发送或接收完 8 位数据由硬件置 1TI 或 RI 中断标志位，CPU 响应 TI 或 RI 中断。 · TI 或 RI 中断标志位必须由用户软件清零，可采用如下指令清零 TI 或 RI。——//TI 位清零 //RI 位清零 · 方式 0 时，SM2 位 (多机通信控制位) 必须为 0。 (2) 方式 1 方式1:工作方式1的波特率是可变的，由定时器T1的计数溢出率决定。 SMO、SM1 为 01 时，串行口工作在方式 1，即 10 位异步通信方式。方式 1 用于数据的串行发送和接收，TXD (P3.1) 引脚和 RXD (P3.0) 引脚分别用于发送和接收数据。方式 1 收发一帧的数据为 10 位，即发送或接收一帧信息中，除 8 位数据移位外，还包含一个起始位 (0) 和一个停止位 (1)。 (3) 方式 2 在发送数据之前，先根据通信协议由软件设置 TB8 (例如：双机通信时的奇偶校验位或多机通信的地址 / 数据的标志位)。然后将要发送的数据写入 SBUF，即可启动发送过程。串行口自动把 RB8 取出，并装入到第 9 位数据位的位置，再逐一发送出去。发送完毕，则把 TI 位置 1。 方式 2 的帧格式如下： (4) 方式 3 当 SM0 、SM1 两位为 11 时，串行口工作在方式 3。方式 3 为波特率可变的 11 位异步通信方式，除了波特率外，方式 3 和方式 2 相同。 方式 3的波特率由下式确定： 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　 并行通信和串行通信的优缺点分别是什么？ 2　 51 系列单片机串行口的两个控制寄存器分别是什么，有什么作用？ 3　 串行口工作方式 0 适用于什么情况？ 4　 在串行通信中，波特率的作用是什么？ 【分组讨论】 讨论如何根据实际需求选择合适的串行通信工作方式。分析在双机通信中，可能出现通信失败的原因及解决方法。 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. 并行通信和串行通信 2. 51 系列单片机串行口的内部结构 3. 串行口工作方式选择 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 $$