2.1 MCS-51系列单片机的硬件结构（教案）-《单片机技术与应用》(高教版第二版) 同步精品课堂

课  题

 MCS-51系列单片机的硬件结构

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 “单片机技术” 的硬件核心章节，系统讲解 MCS-51 系列单片机内部结构（CPU / 存储器 / 并行 I/O 口 / 定时器 / 串行口 / 中断系统 / 时钟电路 / 总线）及各模块功能（如 ROM 存程序、RAM 存数据，I/O 口实现外设交互）。教材采用 “整体结构→模块详解” 递进式结构，通过分点阐述（如 CPU 由运算器和控制器组成，中断系统含 5 个中断源）强化硬件组成的系统性。作为单片机编程（如 I/O 口操作）、外围电路设计（如时钟电路搭建）的基础，本节为后续学习奠定硬件工作原理的底层支撑，重点培养学生硬件模块分析能力及 “硬件 - 软件协同” 的工程思维，是电子信息类专业 “单片机技术” 课程的关键知识节点。

学情分析

学生已掌握单片机基础理论，但对硬件结构的具体组成及功能缺乏系统认知。部分学生易混淆 ROM与 RAM的作用，对中断系统 “暂停 - 处理 - 返回” 的动态过程、并行 I/O 口与串行口的传输差异理解较浅。此外，学生对硬件模块与实际应用的联系缺乏直观认知，需通过 “结构解析 - 功能对比 - 应用实例” 强化实践，突破抽象硬件概念与具体操作的衔接瓶颈。

学习目标

知识目标：

1. MCS- 51系列单片机各硬件模块的名称和功能
2. 内部存储器 ROM 和 RAM 的区别
3. 定时器 / 计数器、中断系统的工作机制

技能目标：

1. 了解 MCS - 51 系列单片机的硬件组成部分
2. 掌握 CPU、内部存储器、并行 I/O 口等各硬件模块的功能
3. 理解定时器 / 计数器、串行口、中断系统等的工作原理

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. MCS - 51 系列单片机各硬件模块的名称和功能。
2. 内部存储器 ROM 和 RAM 的区别。

难点：

1. 定时器 / 计数器、中断系统的工作机制。
2. 总线在单片机内部数据传输中的作用。

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】

前面我们学习了单片机的基础知识。那么，单片机硬件是怎么样的？内部是如何工作的？它有哪些资源可供我们使用？带着这些疑问我们开始本章的学习，为后续学习打下良好的基础。

【新知识传授】

MCS-51系列单片机是因特尔(Intel)公司生产的一个系列单片机的名称。比如：8051/8751/8031、8052/8752/8032、80C51/87C51/80C31、80C52/87C52/80C32等，都属于这一系列的单片机。

MCS-51系列单片机从功能上可分为51和52两大类。末位数为“1”的为基本型，末位数为“2”的为增强型。两者的最大区别是52比51内部存储器容量更大，且增加了一个内部定时/计数器。

         CPU

CPU (中央处理器)是整个单片机的核心，它由运算器和控制器组成，主要功能是完成指 令的运行、控制、数据运算和位处理等。

         内部存储器

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，

(1)      程序存储器 (ROM)

可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信息。程序写入单片机的程序存储器，就不会改变，掉电时也不会消失，只能被读出来执行。

要想改变程序存储器中的内容，只能通过重新写入来实现。

(2)      数据存储器 (RAM)

主要用于存放可随机读写的数据，掉电或复位时数据会丢失。

一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。

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。

调动学生积极性。

活动二：

调动思维

探究新知

【新知识传授】

         并 行I/O 口

并行I/0口(输入/输出接口)的作用是把来自外部设备(简称外设)的信息传送给单片机，把单片机处理后的数据传回外设。

并行是指可同时传送多位数据， 一般为8位。

MCS-51   系列单片机内部共有4个8位的双向并行I/O 口 (PO、P1、P2、P3)  用于实现数据的并行输 入和输出。

         定时器/计数器

MCS-51  系列单片机内部有2个16位定时器/计数器，分别是定时器/计数器0和定时器/ 计数器1,也称为TO 、T1。它们的主要功能是实现定时或计数功能，并以其定时或计数的结果 来完成控制功能。

         T0和T1均有定时器和计数器两种工作模式。

         在定时器模式下，T0和T1的计数脉冲可以由单片机时钟脉冲经12分频后提供。

         在计数器模式下，T0和T1的计数脉冲可以从P3.4 和P3.5引脚上输入。

         对T0和T1的控制由定时器方式选择寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON完成。

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。