2.4-2.5 MCS-51系列单片机引脚及功能、基本时序和复位电路（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系列单片机引脚及功能、基本时序和复位电路

课  型

理论

课  时

2

授课班级

授课时间

授课教师

教材分析

本章系统讲解 MCS-51 系列单片机引脚功能（40 脚双列直插封装，含电源 / 并行 I/O/ 时钟 / 控制信号引脚）、基本时序（振荡 / 状态 / 机器 / 指令周期的层级关系）及复位电路（上电 / 按键复位的工作原理与电路设计）。教材采用 “引脚结构→时序概念→复位机制” 递进结构，通过引脚图（图 2-6）、时序关系图（图 2-7）和复位电路图（图 2-8）直观展示，结合表格（表 2-7）说明复位后寄存器初始状态，强化理论与实践结合。作为单片机编程（控制信号使用）、外围电路设计（时钟 / 复位电路搭建）的基础，本节为后续学习奠定硬件工作机制的底层支撑，重点培养学生硬件信号分析能力及 “引脚 - 时序 - 复位” 的联动思维，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

学生已掌握单片机硬件结构（如 CPU、存储器、I/O 口）的基础理论，但对引脚功能（电源 / 控制 / 时钟引脚）、时序周期（振荡 / 状态 / 机器周期关系）及复位电路（上电 / 按键复位原理）的具体应用缺乏系统认知。部分学生易混淆引脚复用功能（如 RST/VPD、ALE/PROG）、时序单位的换算（1 机器周期 = 12 振荡周期），对复位电路中 “高电平维持两个机器周期” 的条件（如 12MHz 时钟需 2μs 高电平）、复位后寄存器初始状态（如 SP=07H、PC=0000H）的实际意义理解较浅。需通过 “引脚图解析 - 时序图对比 - 复位电路演示” 强化实践，突破抽象硬件信号与具体电路设计的衔接瓶颈。

学习目标

知识目标：

1. 了解 MCS - 51 系列单片机引脚的分布和功能。
2. 掌握单片机基本时序的相关概念和周期关系。

技能目标：

1. 理解单片机复位电路的工作原理和实现方式。
2. 熟悉单片机复位后特殊功能寄存器的初始状态。

情感目标：

强化职业道德认知，在职业规划中坚守行业伦理，主动承担社会责任与公民义务。

学习重难点

重点：

1. 各引脚的功能及作用。
2. 振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期的概念和关系。
3. 复位电路的工作原理和两种复位方式。

难点：

1. 不同控制信号引脚在不同场景下的功能应用。
2. 理解单片机基本时序对内部工作协调的影响。

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，引脚是与外部设备连接的桥梁，时序是内部工作协调的基础，复位电路则是保证单片机正常启动和运行的关键。MCS - 51 系列单片机的引脚有哪些？它们的功能是什么？单片机的时序是如何定义的？复位电路又是怎样工作的？让我们一起深入学习。

【新知识传授】

         MCS - 51 系列单片机引脚

MCS - 51 系列单片机引脚大多采用双列直插封装形式，共有 40 个引脚，包括电源引脚、并行 I/O 口引脚、时钟引脚和控制信号引脚。

(1)      电源引脚

① 40 脚 Vcc 为电源引脚，接 + 5V 电源。

② 20 脚 GND 为接地引脚。

(2)      并行 I/O 口引脚

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 32 脚 - 39 脚：P0 口（P0.0 - P0.7）

② 1 脚 - 8 脚：P1 口（P1.0 - P1.7）

③ 21 脚 - 28 脚：P2 口（P2.0 - P2.7）

④ 10 脚 - 17 脚：P3 口（P3.0 - P3.7）

(3)      时钟引脚

18 脚、19 脚：XTAL1、XTAL2，接外部石英晶体振荡器，也可引入外部时钟。

(4)      控制信号引脚

         9引脚有两个功能，一是复位信号引脚 RST；二是备用电源引脚 VPD，一旦 Vcc 电位突然下降或断电，可保护片内 RAM 中的信息不被丢失，使复电后能正常工作。

         31引脚有两个功能，EA 是外部程序存储器访问允许信号，EA = 1，访问内部程序存储器；EA = 0，访问外部程序存储器。Vpp 用于输入编程电压。

         30引脚有两个功能，ALE 为地址锁存允许信号；对于 EPROM 型单片机，PROG 在 EPROM 编程时用于输入编程脉冲。

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】

         单片机基本时序

(1)      振荡周期

为单片机提供定时信号的振荡源的周期，是振荡器 OSC 振荡频率的倒数。

(2)      状态周期

是振荡周期的 2 倍，前半周期为 P1，后半周期为 P2。

(3)      机器周期

MCS - 51 系列单片机的 1 个机器周期等于 6 个状态周期（即 12 个振荡周期），依次表示为 S1 - S6。

(4)      指令周期

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，

1.   了解学生现有知识储备。
2.   巩固练习。