单片机原理及应用全书教案.docx

单片机原理及应用全书教案
课题；任务1 认识单片机
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、能知道什么是单片机
2、能明白单片机的作用
3、能说出单片机的组成
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力和激发学生的学习兴趣，做到导入新课程的作用。
教学重点与难点；
教学重点：
1、 单片机的组成
2、 单片机的设计开发方法与步骤
教学难点：
1、 单片机的应用
2、 单片机的设计与开发方法
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法，网络教学法，
课型；
1、理论课；2、复习课。
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（10分钟）
1、 检查学生人数，强调课堂纪律和要求，自我介绍。
2、 学生分组。
2、本课程的介绍。
课程讲授：（70分钟）
内容导入：
展示单片机作品，引出单片机是什么，单片机可以做什么，做到课程内容导入的目的
由计算机的基本组成到单片机的概念与组成。
内容讲授：（讲授法）
一、计算机的基本组成。
计算机的主要由哪些部分组成，每部分的作用（小组讨法）

输入设备
运算器
输出设备
控制器
内存

匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。
讨论：硬件系统与软件系统
二、单片机的概念及组成
1、单片机的概念
单片机是一块集成电路芯片上集中了控制器，存储器，运算器和输入输出端口的单片微型计算机。
学生上查询单片机的相关知识
2、单片机的基本组成。

讨论：1、CPU的作用。 2、ROM与RAM的区别。
3、单片机的发展
（1）处理器的位数由4位到现在的16位。
（2）单片机的价格越来越便宜。
（3）单片机的功能越来越强大，应用领域越来越广。
（4）单片机的存储容量越来越大，存储越来越方便。
（5）单片机的耗电量越来越小。
讨论：CPU的位数的是的是什么。
4、单片机的发展
（1）处理器的位数由4位到现在的16位。
（2）单片机的价格越来越便宜。
（3）单片机的功能越来越强大，应用领域越来越广。
（4）单片机的存储容量越来越大，存储越来越方便。
（5）单片机的耗电量越来越小。
三、常用单片机的型号（举例法）
学生上网查询常用单片机的型号
（1）MCS－51单片机
（2）MSP430单片机
（3）PIC 单片机
（4）AVR单片机
（5）飞思卡尔单片机
四、单片机的应用
1、单片机在数据处理中的应用
2、单片机在工业控制中的应用
3、智能化仪器仪表
4、家用电器
5、单片机的在汽车中的应用
课堂练习：
完成任务1课堂练习题 （空间教学）
教学小结：
1 、计算机与单片机有何区别？
2 、单片机主要有哪几部分组成？
作业布置：
1、 根据学生学习手册完成任务1工单。（空间教学）
2、 观看任务1教学视频。
（教学后记）

No 2  
教案用纸
课题；计算机中的数制和编码
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、了解计算机中数和编码
2、掌握数制之间的相互转换方法
3、掌握原码，反码，补码的转换方法
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力和激发学生的学习兴趣，做到导入新课程的作用。
教学重点与难点；
教学重点：
1、掌握不同数制之间的转换方法
2、掌握原码，反码，补码的转换方法
教学难点：
1、原码，反码，补码的转换方法
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法
课型；
1、理论课；2、复习课。
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（10分钟）
3、 检查学生人数。
4、 内容回顾。
课程讲授：（70分钟）
内容导入：
展示单片机作品，引出单片机是什么，单片机可以做什么，做到课程内容导入的目的
由计算机的基本组成到单片机的概念与组成。
提问：常用的数制有那些。
一、计算机中的数制
数的后面加一字母。如B（binary）表示H进制数制，D（decimal）或不带字母表示十进制数制，H（hexadecimal）表示十六进制数制。

提问：为什么要采用二进制，十六进制。
1．二进制数和十六进制数间的相互转换
二进制整数转换为十六进制数，只需从右向左将二进制数分为每4位1组，每组用1位十六进制数表示，左边不足4位应在左边加0，以凑成4位1组。如：
1 1111 1101 0110B→ 0001 1111 1101 0110B=1FD6H
十六进制数转换为二进制数，只需用4位二进制数代替1位十六进制数即可。如：
3AC8H=0011 1010 1100 1000B
2.十六进制数转换为二进制数
用4位二进制数代替1位十六进制数即可。如：3AC8H=0011 1010 1100 1000B
3.十六进制数和十进制数间的相互转换
1F3DH=（4096×1）+（256×15）+（16×3）+（1×13）=4096＋3840+48+13=7997
4.十进制整数转换为十六进制数可用除16取余法。
即用16不断地去除待转换的十进制数，直至商等于0为止。将所得的各次余数，依倒序排列，即可得到所转换的十六进制数。如下式所示： 即 38947 =9823H
练习：学生进行数制方面转换的练习。
二、 符号数的表示法
1. 机器数与真值
（1）机器数：在计算机中，常用数的符号和数值部分一起编码的方法表示符号数，较常用的有原码、反码和补码表示法。这几种表示法都将数的符号数码化。机器中编码表示的数，正号用“0”表示，负号用“1”表示
（2）真值：数值连同符号“＋”或“－”称为机器数的真值。一般书写中的数。
把机器数的符号位也当做数值的数，就是无符号数。
为了表示方便，常把8位二进制数称为字节，把16位二进制数称为字，把32位二进制数称为双字。对于机器数应将其用字节、字或双字表示，所以只有8位、16位或32位机器数的最高位才是符号位。
1. 原码：机器数的原始表示，如：
[＋4]原＝00000100
[－4]原＝10000100
2. 反码：正数的反码与原码相同；负数的反码由原码转换得到，符号位不变，数值位按位取反
[＋4]反＝00000100
[－4]反＝11111011
3. 补码：正数的补码与原码相同；
负数的补码有两种求法
方法一：把一个数连同符号位按位取反后再加1，可以得到该数的补数。
[＋4]补＝00000100
[－4]补＝11111100
方法二：把与其绝对值相等的正数从最低位向最高位扫描，保留直至第一个“1”的所有位，以后各位按位取反
[－4]补＝11111100
例：
X=64-10=64+（- 10）
［X］补=[64]补+[-10]补
［64］补=40H=0100 0000B
［10］补=0AH=0000 1010B
[-10]补=1111 0110B
（3）在微型机中，凡是符号数一律是用补码表示的。一定要记住运算的结果也是用补码表示的
三、二进制数的算术运算1．无符号数的运算元符号数实际上是指参加运算的数均为正数，且整个数位全部用于表示数值。n位无符号二进制数的范围为0～（2n-1）。 （1）两个无符号数相加
127＋160=7FH＋0A0H
为了区分数字和符号，写字母开头的十六进制数，前面应添加一个0。
0111 1111
+ 1010 0000
10001 1111 =11FH=256＋16＋15=287
（2）两个无符号数相减，被减数大于或等于减数，无借位，结果为正；被减数小于减数，有借位，结果为负。如：
192-10=0C0H-0AH
1100 0000
- 0000 1010
1011 0110 =B6H=176＋6=182反过来相减，即10－192，
运算过程如下：
0000 1010
- 1100 000
1 0100 1010 = -B6H=-182
由此可见，对无符号数进行减法运算，其结果的符号用进位来判别：CF=0（无借位），结果为正；CF=1（有借位）结果为负（对8位数值位求补得到它的绝对值）。
教学小结；（5分钟）
引导学生对本次课的内容进行小结，回顾本次课的教学重点
（1） 不同进制在单片机中的应用。
（2） 数制转移总结。
作业布置。
超星MOOC作业
（教学后记）
本次课主要是对单片机的基础知识的学习，主要数制的转换，对于二进制和十六进制的转换熟悉程序不够，因为本内容对单片机的学习非常重要，所以需要加强练习。

No 1   

教案用纸
课题；任务3 单片机端口使用
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、能知道MCS－51单片机的结构
2、能记住MCS-51单片机引脚的功能
3、能说出MCS-51单片机的内部资源
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力，团队协作能力，激发学生的学习兴趣，
教学重点与难点；
教学重点：
1、单片机的引脚功能
2、单片机的内部资源
教学难点：
熟记单片机的引脚功能。
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法
课型；
1、理论课；2、新授课
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（5分钟）
1、检查学生人数，强调课堂纪律和要求。
2、上节课内容回顾。
课程讲授：（70分钟）
课程导入：由单片机LED灯控制实例引出单片机结构及引脚的内容。
内容讲授：
一、51单片机的基本组成
MCS-51系列单片机的内部结构图如图所示 （演示法）

（1）8位CPU
（2）片内程序存储器
（3）片内数据存储器
（4）4个并行I/O口P0~P3
（5）两个定时/计数器
（6）5个中断源
（7）一个全双工串行I/O口
（8）片内时钟振荡器
学生查询串行通信与并行通信的区别，举例说明常用的串行通信与并行通信
讨论：USB口采用的是什么通信（小组讨论）
二、MCS-51系列单片机的引脚定义及功能
MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路

1、电源引脚
VSS：（40脚）地线。
VCC：（20脚）+5 V电源
2、时钟电路引脚
XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。
3、控制信号引脚
ALE：地址锁存控制信号。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
：外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM时，有效（低电平），以实现外部ROM单元的读操作。
：访问程序存储控制信号。当信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；当信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。
RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。
2) 信号引脚的第二功能
由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数目是有限制的。例如，MCS-51系列把芯片引脚数目限定为40条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目(1) P3口线的第二功能。P3的8条口线都定义有第二功
表2.1

课堂测试与练习 （小组讨论）

五、答疑 （5分钟）
对学生本次课程学习中存在的问题进行解答。
教学小结；（5分钟）
引导学生对本次课的内容进行小结，回顾本次课的教学重点
1、 单片机的主要组成
2、单片机的引脚功能
作业布置。（5分钟）
完成作业工单3

（教学后记）

教案用纸
课题；MCS-51系列单片机的存储器结构（一）
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、掌握单片机的存储器分类
2、掌握单片机存储器的结构
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力，团队协作能力，激发学生的学习兴趣，
教学重点与难点；
教学重点：
1、单片机的引脚功能
2、单片机的内部资源
教学难点：
熟记单片机的存储器的分类及每部分的作用。
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法
课型；
1、理论课；2、新授课
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（5分钟）
1、检查学生人数，强调课堂纪律和要求。
2、上节课内容回顾。
课程讲授：（70分钟）
内容回顾：1、单片机的引脚功能
2、单片机的内部结构
课程导入：从程序下载软件中观察程序生成的代码，讨论代码如何存储在单片机中引出本次教学内容。（举例法，讨论法）
一、单片机存储器结构的特点
（1）程序存储器和数据存储器截然分开，各有自己的寻址系统，控制信号和特定功能。
（2）程序存储器和数据存储器，内部存储器和外部存储器，位地址和字节地址都是从零开始编址，地址上有重叠，通过不同的指令和控制信号来区分。
（3）工作寄存器由RAM组成，I\O接口采用与存储器对应方式。
（4）具有一个功能很强的布尔处理器
二、8051单片机存储器组织结构 （演示法）

1、程序存储器。
对于8051来说, 程序存储器（ROM）的内部地址为 0000H~0FFFH, 共 4 KB; 外部地址为 1000H~FFFFH, 共 60 KB。 当程序计数器由内部 0FFFH执行到外部 1000H 时, 会自动跳转对于 8751 来说, 内部有 4 KB的EPROM, 将它作为内部程序存储器; 8031 内部无程序存储器, 必须外接 8031 最多可外扩 64 KB程序存储器, 其中 6 个单元地址具有特殊用途, 是保留给系统使用的。0000H是系统的启动地址, 一般在该单元中存放一条绝对跳转指令。0003H、000BH、 000BH、001BH和 0023H对应 5 种中断源的中断服务入口地址。
2、数据存储器
（1）、外部数据存储器
外部数据存储器以16位DPTR和@Ri内容作为地址指针,可寻址64KB空间.用MOVX指令.
（2）、内部数据存储器

（1） 通用工作寄存器区

（2） 可位寻址区
（3） 数据缓冲区
课堂测试与练习 （小组讨论）
三、答疑 （5分钟）
对学生本次课程学习中存在的问题进行解答。
教学小结；（5分钟）
引导学生对本次课的内容进行小结，回顾本次课的教学重点
1、存储器的分类
2、程序存储器的结构
作业布置。（5分钟）
超星MOOC在线测验
（教学后记）
通过本次课使学生掌握了单片机的内部寄存器功能等知识，由于涉及到了单片机的内部结构部分较抽象，所以需要提醒学生多加注意才能掌握

教案用纸
课题；MCS-51系列单片机的存储器结构(二)
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、 掌握单片机特殊功能寄存器的功能
2、掌握常用特殊功能寄存器的使用
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力，团队协作能力，激发学生的学习兴趣，
教学重点与难点；
教学重点：
1、单片机特殊功能寄存器
2、PSW的作用及使用方法
教学难点：
熟记单片机的特殊功能寄存器的作用与使用。
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法
课型；
1、理论课；2、新授课
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（5分钟）
1、检查学生人数，强调课堂纪律和要求。
2、上节课内容回顾。
课程讲授：（70分钟）
内容回顾：1、单片机程序存储器
2、单片机数据存储器结构
课程导入：由单片机的内部资源的管理引出本次教学内容。（举例法，讨论法）
内容讲授：
一、特殊功能寄存器区（SFR）
MCS-51系列单片机内部的I\O接口寄存器,串口行缓冲器,定时\计数器,各种控制寄存器和状态寄存器,统称为特殊功能寄存器(SFR),21个8位的SFR,离散的分布在80H到FFH地址空间内。每个SFR都有字节地址，并定义了符号名，其中有11个SFR具有位地址，对应为也定义了位名。凡是字节地址能被8整除的都具有位地址。特殊功能寄存器的地址分配见下图

二. 常用特殊功能寄存器介绍
1、累加器A（或ACC----ACCumulator）
累加器是最常用的专用寄存器
2、B寄存器（B register）
在乘除指令中用到B寄存器
乘 MUL AB；A与B相乘，高字节放在B中，低字节放在A中。
除 DIV AB；A除以B，商放在A中，余数放在B中。
其他指令中，B同一般的RAM。
（1）累加器ACC（E0H）
（2）B寄存器（F0H）
3、程序状态字PSW（D0H）

是8位寄存器，它包含了程序状态信息。
CY：进位标志。在执行某些算术和逻辑运算时，可被硬件或软件置位或清除。
AC：辅助进位标志。当低4位数向高4位数进位或借位时，AC将被硬件置1，否则就被清除。
RS0，RS1：用软件置位或清除来确定工作寄存器区。
（0，0）——区0（00H~07H）
（0，1）——区1（08H~0FH）
（1，0）——区2（10H~17H）
（1，1）——区3（18H~1FH）
OV：溢出标志。执行算术运算时，由硬件置位或清除 。
加减法时 OV=C’6异或C’7
乘除也会影响OV，积大于255或除数为0，OV置位否则清零。
P：奇偶标志。每个指令周期都由硬件来置位或清零。A中值为1的位数为奇数，则P置位，否则清零。
三、课堂练习（小组讨论法）
四、答疑 （5分钟）
对学生本次课程学习中存在的问题进行解答。
教学小结；（5分钟）
引导学生对本次课的内容进行小结，回顾本次课的教学重点
1、主要特殊功能寄存器介绍
2、PSW的举例
作业布置。（5分钟）
课后作业：
P40 2、 3 、4
（教学后记）
通过本次课程的学习，学生对单片机的存储器的结构有了详细的了解，明白了程序存储器与数据存储器的结构与作用，使用方法。对后面课程内容的学习打下了基础，教学效果好。

教案用纸
课题；MCS-51系列单片机并行I\O口的使用
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、掌握P0 、P1、P2、P3口的使用
2、掌握P0 、P1、P2、P3口的结构特点
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力，团队协作能力，激发学生的学习兴趣，
教学重点与难点；
教学重点：
P0 、P1、P2、P3口的使用。
教学难点：
P0 、P1、P2、P3口的结构原理。
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法
课型；
1、理实一体；2、新授课
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（5分钟）
1、检查学生人数，强调课堂纪律和要求。
2、上节课内容回顾。
课程讲授：（70分钟）
内容回顾： 1、单片机复位电路与时钟电路
2、单片机最小系统电路的设计
课程导入：从单片机LED控制实例引出本次教学内容（举例法，讨论法）
一、并行I / O端口
四个端口、双向、每个口包含一个锁存器、一个输出驱动器和二个输入缓冲器。
1．P0口
（1）、结构（P0口电路图）

（2）、通用I / O口
1）读（端口外数据 内部寄存器）
方式1（读锁存器）Q G2 D 内部总线，适于“读—修改—写”
方式2（读引脚）：P0·x G1 D 内部总线。
作为通用I / O使用， 是一个准双向口：
“在输入数据时应先把口置1，使两个FET都截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗输入”
2）写（片内数据 端口）
数据 锁存 MUX P0·x
3）地址/数据总线口
控制MUX
写：地址/数据为1，P0·x ——高
地址/数据为0，P0·x ——低
读：经缓冲器G1读入
4）负载能力
可带8个TTL输入，驱动NMOS时，接上拉电阻。
总结特点：
（1）P0口可作通用I / O口使用，又可作地址/数据总线口；
（2）P0既可按字节寻址，又可按位寻址；
（3）P0作为输入口使用时：是准双向口；
（4）作通用I / O 口输出时：是开漏输出；
（5）作地址/数据总线口时，P0是一真正双向口，而作通用I / O口时，只是一个准双向口
二、P1口
1、结构

只能作I / O口用，且是一个准双向口。
内部已有上拉电阻，不是开漏输出口。
2、特点
（1）无地址/数据口功能
（2）可按字节寻址，也可按位寻址
（3）作I / O输入口时：是一准双向口，不是开漏输出。
P1口为准双向口, 其1位的内部结构如图所示。 它在结构上与P0口的区别在于输出驱动部分, 其输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成。当其某位输出高电平时, 可以提供拉电流负载, 不必象P0口那样需要外接电阻。
从功能上来看P1只有一种功能（对MCS—51子系列）, 即通用输入输出I/O接口, 具有输入、输出、 端口操作3种工作方式, 每1位口线能独立地用作输入或输出线。
三、P2口
1、结构

2、特点
（1）当P2口作为通用I / O时，是一准双向口。
（2）从P2口输入数据时，先向锁存器写“1”。
（3）可位寻址，也可按字节寻址
（4）可输出地址高8位。
P2口也是一准双向口, 其1位的内部结构如图2―9所示。 它具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功功能, 所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3。
当作为准双向通用I/O接口使用时, 控制信号使转换开关接向左侧, 锁存器Q端经反相器3接V1, 其工作原理与P1相同, 也具有输入、 输出、 端口操作三种工作方式, 负载能力也与P1口相同。
四、P3口
1、结构图

2、特点
（1）作通用I / O时，“选择输出功能”应保持高电平，
（2）工作于第二功能时，该位锁存器应置1，
（3）作输入口时，输出锁存器和选择输出功能端都应置1
（4）第二功能专用输入，取自输入通道第一缓冲器（G1）输出端，通用输入信号取自“读引脚”。
P3口的1位结构如图2―10所示。 它的输出驱动由与非门3、 V1组成, 比P0、 P1、P2口结构多了一个缓冲器4。 P3口除了可作为通用准双向I/O接口外, 每1根线还具有第2功能。
当P3口作为通用I/O接口时, 第2功能输出线为高电平, 使与非门3的输出取决于口锁存器的状态。 在这种情况下, P3口仍是1个准双向口, 它的工作方式、 负载能力均与P1、 P2口相同。
当P3口作为第2功能（各引脚功能见表2―3）使用时, 其锁存器Q端必须为高电平, 否则V1管导通, 引脚被箝位在低电平, 无法输入或输出第2功能信号。 当Q端为高电平时, P3口的口线状态就取决于第2功能输出线的状态。

五、课堂练习：完成任务工单（小组讨论法）
六、答疑 （5分钟）
对学生本次课程学习中存在的问题进行解答。
教学小结；（5分钟）

No 8   

教案用纸
课题；单片机最小系统电路
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、掌握单片机的时钟电路及工作时序。
2、掌握单片机的复位电路。
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力，团队协作能力，激发学生的学习兴趣，
教学重点与难点；
教学重点：
1、单片机最小系统电路的设计。
2、单片机最小系统电路作用。
教学难点：
单片机的内部工作时序。
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法
课型；
1、理实一体；2、新授课
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（5分钟）
1、检查学生人数，强调课堂纪律和要求。
2、上节课内容回顾。
课程讲授：（70分钟）
内容回顾： 1、单片机存储器结构
2、单片机开发软件 使用
课程导入：从单片机工作所需要的基本电路引出本次教学内容（举例法，讨论法）
一、 单片机的时钟电路。
时钟是单片机的心脏,各部分都以时钟频率为基准,有条不乱一拍一拍的工作,因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性.
典型的时钟电路

Ø 时钟周期、状态周期和机器周期
Ø 时钟周期
单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外部直接输入的送到内部控制逻辑单元的时间信号的周期。其大小是时钟信号频率（fosc）的倒数。
例如：时钟信号频率fosc为6MHz，则时钟周期为1/6us。
Ø 状态周期
由2个时钟周期组成（1个状态周期=2个时钟周期）
Ø 机器周期
由12个时钟周期或6个状态周期组成（1个机器周期=12个时钟周期）。
例如：有一个单片机系统，它的fosc=12MHz，则时钟周期为1/12us，状态周期为1/6us，机器周期为1us 。
单片机各种周期的关系图
1个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期
单片机指令的工作时序

二、复位电路
单片机复位条件: 必须使RST引脚持续10 ms以上高电平(外部时钟12MHz)
MCS-51单片机复位电路有两种，一种是上电复位电路，另外一种是手动复位电路。都是采用阻容电路的充放原理实现。
1、上电复位电路
这种电路利用电容上电压不能突变而是按指数规律上升或下降的特
产生所需的复位脉冲 ，电路如下图所示：

优点：使用最为普遍且成本低廉的复位电路
缺点：在电源出现瞬时跌落的情况下，将无法获得参数符合要求的复位脉冲或根本无法产生复位脉冲。
2、手动复位电路
在系统运行过程中，有时可能需要对系统进行复位，以避免对硬件经常加电或断电而造成的伤害，我们可以采用手动复位的方式。具体的电路如图所示。

三、课堂练习：绘制单片机最小系统电路（小组讨论法）
四、答疑 （5分钟）
对学生本次课程学习中存在的问题进行解答。
教学小结；（5分钟）
引导学生对本次课的内容进行小结，回顾本次课的教学重点
1、 单片机的时钟电路及时序。
2、 单片机复位电路及复位电路的重要性。

教案用纸
课题；单片机在汽车控制中的应用
教学目标（知识、能力、情感）；
知识目标：
1、掌握汽车ECU的组成。
2、掌握玛瑞利ECU的电路结构。
3、掌握MC68HC11F1单片机的原理。
能力目标：
培养学生的学习单片机的基本能力
情感目标：
通过本次课培养学生的基本能力，团队协作能力，激发学生的学习兴趣，
教学重点与难点；
教学重点：
ECU的电路的分析方法。
教学难点：
MC68HC11F1单片机的原理。
教学方法（教具）；
讲授法、演示法 ，举例法，任务驱动法
课型；
1、理实一体；2、新授课
课时；
2课时
教学步骤与内容（板书计划）；
组织教学：（5分钟）
1、检查学生人数，强调课堂纪律和要求。
2、上节课内容回顾。
课程讲授：（70分钟）
内容回顾：
汽车电子控制系统的基本结构如下图1所示：

图1 汽车电子控制系统基本结构
电子控制系统包括硬件和软件两大部分。
2、ECU的组成
汽车电子控制系统中核心的控制部件是ECU，其一般结构如下图3所示。

图3 汽车电控ECU基本结构框图
微处理器：即单片机
A/D：将模拟信号转换成数字信号
输入处理：将各种电平的信号转换成单片机能直接处理的电平
输出处理：将微处理器的输出转换成执行器的控制电平。
电源电路：为ECU各部分提供工作电压
ECU的组成：输入接口电路、信号整形、电平转换、A/D转换等
微控制器（Microcontroller）是ECU的心脏部分，也称为MCU（Microcontrol Unit），对输入信号进行分析运算处理，并向执行器发出操作命令。
输出接口电路：驱动、隔离、D/A转换等
实验导入：
对照实物图说出玛瑞利ECU中各序号所标部分的名称及各部分的作用。

（1）怠速驱动芯片（L9122）
    CPU通过数据总线输出控制信号经74HC273锁存后输出控制信号加到怠速驱动芯片L9122，L9122将高低电位的控制信号转化为电压信号后输出控制怠速电机的步数。L9122的13、15脚将当前怠速状态通过总线74HC244驱动后，再到CPU数据总线上，这样怠速控制构成了一个闭环系统。
    这个闭环控制系统中若有一个环节出现故障都会引起发动机怠速不正常故障，表现为发动机无怠速、怠速高等故障。
（2）点火线圈驱动三极管
    大功率三极管，驱动点火线圈。与T04、T05和L9101一起在CPU的控制下完成对点火线圈的控制。L9101的作用是接收曲轴位置传感器传送的曲轴位置即气缸上止点信息波形，将该波形整形送给CPU，CPU根据存储的最佳点火时刻再根据其它传感器传送来的发动机当前工作状态再通过T04、T05控制932RP，从而驱动点火线圈，这其中有任何一个环节出现故障均会引起发动机不点火故障。
（3）喷油器驱动三极管
    大功率三极管，驱动喷油器。与T02、T03以及L9101组成喷油控制电路，在CPU的控制下完成对喷油器的控制。PIN32脚进入的绝对压力传感器信号进入L9101，该信号在L9101内部整形放大后送给CPU，CPU再根据冷却液温度、进气温度、节气门开度、空调信号等一系列修正信号确定发动机所需要的喷油量。CPU将计算好的喷油量转换为电压信号通过T02、T03控制932RP，从而接通喷油器。此环节内若有一处不正常均会引起不喷油故障。
   （7）CPU（MC68HC11F）
    摩托罗拉8bit汽车专用MCU，为本电路的控制核心。
    该集成模块故障率很高，损坏后会引起发动机不喷油不点火，检测仪器无法与电控单元通信以致于整个电控单元陷于瘫痪状态。
（8）空调、油泵、报警灯控制
    空调继电器、燃油泵继电器、报警灯电路的控制模块。该模块损环会引起空调、油泵不工作，发动机故障
（9）传感器信号放大整形模块
    负责发动机转速/曲轴位置传感器和进气歧管绝对压力传感器信号的采集、整形放大，并将信号送给CPU的模数转换电路，从而控制点火喷油。是点火喷油相关电路必不可少的一部分。
  该芯片损环会造成电控单元无法采集曲轴上止点信号和进气压力信号从而引起点火错乱、不点火、不喷油或者电控单元起动备用喷油程序恒定喷油，引起发动机工作粗暴、排放超标、燃油经济性能下降等故障。
（10）氧传感器信号输入模块
  负责氧传感器信号模/数转换，如损坏会引起发动机怠速不稳、排气管冒黑烟、燃油经济性能下降等故障。
（11）电源芯片（L9170）
   将蓄电池和点火开关送来的12V供电转换为电脑板的内部5V供电，由于其发热量较大故而在其后面装有散热片，图中散热片已经拆除。
    该芯片烧坏会引起整机无供电，电脑处于瘫痪状态。
    （12）怠