1、单片机应用技能实训（C语言）教案项目5 项目5 音频输出电路制作 任务1 MCS-51单片机定时器结构及其工作方式 一、案头 任务 MCS-51单片机定时器结构及其工作方式 授课时间 日 年 月 授课班级 教学形式讲授 授课时数 2课时 教学用具 多媒体 教学资源课件、单片机音频输出电路制作成品 课前准备 教学目标 、了解MCS-51单片机定时器的结构。1 、掌握MCS-51单片机定时器的工作方式及应用。2 3、掌握项目相关指令的作用及使用方法。教学重点 单片机定时器的工作方式及应用。1、MCS-51 2、项目相关指令的作用及使用方法。教学难点 单片机定时器工作方式的应用。1、MCS-51 2
2、、项目相关指令的灵活使用。教学过程 1、通过生活中实际情境的介绍，引出项目任务。 和TMODMCS-512、单片机定时器的结构原理，重点学习工作方式寄存器 定时器控制寄存器TCON的作用。 单片机定时器工作方式，重点学习定时/计数初值的计算方法。MCS-513、 、定时器应用举例。4教学后记 二、教学实施过程 实施环节 教学内容 导学方法 组织教学 1、检查学生出勤情况并做好记录。 2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流 复习提问 1、MCS-51单片机有哪些特殊功能寄存器？ 2、推想哪些特殊功能寄存器可以组成定时器？提问导思 导入优美的音乐常常给人们带来愉悦的心情。那么如何利用单片机发
3、出优美的旋律呢？本项目的任务就是制作一个用单片机控制的音频输出电路。为完成项目制作，先进行相关基本知识的学习。 启发学习积极性 讲授新课 一、MCS-51单片机定时器结构 MCS-51单片机定时器结构（一）计数器，由/单片机内部有两个16位的可编程定时MCS-51个特殊功能寄存器组成，TL1、6、TMOD等TH0、TL0、TCONTH1、 如图5-2所示。可用多媒体 展示图5-2。5-2照图参介绍其结构 原理。 图5-2 定时器结构 TMOD主要是用于选定定时器的工作方式，TCON主要是用于控 制定时器的启动和停止。 1、工作方式寄存器TMOD TCON、TMOD专用寄存器称TMOD称为工作方
4、式寄存器。TMOD每位的名称如及作用的表5-1所示。 TCON、TMOD 使用方法。TMOD位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M0 位名称 GATE M1 GATE M0 M1 TT C/C/ 高4位用于控制定时器T1，低4位用于控制定时器T0。TMOD 中各位的定义如下： GATE：门控位。高电平有效，具体作用见后面工作方式介绍。 ：定时、计数选择位。=1计数；=0定时。 TC/TC/TC/的说明M1M0M1、M0：工作方式选择位。定时器有4种工作方式，由M1M0不同取值对设定。 应的工作方例如将T1设定为工作在方式0定时，将T0设定为工作在方式 式。1计数，可通过下面指令
5、来完成。 TMOD=0x05; 2、定时器控制寄存器TCON 专用寄存器TCON控制寄存器，用于控制定时器的起动与停止、 所示。5-3每位名称如表TCON设置中断与中断响应等。 D0 D2 D1 D6 D5 D4 D3 TCON位 D7 IT0 TF0 IE0 TF1 TR0 TR1 IT1 IE1 位名称 TCON中各位的定义如下： TF1（TF0）：定时器T1（T0）的中断请求标志位。 TR1（TR0）：定时器T1（T0）启动/停止控制位。 IE1、IT1、IE0、IT0用于外部中断，项目4中已做介绍。 例如要启动定时器T0开始工作可使用下面的指令。 TR0=1; （二）MCS-51定时器
6、工作方式 1、方式0 当M1M0设置为00时，定时器设定为方式0工作。在这种方式下，16位寄存器只用了13位，如图5-3所示。 多媒体展示或画图5-3在黑板上， 重点介绍开始计数的条 件。 图5-3 方式0逻辑结构图 当GATE=0，TR0=1时， TL0、TH0组成的13位计数器就开始 计数。 当GATE=1、TR0=1时，THO、TL0是否计数取决于P3.2引脚的 信号，当P3.2引脚为1时，开始计数，当P3.2引脚为0时，停 止计数，这样就可以用来测量在P3.2引脚出现的正脉冲宽度。 当13位计数器加1到全“1”以后，再加1就产生溢出。这时， 置TCON的TF0位为1；同时把计数器变为全
7、“0”。 2、方式1 方式1和方式0的工作相同，唯一的差别是TH0和TL0组成 一个16位计数器。 3、方式2 方式2把TL0配置成一个可以自动恢复初值（初始常数自动重很少方式3新装入）的8位计数器，TH0作为常数寄存器，如图6-4所示。 用，简单了4、方式3 解方式3对定时器T0和定时器T1是不相同的。若T1设置为方 式3，则停止工作，所以方式3只适用于T0。当T0设置为方式 3时，将使TL0和TH0成为两个相互独立的8位计数器。 /时定握掌5、定时/计数初值的计算 计数初值的 的计算公式如下：X）定时初值1（ 计算方法。T?fsocM X=2- 12其中：M为计数器的长度（方式0、方式1、
8、方式2对应的M值分别为：13、16、8），T为定时值，f为振荡器频率。 soc（2）计数初值的计算公式如下： M X=2-N 其中：M为计数器的长度（方式0、方式1、方式2对应的M值分别为：13、16、8），N为计数值。 二、定时器应用举例 1、采用定时器定时需要考虑的问题 （1）确定定时器工作方式、定时时间，计算定时初值。 （2）定时时间到后，需要完成哪些操作。 （3）初始化定时器。采用中断方式时，还需要中断初始化。 2、应用举例 例5.1采用定时器T0方式1定时，从P2.0输出秒脉冲。晶振频率为12MHz。 解：采用方式1定时，一次定时20ms，25次定时500ms，采用中断方式，从P2.
9、0输出秒脉冲，初值为： 3fT?12?20?10soc16M=65536-20000=45536=B1E0H X=2-=21212C语言应用程序清单如下： #include sbit k1=P20; int n=0; void zdcx(void) interrupt 1 TH0=0xb1; /设置计数初始值 TL0=0xe0; n+; if(n=20) k1=k1; /到达定时则将P2.0 取反 n=0; /次数重新置0 void main() 开中断/ IE=0x82; 对于其他工作方式的应小同用大 异。当需要定时长间时较时，一般采当用方式1；需要定时时间较短或精确定时时，常采用方式 。2
10、 TMOD=0x01; /定时器初始化 设置计数初始值 / TH0=0x3c; TL0=0xb0; T0 /启动定时器 TR0=1; While(1) ; 课堂小结、TL0和TH1单片机定时器结构及工作方式。1、MCS-51TH0、主要是用于选定定时器的工TL1用于存放定时或计数初值；TMODTH0方式0：作方式；TCON主要是用于控制定时器的启动和停止。TH01：位定时/计数器。方式位组成一个的8位和TL0的低513配置成一个TL0计数器。方式2：把和TL0组成一个16位定时/TH08（初始常数自动重新装入）的位计数器，可以自动恢复初值 作为常数寄存器。方式3不常用。 2、定时器应用举例。
11、课后作业题。题、4 题、自我测评13 任务2 音频输出电路的硬件、软件设计 一、案头 任务 音频输出电路的硬件、软件设计 授课时间 日 年 月 授课班级 教学形式讲授 授课时数2课时 教学用具 多媒体 教学资源 课件、单片机音频输出电路制作成品 课前准备 教学目标 1、了解三极管工作原理，掌握单片机控制音频输出电路的整体构成。 语言数组变量的使用方法。C2、掌握 、掌握音频输出应用程序的编写方法。3教学重点 1、单片机控制音频输出电路的整体构成。 2、音频输出程序的的编程思路。教学难点 1、对音频输出电路构成的理解和应用。 2、灵活应用指令进行程序设计。教学过程 1、利用三极管的放大作用制作音
12、频输出电路，复习三极管特点。 2、单片机与三极管的连接方法及元件参数选择。 3、在老师引导下，由同学或大家一起画出项目电路原理图。 4C语言数组变量的使用方法。、 5、程序流程图绘制。 6、音频输出电路程序设计。教学后记 二、教学实施过程 实施环节 教学内容 导学方法 组织教学检查学生出勤情况并做好记录。 1、 调整学生的注意力，为上课作准备。2、 互动交流 复习提问 1、定时器有哪几种工作方式？ 2、三极管的特点？提问导思 导入经过前面的相关知识学习，我们已经可以设计制作用三极管放大驱动扬声器发出响亮的报警声电路了，下面我们根据三极管特点及所学相关知识来设计音频输出电路。首先看音频放大电路的
13、构成方法。 启发学习积极性 讲授新课 一、音频放大电路设计 1、音频输出电路原理图设计 结合项目要求，设计该项目的硬件电路原理如图5-7所示。 老师和同学共同完成电路原理图设 计 图 5-7 音频输出电路原理图 音频放大电路由三极管Q1，电阻R2、R3、R4和扬声器LS1组 成。由P2.7输出的音频方波经电容C4耦合，作用于音频放大三 极管的基极，信号经放大后驱动扬声器发出响亮的报警声。 2、元件选择 本项目涉及到的元件选择主要有三极管、偏置电阻、扬声器、 电解电容等元件。 选学同由三极管的选择主要考虑放大倍数、耐压、基极电流等因素；偏择，老师指置电阻的选择依据是三极管的静态工作参数等因素；扬
14、声器的选 导。择主要考虑其外形尺寸大小及线圈电阻值。 二、应用程序设计 语言数组变量的使用1、C 数组也是一种数组是一种将同类型数据集合管理的数据结构。 变量，将相同数据形态的变量，以一个相同的变量名称来表示。 ）数组的定义（1重点介绍定 数组的定义格式如下：时器定时应; 常量表达式数组名数据类型 存贮器类型 用 例如： 10个元素。，有定义整型数组int a10; /a 个元素。50定义无符号字符数组，有a50;/unsigned char ）定义数组注意事项2（ 对于同一个数组，其所有元素的数据类型都是相同的。 变量名不能与其他变量同名。 不能在方括号中用变量表示元素的个数。 ）数组的初始
15、赋值（3 定义数组时赋值。例如： int a5=0,1,2,3,4; 0。定义数组时不设初值，则全部元素均为 ）数组的引用（4不数组也要先定义再引用，而且只能逐个引用数组中的元素， 能一次引用整个数组。例如：int i,a5= 0,1,2,3,4; i=0; 。a0 /将数组元素赋给P1 P1=ai; 、双音频输出应用程序流程图绘制2也就是输出两个不同频率的方波本项目制作要求输出双音频， 信号。频率不同，需要的定时时间不同。主程序流程图如下：开始程序初始化定时器初始化调用音频1子程序子程序调用音频2 主程序流程图 3、双音频输出应用程序设计 应用程序清单如下：#include sbit P27
16、=P27; unsigned char dscz4=0xd0,0xfa,0xe0,0xfd; void delay1() int j=0; TL0=dsczj; j+; TH0=dsczj; TR0=1; while(TF0=0); 在老师引导下与同学一起完成流程 图设计。 TR0=0; TF0=0; void delay2() int j=2; TL0=dsczj; j+; TH0=dsczj; TR0=1; while(TF0=0); TR0=0; TF0=0; void main() TMOD=0x11; while(1) unsigned char i; for(i=255;i0;i-
17、) P27=P27; delay1(); for(i=255;i0;i-) P27=P27; delay2(); 在老师引导下与同学一起完成应用程序设计。 时间允许时，可由同学设计改变定时器初值的程序。 课堂小结 、定时器定时的编程及应用。1 、音频输出电路整体构成。2 C、3语言数组变量的使用。 、程序流程图绘制。4 5、双音频输出电路应用程序设计。 课后作业题。6题、5自我测评 任务3 音频输出电路的计算机仿真 一、案头 任务 音频输出电路的计算机仿真 授课时间 日 年 月 授课班级 教学形式 老师演示、学生练习 授课时数2课时 教学用具 教学资源 机房、多媒体、相关课件 课前准备 教学目
18、标 1、音频输出电路设计的计算机仿真验证。 、提高仿真软件proteus的使用熟练程度。2 的使用熟练程度。、提高汇编软件3keil 4、熟练掌握C语言相关指令的使用及音频输出电路应用程序。教学重点 1、提高工具软件的使用熟练程度。 、音频输出电路设计的计算机仿真验证。2教学难点 、对仿真验证步骤的深入理解。1 、仿真电路运行出错时的修改调试。2教学过程 仿真电路绘制步骤。、1proteus 2、用keil进行程序汇编步骤。 、音箱播放音频输出电路运行效果。3 4、布置练习作业，学生进行练习并验证电路效果，老师进行指导。教学后记 二、教学实施过程 实施环节 教学内容 导学方法 组织教学 、检查
19、学生出勤情况并做好记录。 1 、调整学生的注意力，为上课作准备。2互动交流 复习提问 1、proteus基本操作有哪几步？ keil进行程序汇编有哪几步？ 2、用提问导思 继续巩固 导入 展示在上次课完成的音频输出电路原理图。接下来我们就要用计算机仿真验证电路设计的正确性和运行效果。 启发学习积极性 讲授新课 proteus绘制仿真电路图的步骤 一、使用参照图5-7绘制音频输出电路硬件电路。 利用多媒体或机房相关软件 进行操作演示。 图5-7音频输出电路原理图 1、将所需元器件加入到对象选择器窗口 AT89S51用AT89C51代替，三极管、扬声器、电阻、电容、电 解电容、按键、晶振的英文名字
20、分别是“2N1711”“SPEAKER”“RES” “CAP”“CAP-ELEC”“BUTTON”“CRYSTAL”。 2、放置元器件至图形编辑窗口 3、移动（删除）对象和调整对象朝向 4、放置电源及接地符号 5、元器件之间的连线 6、编辑对象的属性设置元件参数 二、使用keil进行程序编译的步骤 1、源文件的建立 点击菜单“File-New”或者点击工具栏的新建文件按钮， 即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗口，在该窗口中 输入汇编语言源程序。 输入完源程序后，保存该文件，注意必须加上扩展名.c。 2、建立工程文件 点击“Project-New Project”菜单，出现一个对话框，要
21、求 给将要建立的工程起一个名字，-。 3、工程的设置（针对我们的单片机制作项目进行简单设置） 工程建立好以后，首先右击左边 Project 窗口的 Target 1， 弹出下拉菜单,点击Option for targettarget1即出现对工 程设置的对话框。”项用Hex file设置对话框中的 OutPut 页面，选中“Creat ）可执行代码文件。于生成（.hex 4、编译、连接Build target在设置好工程后，即可进行编译、连接。点击 ，对当前工程进行连接，如果当前文件已修改，软件会按钮 学先对该文件进行编译，然后再连接以产生目标代码。生进行如果编译过程中的信息将出现在输出窗口中
22、的Build页中，仿真电路 源程序中有语法错误，会有错误报告出现。绘制及程序三、布置作业学生练习，老师指导 编译并仿真运行，、单片机控制音频输出电路设计的仿真验证。 1对2、在仿真过程中，可以多变化几组定时器初值，试听仿真输出现的问 出的效果，最后确定一组自己满意的音频输出对应的数据。题进行 检查修改。 proteus的基本操作步骤。1课堂小结 、 、2keil的操作步骤。 3、单片机控制音频输出电路的仿真验证。 1技能反复训练与思考题题、 题课后作业2 ）4加做技能反复训练与思考题（掌握好的同学题。 任务4 音频输出电路的制作与调试 一、案头 任务 单片机控制音频输出电路的制作与调试 授课时
23、间 日 月年 授课班级 教学形式学生动手操作、老师指导 授课时数 2课时 教学用具 万用表、电烙铁等教学资源 实训设备、音频输出电路制作成品 课前准备单片机芯片及相关电子元件采购、准备。 教学目标 1、熟练使用万能板制作项目硬件的步骤。 2、掌握相关元件测试的方法。 3、掌握使用相关工具进行电路制作的操作方法。 4、掌握使用仪表进行电路测试方法，提高仪表使用的熟练程度。 5、掌握单片机控制音频输出电路构成及硬件、软件调试。 教学重点 1、掌握使用万能板制作单片机项目的操作步骤。 、掌握相关元件的测试方法。2 、掌握单片机控制音频输出电路构成及硬件、软件调试。3教学难点 、项目硬件的电路接线图绘
24、制。 1 、电路调试中的故障查找。2教学过程 、强调实训室操作规程，注意操作安全。1 2、单片机控制音频输出电路各元件及使用工具简介。 3、学生进行元件测试及元件布局设计并绘制电路接线图。 、分组进行硬件电路制作。4 、分组进行硬件电路调试。5 6、根据硬件电路实际对应用程序进行修改并进行运行调试。教学后记 二、教学实施过程 实施环节 教学内容 导学方法 组织教学 、检查学生出勤情况并做好记录。 1 、调整学生的注意力，为上课作准备。2互动交流 复习提问 1、电解电容的极性判别？ 2、按键的测试方法？提问导思 导入 强调操作纪律及操作安全注意事项。简单介绍三极管测试方学时中见证我们的1法，项目
25、硬件制作的步骤，期望同学们能在最好每组设计成果。由学生分组展开实际操作。建议每组2个， 不超过3人。启发学习积极性 项目制作 一、认识项目相关元件及元件测试 本项目的相关元件除项目基础上完成。1本项目制作在项目1扬声器。所用元件外，增加了一些电阻和三极管、由学生识别各相关元件并用万用表对相关元件进行测试。 二、元件布局设计及电路接线图 1、布局设计 由学生依据电路原理图，并根据电路元件实际进行电路布局设 计。元件布局设计时应考虑方便接线，并兼顾美观大方。、绘制电路接线图2 各小组根据所设计的布局图并依据电路原理图进行电路接线接线图绘制完成后，图绘制，接线图必须按元件的实际位置绘制， 要妥善保存
26、。 三、按元件高低层次依次进行插装与焊接 1、偏置电阻的插装与焊接。 、三极管的插装与焊接。2 3、电解电容的插装与焊接。 、扬声器的插装与焊接。4 四、电路连接 、根据电路接线图进行各元件之间的连接。1座焊接、完成各元件的连接后，将电源线引出或将2USB 在电路板上，使用电脑上的电源。5V 往届学生的制作成品如图所示。学生分组进行动手制作，老师巡回指导或示范操作。 在项目1制作成品基础上完成本项目。 展示学生 制作成品 五、硬件电路调试、通电之前，先用万用表检查各电源线与地线之间是否有1插座各引脚对地电阻值并记录，分析各短路现象，测试40脚IC电阻值是否合理。 2、不插单片机芯片，接通电源，
27、检查所有插座或器件的电40源端是否有符合要求的电压值，接地端电压是否为0V，测试 插座各脚对地电压并记录，分析电压值是否合理。脚IC、在不插上单片机芯片时，测量三极管各极电位，从而判3应调整若不能工作在放大状态，定三极管是否工作在放大状态。的值，以使其工作在放大状态。当三极管工作在放大状态后，R228再用一根导线，导线的一端接+5V电源，另一端碰触插座的，听扬声器是否发出咔咔的声音，有则说明脚（P2.7引脚） 基本正常。 六、写入应用程序调试运行汇编生成目标文根据硬件电路实际对应用程序进行修改后，试听是否能输出预期的双音频件写入单片机芯片进行运行调试。则要对硬件和软件进行检查报警声，若不能有预期双音频输出，是否有方波输出，若有，则重点测量三与调试。可先测试P2.7 极管音频放大电路。 将所测试数据列表记录并妥善保存。 作制项目小结 、元件测试方法。1 2、电路接线图绘制很重要。 、元件插装与焊接及电路连接。3 4、硬件电路调试。 5、程序写入与运行调试。 课后作业、将项目制作调试时测试数据列表并分析。1 2、总结本项目制作中出现问题及解决方法。
