学习任务四 简易计算器和秒表的设计与制作 《单片机应用技术》教案.doc

教学目标 知识目标：能力目标： 素质目标： 教学重点 教学难点 教学手段 教学学时 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 〖〗 在本学习任务中，主要完成简易计算器、键盘输入数码管显示系统和秒表的制作。通过实训模块的操作训练和相关知识的学习，使学生了解键盘输入的工作原理，熟悉七段数码管的控制方法，熟悉单片机开发的过程，加深对单片机数据传送方法的理解，掌握单片机算术运算指令的应用。 〖〗 1．算术运算类指令 算术运算指令共有24条，算术运算主要是执行加、减、乘、除法四则运算。另外，AT89S51指令系统中有相当一部分是进行加、减1操作，BCD码的运算和调整，这都归类为运算指令。 1）不带进位加法指令ADD（addition） 2）带进位加法指令 ADDC（addition with carry） 3）带借位减法指令 SUBB（subtraction with borrow） 4）加1指令 INC（increment） 加1指令（5条）的功能均为原寄存器的内容加1，结果送回原寄存器。 5）减1指令DEC（decrement） 减1指令（4条）的作用是把所指的寄存器内容减1，结果送回原寄存器，若原寄存器的内容为00H，减1后即为0FFH，运算结果不影响任何标志位，这组指令共有直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址等寻址方式，当直接地址是I/O端口锁存器时，“读—修改—写”操作与加1指令类似。 2.查表指令 查表指令有两种，最常用的是MOVCA，@A+DPTR。其中，A@A+DPTR的值作为间接地址，将该地址的内容载入到ACC中。 二、键盘输入原理 键盘是计算机最常用的输入设备，是实现人机对话的纽带。按其结构形式可分为非编码键盘和编码键盘。 1.独立式键盘 这种按键软件程序简单，但占用I/O端口线较多（一根口线只能接一个键），适用于键盘应用数量较少的系统中。 1）键闭合测试，检查是否有键闭合 2）去抖动 去抖动的方法有硬件与软件两种：硬件方法是加去抖动电路，如可通过RS触发器实现硬件去抖动；软件方法是在第一次检测到键盘按下后，执行一段10 ms的延迟子程序后再确认该键是否确实按下，躲过抖动，待信号稳定之后再进行键扫描。通常多采用软件方法。 3）采用查询方式确定键位 4）键释放测试 键盘闭合一次只能进行一次键功能操作，因此必须等待按键释放后再进行键功能操作，否则按键闭合一次系统会连续多次重复相同的键操作。但对于开关式按键，可不必等待键释放。 2.矩阵式键盘 矩阵式键盘又称行列式键盘，如图4-3所示。图中P1口的8根口线分别作为4根行线与4根列线，在其行、列交汇点处接有16个键盘。与独立式键盘相比，单片机口线资源利用率提高了一倍。 图4-3 矩阵式键盘 3.键盘的工作方式 对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。 1）编程扫描方式键盘工作原理 （1） 键闭合测试。 若行线状态皆为高电平，则表明无键闭合；若行线状态中有低电平，则表明有键闭合。 （2）去抖动。 去抖动仍采用软件延时的方法。 （3）键位识别。 （4）键释放测试。 2）定时扫描方式键盘工作原理 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生10 ms定时中断，CPU响应中断对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。 3）键盘扫描的中断控制方式 采用上述两种键盘扫描方式时，无论是否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非经常需要键盘输入，因此CPU经常处于空扫描状态。在单片机系统中，CPU除了对键盘进行处理外，还要进行数据处理、结果输出显示及其他各种控制，因此键盘处理不应占用CPU过多的时间，但又必须保证CPU能够检测到键盘的工作。为提高CPU的工作效率，可采用中断扫描方式。当无键闭合时，CPU处理原来的工作；当有键闭合时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序并执行相应的功能。 〖〗 工作内容及要求 本任务通过单片机控制外围电路来完成基本的算术运算指令：加法、减法、乘法和除法。用硬件开关输入数值，利用单片机中的运算器进行加、减、乘、除运算，然后利用LED把结果以二进制数或十六进制数显示出来。通过单片机的运算，观察各I/O端口的变化，使大家对单片机应用技术有一个深入的认识，了解单片机算术运算的基本工作过程及各端口的控制方法。同时激发学生学习单片机应用技术的兴趣，更进一步了解和熟悉单片机硬件系统和软件指令系统的开发过程。 任务分析 根据本任务的工作内容及要求，我们利用单片机实现基本的算术运算功能。首先，通过两组拨位开关输入二进制数到