教案(AT89S52单片机的CPU).doc

教 案 授课题目：AT89S52单片机的CPU 授课教师：* 授课班级：机电1201 河南化工职业学院 教 案 分 析课题2.2AT89S52单片机的CPU教材选用本节课采用了北京邮电大学出版社出版的单片机原理与接口技术一书中的第二章第二节的内容。教学目标认知目标：能理解CPU各部分结构的功能。技能目标：能利用单片机编程软件CPU内部各寄存器进行操作。情感目标：培养学生踏实操作，一丝不苟的学习精神。重点难点重点：掌握和理解CPU内部各寄存器的功能。难点：单片机CPU内部的寄存器和其他寄存器的区别。授课对象机电专业二年级学生授课学时2教学方法讲授法、演示法、实验法教具多媒体课件、电子计算机、keil仿真软件教学过程1、 组织教学，2、 复习、导入新课3、 新课讲授4、 随堂实验5、 课堂小结6、 拓展延伸教学后记 本节课，通过理论实践一体化教学，调动了学习兴趣，提高了课堂教学效率，更好的完成了教学目标。教 案2.2 AT89S52单片机的CPU 引入新课 回顾单片机的基本结构及发展趋势。然后思考我们购买电脑时候有什么要求，对CPU有什么样的要求，引出CPU的结构和功能，。中央处理单元CPU 它由运算器和控制器两部分组成。具体结构如下图： 从上图中我们可以看到，在虚线框内的就是CPU的内部结构了，8位的MCS-51单片机的CPU内部有数术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、累加器A（8位）、寄存器B（8位）、程序状态字PSW（8位）、程序计数器PC（有时也称为指令指针，即IP，16位）、地址寄存器AR（16位）、数据寄存器DR（8位）、指令寄存器IR（8位）、指令译码器ID、控制器等部件组成。2.2.1 AT89S52单片机CPU运算器运算器是进行各种算术运算和逻辑运算的部件。与运算器有关的寄存器包括ALU、暂存器、ACC、B、PSW、1、运算器（ALU）的主要功能 A）算术和逻辑运算，可对半字节（一个字节是8位，半个字节就是4位）和单字节数据进行操作。 B）加、减、乘、除、加1、减1、比较等算术运算。 C）与、或、异或、求补、循环等逻辑运算。 D）位处理功能（即布尔处理器）。 由于ALU内部没有寄存器，参加运算的操作数，必须放在累加器A中。累加器A也用于存放运算结果。 例如：执行指令 ADD A，B 执行这条指令时，累加器A中的内容通过输入口In_1输入ALU，寄存器B通过内部数据总线经输入口In_2输入ALU，A+B的结果通过ALU的输出口Out、内部数据总线，送回到累加器A。2、暂存器TMP1和TMP2运算器中两个暂存器TMP1和TMP2作为ALU的两个输入，暂时存放参加运算的数据。3、累加器ACC8位寄存器，ACC既是ALU逻辑运算所需数据的来源之一，同时CPU的数据传送大多是通过累加器ACC实现的，因此ACC又是数据传送的中间站。4、寄存器B执行乘法和除法指令时，使用寄存器B，执行乘法或除法指令前，寄存器B用来存放乘数或除数，ALU的另外一个输入来自累加器ACC，执行完以后，寄存器B用来存放乘积的高八位，或除法的余数。5程序状态字寄存器PSW用于记录运算过程中的状态，如是否溢出、进位等。其格式如下（D1位没有定义）：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CYACF0RS1RS0OVPCY 进位标志位。AC 辅助进位标志位。F0 用户标志位 RS1、RS0 工作寄存器区选择控制位 OV 溢出标志位。P 奇偶标志位。2.2.1 控制器1、程序计数器PC PC的作用是用来存放将要执行的指令地址，共16位，可对64K ROM直接寻址，PC低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。也就是说，程序执行到什么地方，程序计数器PC就指到哪里，它始终是跟蹿着程序的执行。我们知道，用户程序是存放在内部的ROM中的，我们要执行程序就要从ROM中一个个字节的读出来，然后到CPU中去执行，那么ROM具体执行到哪一条呢？这就需要我们的程序计数器PC来指示。 程序计数器PC具有自动加1的功能，即从存储器中读出一个字节的指令码后，PC自动加1（指向下一个存储单元）。 3、指令寄存器IR 指令寄存器的作用就是用来存放即将执行的指令代码。在这里我们先简单的了解下CPU执行指令的过程，首先由程序存储器（ROM）中读取指令代码送入到指令寄存器，经译码器译码后再由定时与控制电路发出相应的控制信号，从而完成指令的功能。关于指令在单片机内部的执行过程，我们在后面将会以另一节课来进行详细的讲解。 4、指令译码器ID 用于对送入指令寄存器中的指令进行译码，所谓译码就是把指令转变成执行此指令所需要的电信号。当指令送入译码器后，由译码器对该指令进行译码，根据译码器输出的信号，CPU控制电路定时地产生执行该指令所需的各种控制信号，使单片机正确的执行程序所需要的各种操作。 5、堆栈指针SP 堆栈是一组编有地址的特殊的存储器单元，堆栈有堆栈指针SP指示。RAM内部某一连续的单元作为堆栈区域。2.2.3观察CPU内部寄存器通过学生keil软件仿真实验观察CPU内部寄存器数据的变化，1编程软件仿真窗口设置2窗口菜单的使用。3输入指令运行，MOV A,#30HADD A,#81H4观察菜单窗口，ACC，B，PC，PSW的变化5检查评价，写入数据和输出结果的准确性6总结：CPU内部存储器在数据运算中的作用