第8章 单片机 51单片机.ppt
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第8章 16位单片机简介 8.1 概述 MCS-96系列单片机与MCS-51系列单片机相比较, 软、硬件资源远比较丰富,CPU采用寄存器——寄存器结构,提高了操作速度和数据吞吐能力;具有更快的运算速度,更多的外围子系统,更高效的指令系统,在89C196KC以后的芯片中,增加了一个外设事务服务器PTS,专门用于处理外设中断事务,大大减少了CPU的软件开销。 MCS-96系列单片机的主要特点包括以下几个方面: (1)16位CPU,具有高速处理能力,没有累加器,采用寄存器——寄存器结构,具有232字节的寄存器阵列; (2)具有高效的指令系统,大大提高了编程效率; (3) 4/8通道的10位A/D转换器; 8.2 MCS-96单片机的内部结构与引脚 8.2.1 CPU结构与引脚 1.型号与封装形式 作为系列产品,MCS-96有不同的型号和封装形式。MCS-96系列产品包含2个子系列:8096和8096BH,8096BH兼容8096,但前者在性能上比后者更强,MCS-96系列的各型号产品如下表所示。 2.引脚功能 68引脚的MCS-96的各引脚功能分别说明如下: VCC:主电源电压(+5V)。 VSS:数字地。 VPD:RAM备用电源引脚(+5V)。 VREF:A/D转换器的基准电源,也是其模拟部分的电源(+5V)。 ANGND:A/D转换器的参考模拟地,通常与Vss端同电平。 VBB:由片内的反偏置发生器发出的衬底电压。 XTAL1:振荡器中反相器的输入和内部时钟发生器的输入。 XTAL2:振荡器中反相器的输出。 CLKOUT:内部时钟发生器的输出端,其频率为1/3振荡频率。 :复位输入端,在此引脚保待2个状态周期以上的低电平信号,将使芯片复位。 TEST:输入为低时,可选通工厂测试方式。正常工作时,应把此脚接到Vcc。 P3.0~P3.7,P4.0~P4.7:均为具有漏极开路输出的8位双向I/O口。这些引脚可用做多路转换的地址/数据总线,它们具有内部上拉功能。当对片内EPROM编程时,另有定义。 3.MCS-96系列结钩特点 MCS-96系列16位单片机内部结构如下图所示。 8096 CPU是由寄存器、算术逻辑单元(RALU)、寄存器阵列、指令寄存器、控制单元、地址译码寄存器等部分组成。其最大特点是RALU直接对232字节寄存器阵列及专用寄存器进行各种算术逻辑操作,而没有采用常规的累加器结构,从而加速了数据的处理能力,提高了CPU的吞吐能力。同时,由于可通过专用寄存器来直接控制I/O口,加速了I/O过程。 (1)CPU总线 CPU内部的寄存器阵列通过一个控制器和2条总线( 8位的A-BUS和16位的D-BUS )与RALU相连。 D-BUS只用于RALU与寄存器之间传送数据,而A-BUS用做上述传送过程中的地址总线。当CPU访问片内、外存储器时,A-BUS可作为多路转换的地址/数据总线。 RALU中,所有的寄存器都是16位或17位的。高位字寄存器和低位字寄存器都有自己专用的移位逻辑,可进行数据规格化、乘除法等运算中的逻辑移位操作。延时环节用于把16位总线D-BUS上的地址/数据转换成8位总线A-BUS上的信息。常数0,1和2存储在RALU中,以加速某些运算,如取补或加1、减1运算。16位程序状态字PSW高位保留了用户程序所需的信息状态字。PSW的格式如下表所示。 16位程序状态字PSW的各位的定义如下: Z:零标志,操作结果为零时置位。 N:符号标志,操作结果为负值时置位,与溢出无关。 V:溢出标志,当产生溢出时置位。 VT:溢出陷阱标志,当V标志置位时,VT也置位。但VT置1后只能由专门的指令使其清0。 C:进位标志,操作结果最高位产生进位时置位。减法操作产生借位时C置位。 I:总的中断允许位。 ST:黏附位,在右移操作时,一个1进入C,然后又移出时置位。ST与C一起使用,可以在右移操作后控制四舍五入。 INT-MASK:中断屏蔽寄存器,控制每一种中断源是被允许还是禁止。 (3)CPU寄存器阵列 寄存器阵列实际上是片内的RAM,它包含232字节的RAM单元,这些单元可以按字节、字或双字进行访问,每个单元都可以为RALU所用。 (4)时钟信号 MCS-96具有内部振荡器电路和3相时钟发生器,如图所示,一般在XTALl和XTAL2端外接一个6~12MHz的晶体。振荡器的频率信号被3分频后产生3个内部定时信号,称为A,B,C相,每一相的占空比为33%,每3个满周期为1个状态周期。XTALl与A,B,C相定时信号的关系如图所示。 8.2.2 存储器与I/O端口 1.存储器 MCS-96具有一个逻辑上完全统一的存储器空间,寻址范围为64KB。存储器空间分配如右图所示。 0000H~00FFH为内部RAM(
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