文档介绍：第8章 16位单片机简介
主要内容:
在MCS-51单片机基础上以8096为例简单介绍了16位单片机MCS-96的基本组成、结构、指令系统,目的在于抛砖引玉,为读者今后学****和应用16位单片机奠定基础。重点是16位单片机的特色(如:高速输入与高速输出、脉冲宽度调制PWM输出、模拟输入等)。难点是16位单片机与8位单片机的比较,在掌握8位单片机基础上较快地掌握16位单片机的应用。
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;
(4)脉宽调制PWM输出装置;
(5)全双工的串行口,并有专门的波特率发生器;
(6)高速的I/O系统;
(7)5个8位的I/O端口;
(8)可编程的8个优先级中断源;
(9)16位监视定时器;
(10)可动态配置的总线;
(11)ROM/EPROM的内容可加密;
(12)2个16位的定时器/计数器,4个16位的软件定时器。
应用范围:应用于自动控制系统、测试系统、智能仪器、外设控制器、家用电器等。
MCS-96单片机的内部结构与引脚
CPU结构与引脚
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。
MCS-96共有DIP,PGA,,LCC四种不同的封装形式。图(a)、(b)分别给出了DIP、形式的封装图。
(a)MCS-96单片机DIP封装形式(b)MCS-封装形式
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,。
NMI:非屏蔽中断信号输入。
INST:当对外部存储器进行读操作时,此引脚输出为高,表示是取指周期。
ALE:地址锁存允许输出。
:对外部存储器的读信号输出。
:对外部存储器的写信号输出。
:外部存储器总线的高字节允许信号输出。
READY:加长存储器周期的输出控制信号。
~:高速输入单元的输入信号。
~:高速输出单元的输出信号。
~:8位高阻抗输入口。可作为8位数字量输入口,也可以作为片内A/D转换器的8个模拟量输入信号线。当对片内EPROM编程时,另有定义。
~:8位准双向I/O口。
~:8位多功能口,其中,6条引脚分别与RXD,TXD,EXTINT,T2CLK,T2RST,PWM功能线复用。,当对片内EPROM编程时,另有定义。
~,~: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。
-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-B