片机原理及其接口技术第8章

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1、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，为读者今后学习和应用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。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

2、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

3、/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。8.2MCS-96单片机的内部结构与引脚8.2.1CPU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

4、，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，PLCC，LCC四种不同的封装形式。图（a）、（b）分别给出了DIP、PLCC形式的封装图。（a）MCS-96单片机DIP封装形式（b）MCS-96单片机PLCC封装形式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

5、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。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

6、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。HSI.0～HSI.3：高速输入单元的输入信号。HSO.0～HSO.5：高速输出单元的输出信号。P0.0～P0.7：8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。P1.0～P1.7：8位准双向I/O口。P2.0～P2.7：8位多功能口，其中，6条引脚分别与RXD，TXD，EXTINT，T2CLK，T2RST，PW

7、M功能线复用。P2.6和P2.7为准双向口线，当对片内EPROM编程时，另有定义。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。8096CPU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

8、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