第10章96系列单片机指令系统.docVIP

第十章MCS-96单片机的硬件结构与指令系统 重点与难点： 本章重点让学生了解MCS-96单片机的特点、的组成和工作原理；对MCS-96单片机存储器空间、与总线控制和指令系统有一个总体的认识。 教学基本要求： 了解MCS-96系列单片机的主要性能与特点； 了解MCS-96单片机的组成和原理、存储器空间与总线控制、中断系统和定时器等内容； 对MCS-96单片机的指令系统概述； 通过MCS-96系列单片机的了解，让同学认识单片机的发展和培养学生学习除MCS-51单片机以外的单片机的能力。 教学内容： 1．MCS-96系列单片机的主要性能与特点 2．MCS-96单片机的组成和原理 3．存储器空间与总线控制 4．中断系统和定时器 5．高速输入/输出和串行口 6．A/D转换器和脉宽调制输出器PWM 7．MCS-96单片机的指令系统概述 §10-1 MCS-96系列单片机的主要性能与特点 MCS-96单片机的主要性能特点 16位的CPU 它的最大特点是没有采用累加器结构，而改用寄存器-寄存器结构，CPU的操作直接面向256字节的寄存器空间，消除了一般结构中存在的累加器的瓶颈效应，提高了操作速度和数据的吞吐能力。 2．256个字节寄存器阵列和专用寄存器 其中232字节为寄存器阵列，它兼具一般单片机通用寄存器和RAM的功能，又都可用作累加器。另外24个字节为专用寄存器。8×9×JF还具有额外的256字节的内部RAM，但不能作通用寄存器用。 3．总线宽度可控 它的外部数据总线可工作于8位或16位，以便适应对片外存储器进行字节操作或字操作的不同需要。 4．8KB片内ROM 总存储器空间为64KB，ROM与RAM统一编址。系列中带片内ROM或EPROM的芯片，其容量为8KB，8×9×JF容量为16KB。 5．高效的指令系统 该指令系统可以对带符号数和不带符号数进行操作，有16位乘16位和32位除16位的乘除指令，有符号扩展指令，还有数据规格化指令（有利于浮点计算）等。此外，三操作数指令大大提高了编程效率。 6．高速输入/输出器 特别适用于测量和产生分辨力高达2μs的脉冲（用l2MHz晶体时）。 7．5个8位输入/输出口 8．全双工串行口 9．10位A/D转换器 10．脉宽调制输出器PWM 11．2个16位定时器 12．4个16位软件定时器 13．16位监视定时器 14．9个中断源 9个中断源中有8个留给用户使用，这8个中断源对应有8个中断矢量，而有些中断矢量又对应着多个中断事件，共对应20多种事件。 §10-2 MCS-96单片机的组成和原理 一、内部结构 MCS-96系列单片机的内部结构框图见图10-1，它主要由寄存器算术逻辑单元RALU、 232B寄存器阵列以及一些外围子系统构成。外围子系统主要包括以下部分：高速输入/输出 口（HIS/HSO）、带有采样/保持电路的A/D转换器、脉宽调制输出器（PWM）、定时器、监视定时器、中断控制、I/O口（串行口和5个并行口）及时钟脉冲发生器等功能部件。 二、MCS-96的信号引脚 MCS-96系列单片机有68脚和48脚两种芯片。48脚与68脚芯片相比，48脚芯片不提供下述引脚：P0.0～P0.3 四个引脚；P1.0～P1.7 八个引脚；P2.3、P2.4 和P2.7 四个引脚及控制信号中的CLKOUT、INST、NMI和BUSWIDTH（）四个引脚。MCS- 96的48引脚如图10-2所示。 对68个引脚功能分别说明如下： ① VCC 主电源电压（+5V）。 ② VSS 数字电路地（0V）。 ③ VPD 内部RAM备用电源电压（+5V）。 ④ VREF A/D转换器基准电压（+5V）。 ⑤ ANGND A/D转换器参考地，应与VSS保持同电平。 ⑥ VPP或VBB对8×9×BH系列EPROM型产品为VPP，是编程电源（+12.5V）；⑦ XTAL1 内部振荡器反相器的输入，也是内部时钟发生器的输入，常接外部晶体。 ⑧ XTAL2 内部振荡器反相器的输出，接外部晶体。 ⑨ CLKOUT 内部时钟发生器的输出，其频率是振荡器频率的1/3，占空比为33％。 ⑩ INST 在读外部存储器时，此引脚输出高电平，表示是取指周期。 NMI 非屏蔽中断信号输入端。当此引脚有正跳变时，监视定时器复位，同时形成一个指向片外存储器0000H单元的中断矢量，而外部存储器0000H～00FFH是保留给Intel开发系统用的。 BUSWIDTH或 对8×9×BH、8×9×JF系列产品为BUSWIDTH，是总线宽度选择输入端。若芯片配置寄存器CCR.l=1，则运行中总线宽度取决于BUSWIDTH的逻辑值：为“1”，选择16位总线；为“0”，选择8位总线。若CCR.l=0，则