《单片微机原理及应用 教学课件 ppt 作者 丁元杰 主编 素材包 第六章 MCS-96系列单片机 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片微机原理及应用 教学课件 ppt 作者 丁元杰 主编 素材包 第六章 MCS-96系列单片机 （54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 MCS-96系列单片机,第一节 概 述 第二节 微处理器与时钟信号 第三节 存储器空间 第四节 I/O接口与定时器 第五节 中断系统 第六节 指令系统 第七节 196系列单片机简介,第一节 概 述,一、主要性能特点 二、型号、封装与引脚定义 三、内部结构框图,一、主要性能特点,1) 16位CPU。 2) 总线宽度可控。 3) 8KB片内ROM。 4) 256个字节寄存器阵列和专用寄存器。 5) 高速输入/输出器。 6) 5个8位输入/输出口。 7) 全双工串行口。 8) 10位A/D转换器。 9) 脉宽调制输出器。 10) 两个16位定时器。 11) 4个16位软件定时器。 12) 1
2、6位监视定时器。 13) 8个中断类型。 14) 高效的指令系统。,二、型号、封装与引脚定义,图6-1 MCS-96系列DIP封装结构 的引脚安排,表 6-1,三、内部结构框图,图6-2 MCS-96的结构框图,第二节 微处理器与时钟信号,一、微处理器 二、时钟信号,一、微处理器,1. CPU总线 2.寄存器算术逻辑单元 3.寄存器阵列,1. CPU总线,由图6-2可见：有一条16位的D总线和一条8位的A总线。通常，D总线用于RALU与寄存器阵列或特殊功能寄存器间传送数据，A总线用作上述传送过程中的地址总线。另外，CPU通过D总线还可与片内各部件进行数据交换；而当CPU通过存储器控制器访问片内
3、、外存储器时，A总线可用作分时复用的地址/数据总线。CPU的基本操作过程便是：通过存储器控制器和A总线自片内或片外程序存储器把指令取到指令寄存器，由控制器译码后产生与指令相应的信号序列，使RALU完成指令规定的功能。,2.寄存器算术逻辑单元,(1) 零标志Z 操作结果为零时置位。 (2) 负标志N 操作结果为负时置位。 (3) 溢出标志V 操作结果溢出时置位。 (4) 溢出陷井标志VT 当V标志置位时，VT也置位。 (5) 进位标志C 加法操作时最高位有进位时置位，减法操作时最高位没有借位时置位。 (6) 总中断允许位I 通过执行EI指令可置位，执行DI指令可复位。 (7) 粘附位标志ST 右
4、移操作时，“1”先移入C以后又移出时置位。,图6-3 RALU框图,图6-4 PSW各位的定义,3.寄存器阵列,实际是232个字节的片内RAM单元，可以按字节、字或双字进行访问。要访问寄存器阵列或24个专用寄存器，它们的地址均由CPU分成两个8位，暂存在地址寄存器A和B中(见图6-2)。,二、时钟信号,图6-5 MCS-96外接晶体的接法,图6-6 内部时钟信号,第三节 存储器空间,表 6-2,表 6-2,表 6-2,第四节 I/O接口与定时器,一、并行输入输出接口 二、高速输入输出接口 三、模拟量接口 四、串行接口 五、监视定时器WDT,一、并行输入输出接口,表 6-3,二、高速输入输出接口
5、,1.定时器 2.高速输入接口 3.高速输出接口 4.软件定时器,1.定时器,MCS-96系列单片机有两个16位定时器。 定时器1用作实时时钟，计时信号来自内部时钟发生器，每8个状态周期(且12MHz晶体时为2s)计数器加1，16位计数器计满时触发中断，并使IOS1.5置1。它一直循环计数，系统复位时才停止并复位。任何时候都可读它(片内RAM 000AH、000BH单元)。 定时器2主要用作外部事件计数器，计数脉冲来自HSI.1或T2CLK(P2.3引脚，48个引脚的芯片无此引脚)，由IOC0.7控制选择。计数脉冲跳变时计数器加1，16位计数器计满时触发中断，并使IOS1.4置1。任何时候也能
6、读它(片内RAM 000CH、000DH单元)。除系统复位外，在IOC0.1置1，触发HSO14通道，以及IOC0.3为1、T2RST或HSI.0由低变高这3种情况下也可复位。,2.高速输入接口,图6-11 HSI的结构,3.高速输出接口,图6-14 HSO的结构,4.软件定时器,对HSO编程，使按预定时间产生中断，便构成立了“软件定时器”。对应于HSO输出通道811，共4个软件定时器。预定时间到后，IOS1的相应位置1，如HSO命令寄存器的位4已置1，便产生软件定时器中断。测读IOS1，可知是哪一软件定时器造成中断。,三、模拟量接口,1.A/D转换器 2.脉宽调制输出器PWM,1.A/D转换
7、器,图6-17 A/D结果寄存器,2.脉宽调制输出器PWM,图6-18 PWM的结构,图6-19 PWM输出波形示例,四、串行接口,1.串行接口控制/状态寄存器 2. 4种工作方式 3.波特率的决定,1.串行接口控制/状态寄存器,图6-20 串行口控制/状态寄存器,2. 4种工作方式,(1) 方式0 移位寄存器方式，与MCS-51串行口的方式0相同。 (2) 方式1 8位方式，第8位可用于奇偶校验。 (3) 方式2 9位方式。 (4) 方式3 9位方式(9位地址/数据方式)，第9位用于区别地址还是数据。,3.波特率的决定,串行接口的波特率决定于波特率寄存器(000EH)的内容。它的最高位用于选
8、择输入频率源：为1选用XTAL1频率(振荡器频率)；为0选用T2CLK引脚上的外部频率。低15位为B的数值，用于决定波特率： 方式0时： 波特率=XTAL1频率4(B+1) 或波特率=T2CLK频率B 其他方式时，波特率为上列算式的1/16,五、监视定时器WDT,用于使系统从瞬时故障中自动恢复。它启动后，每个状态周期计数加1，到64K个状态周期(12MHz晶振时为16ms)后计数器溢出，将RESET引脚拉低两个状态周期而使系统复位，重新初始化。为不使复位，系统正常工作时，应不到64K个状态周期便清除它一次。它起动后，除了系统复位，无法停止它的工作。 要清除它，可先对它(000AH)写1EH，再
9、对它写0E1H。第一次清除实质上是启动。 要不用它，就不要启动。或使RESET引脚保持2.02.5V(高于RESET拉低的阈值)，但高于2.5V会毁坏芯片，而且此法只适用于只几秒钟的调试过程。,第五节 中断系统,一、中断源 二、中断控制,一、中断源,表 6-4,二、中断控制,1.中断系统结构 2.中断悬挂寄存器和中断屏蔽寄存器,1.中断系统结构,MCS-96系列单片机中断系统的结构框图见图6-22。当跳变检测器检测到某种中断请求由低到高的跳变时，便对中断悬挂寄存器中的对应位置位，以待CPU响应。中断屏蔽寄存器则可对每一种中断类型分别进行允中和禁中。如这一申请中断的中断类型该时是允中的，而总的中
10、断允许又开放(PSW.9=1)，中断申请信号再通过优先级编码电路进入到中断发生器，于是主程序中断，PC转向中断矢量所指的入口地址，从而执行相应的中断服务程序。 应用指令EI和DI可以分别对程序状态字的PSW.9进行置位和复位，从而控制总的中断允许和禁止。,2.中断悬挂寄存器和中断屏蔽寄存器,图6-21 MCS-96系列单片机的中断类型与中断源,图6-22 MCS-96中断系统的结构框图,第六节 指令系统,一、操作数类型 二、寻址方式 三、指令表 四、指令与程序示例,一、操作数类型,(1) 位BIT 片内RAM的任一位均可位测试。 (2) 字节BYTE 8位无符号数。 (3) 字WORD 16位
11、无符号数。 (4) 双字DOUBLE-WORD 32位无符号数。 (5) 短整数SHORT-INTEGER 8位带符号数。 (6) 整数INTEGER 16位带符号数。 (7) 长整数LONG-INTEGER 32位带符号数。,二、寻址方式,1.符号寄存器 2.5种寻址方式,1.符号寄存器,MCS-96系列单片机没有固定的工作寄存器，常把片内RAM的某些单元定义为工作寄存器。例如，定名AX、BX、CX、DX为字寄存器。与这相应，定名AL、BL、CL、DL分别是它们的低位字节，AH、BH、CH、DH分别是它们的高位字节，都是字节寄存器。这些寄存器没有特定的地址，仅仅是符号名，故又称符号寄存器。它
12、们在寄存器阵列中的真正位置由编程决定，定名的个数则无限制，这样处理给用户编程带来了方便。,2.5种寻址方式,(1) 立即寻址 操作数在指令中，无须访问可立即参与操作。 (2) 寄存器直接寻址 直接访问片内RAM的256个字节。 (3) 间接寻址 可访问整个存储器空间。 (4) 地址自动增量间接寻址 与间接寻址基本相同，但寻址后地址自动增量：操作数为字节(或短整数)增1，为字(或整数)增2。 (5) 变址寻址 可访问整个存储器空间。,三、指令表,请见本书附录C。,四、指令与程序示例,1.指令示例 2.伪指令 3.程序示例,1.指令示例,(1) breg 片内RAM中的一个字节寄存器。 (2) w
13、reg 片内RAM中的一个字寄存器。 (3)baop 可按任一寻址方式寻址的字节操作数。 (4) waop 可按任一寻址方式寻址的字操作数。 (5) bitno 一个字节中的某一位，用操作码的三位来表示。 (6) lreg 片内RAM中的一个双字寄存器。 (7) cadd 程序代码中的地址。 (8) CEA 指令执行时根据不同寻址方式附加的状态周期数。 (9) BEA 指令存放时根据不同寻址方式附加的字节数。,通过示例对几种典型指令加以说明：,1) ADD(三操作数)算术运算大类，字加法指令 2) ANDB(三操作数)逻辑运算大类，字节逻辑与指令 3) LDB数据传送大类，字节传送指令 4)
14、LDBZE数据传送大类，数据类型变换小类，字节变字指令 5) EXT单寄存器操作大类，整数扩展至长整数指令 6) JGT条件转移大类，带符号数大于0转移指令。 7) JBS位测试转移大类，测试位为1转移指令 8) SHRAB移位大类，字节算术右移指令,2.伪指令,(1) ORG、END 分别说明起始地址与程序结束，其格式与用法与过去讲过的相同。 (2) DCB、DCW、DCL 这些指令与过去讲过的DB、DW指令相似，它们分别用于定义字节、字、双字的内容。 (3) DSB、DSW、DSL 这些指令与过去讲过的DS指令相似，它们分别用于定义应保留的数据存储器字节数、字数、双字数。 (4)EQU (
15、5) RSEG 它的格式为 RSEG AT表达式 (6) CSEG 它的格式为 CSEG AT 表达式,3.程序示例,多字型数相加 要求将以3000H为起始地址的6个字，与以3100H为起始地址6个字依次一一相加，结果存放在以3200H为起始地址的存储器区间。 相应的程序如下： RSEG AT 1AH AX：DSW 1 BX：DSW 1 CX：DSW 1 DX：DSW 1 EX：DSW 1 CL EQU CX：BYTE；CL=1EH CSEG AT 2080H STAT：LD AX，#3000H LD BX，#3100H LD DX，#3200H LDB CL，#06H CLRC LOOP：LD EX，AX+ ADDC EX,BX+ ST EX,DX+ ；本条为存字指令，把左面源字操作数的值存入右面目的操作数 DJNZ CL，LOOP END,第七节 196系列单片机简介,表 6-5,表 6-5,
