96系列单片机简介及
Chapter 2 MCS-96系列单片机

时钟信号
单片机须有产生时钟信号的电路. 一.外部振荡信号的产生(fosc) 两种方式: 1.外接振荡信号发生器; 2.接石英晶振片.
单片机 XTAL1 XTAL2
C1号的产生 1.8096/8098内部为三分频电路.若fosc=12M, 则时钟信号频率fc=12/3=4M, T=1/4M=0.25us 2.80C196等芯片内部为二分频电路.若 fosc=12M,则时钟信号频率fc=12/2=6M, T=1/6M=0.167us.
第四节 I/O口和I/O控制,状态寄存器
一.I/O口 有四个,五个,六个,七个I/O口的情况(视不 同的型号). 如48脚的芯片有4个,87C196CA有7个I/O口. 1.P0口 为输入口,P0.0~P0.7., 具复用功能,也作A/D的 输入引脚ACH0~ACH7. 2.P1口 为准双向I/O口.
4. 硬件完成乘除法运算. 5.可有256个, 512个或1K个内部寄存器. 6.主频可达12M, 16M, 20MHZ. 三.CPU的时序 1.时序的概念 CPU的操作在微命令的控制下完成.微命 令由CLOCK信号加工产生. 对应于微命 令的脉冲在时间上有着严格的先后次序 称为时序.
2.时序图 “存储器读”的时序图(8位数据传送模 式或8位总线模式).
6. P6口 双向I/O口. 二. I/O控制和状态寄存器 共有4个,均为8位的寄存器,属于SFR.用 于对I/O的控制及记录I/O口的状态. 1. IOC0 15H, 只写. 与HSI和定时器有关. 2. IOC1 16H, 只写.涉及较多的I/O部件.
3. IOS0 15H, 只读.只与HSO有关,记录其工作状态. 4. IOS1 16H, 只读. 与HSI和软硬件定时器有关.注 意读时的保护问题.
96单片机 天津大学 第二章 MCS96系列单片机基本结构
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开始
2.1 MCS-96单片机体系结构
一、8096单片机结构
VREF AGND
A/D 转换器 掉电 基准频率 时钟 发生器 8位 定时 监视器 寄存器 阵列 CPU 16位 脉宽 调制器 串行口 波特率 发生器 256字节 XRAM 定时器1 定时器2 16KB片内 ROM/EPROM 存储器控制器 队列 RALU 16位 控制 信号
开始
WR/WRL(40):写外部存储器(WR)或写外部存储器低 字节(WRL)的输出信号,由CCR确定。 选WR功能时,每次写外部存储器时, 该引脚都输出低电 平;选WRL时,仅当写外部存储器低字节时,才输出低 电平。 BHE/WRH(41):总线高字节允许(BHE)或写外部存储 器高字节(WRH)。 当访问16位存储器时,如果(A0=0^BHE=1),则访问的 是低字节;若(A0=1^BHE=0),则访问的是高字节;若 (A0=1^BHE=1),则高低字节都访问。 若选择WRH功能,当写外部存储器高字节时,该引脚输出 低电平。 HSI:高速输入单元的输入,共4个引脚(HSI.0~HSI.3)。 其中HSI.2、HSI.3与HSO.4、HSO.5共用。 HSO:高速输出单元的输出,6个引脚(HSO.0~HSO.5)。 其中HSO.4、HSO.5与HSI.2、HSI.3共用。
XRAM
S/H
MUX
P3
地址/数据 总线
P4
高速 I/O
P2 MUX
P0 P1
P2
HSI HSO
开始
1. 16位CPU CPU内部采用寄存器文件结构。CPU可以通过特殊功能寄 存器(SFR),也可通过存储器控制器与外部进行数据交 换。CPU未采用其他芯片的累加器结构。可以在寄存器文 件的256个字节寄存器空间内进行操作。 2. 10位A/D转换器 MCS-96 内 部 有 八 个 通 道 带 采 样 保 持 的 10 位 A/D , 在 12MHz晶振时,完成一次A/D转换所需时间只要22s 。 3. 脉宽调制输出 MCS-96单片机可以直接提供一路调制信号,可用于驱动 电路。PWM输出信号经过积分就可获得直流输出,可以 用作D/A转换器或波形发生器。D/A转换器的分辨率为8位, 脉冲周期为64s(12MHz时)。 4. 自带波特率发生器的全双工串行口 MCS-96 串行口与 MCS-51 系列单片机兼容,且自带波特 率发生器,有4种工作模式,能方便进行多机通讯、I/O扩 展等。
80c196概述

概述MCS196系列单片机是Intel公司继8X9X之后推出的16位嵌入式微控制器。
它除了保留8X9X全部功能外,在功能部件和指令支持上又有很大改进,性能上也有了显著提高,使得它适用于更复杂的实时控制场合。
MCS196单片机有多种型号,不同型号配置有不同的功能部件,且具有不同存储器空间和寻址能力,可满足不同场合的要求。
MCS196系列单片机都有1个基于寄存器到寄存器结构的内核。
这种结构消除了累加器的瓶颈现象,加快了数据传输。
另有多种功能部件,在不同型号中进行不同配置。
这些功能部件除包括在8X9X中就有的I/O口、10位A/D转换器、PWM(脉宽调制器)、SIO(全双工串行I/O口)、中断源、看门狗定时器、16位定时/计数器、HSI/O(高速输入/输出口)等以外,还包括在MCS196中出现的PTS(外围事务服务器)、EPA(事件处理器阵列)、WG(波形发生器)等。
与其他系列(如MCS51系列、PIC系列等)相比,HSI/O、PTS、EPA、WG是MCS196最具特色的功能部件。
HSI/O(High Speed Inputs and Outputs):其中HSI用于记录某一外部事件相对于时间基准(如定时器1)的发生时刻。
此功能部件在检测到引脚上规定的跳变事件(包括正跳变、负跳变、每次正跳变、8个正跳变)后,将发生事件的类型与时刻记录下来,并产生相关中断。
此部件适用于信号的时间参数测量。
HSO则用于按程序规定的时间去触发某一事件(如置位/清零口线、启动A/D转换等),要求CPU的开销极小,速度极高。
此部件便于实时输出控制,可用来产生多种信号波形。
EPA(Event Processor Array):实质上是捕捉/比较模块。
所谓“捕捉”就是捕获产生于引脚上的跳变事件(有正跳变、负跳变、正负跳变等),记载这些输入事件相对于时基定时器发生的时刻;“比较”则是和预先规定好的时间作比较,预定时间一到就去执行某种输出功能(比如输出置为高、输出置为低、输出翻转、启动A/D转换、复位定时器等等)。
10MCS-96单片机的硬件结构
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10.4 中断系统和定时器
2.中断屏蔽寄存器INT-MASK 3.中断总禁止
10.4 中断系统和定时器
(三)中断响应 1.中断响应条件 一个中断请求能被有效响应,必须具备以下4个条件: ① PSW.9 = l; ② INT-MASK寄存器的相应位被置“1”; ③ INT-PENING寄存器的相应位为“1”; ④ 当前请求的中断具有相对高级的响应优先。
表10-1 总线工作方式
10.3 存储器空间与总线控制
1.标准总线控制方式
图10-7 标准总线控制方式时序
10.3 存储器空间与总线控制
2.写选通方式
图10-8 写选通方式时序
10.3 存储器空间与总线控制
3.地址有效选通方式
图10-9 地址有效选通方式时序
10.3 存储器空间与总线控制
4.地址有效且写选通方式
10-16 HSO的结构框图
10.5 高速输入 输出和串行口 高速输入/输出和串行口
1.HSO命令寄存器HSO-COMMAND 该单元地址为0006H,只写。HSO-COMMAND各 位的定义如下: IOC0寄存器的地址为15H,其余各位定义如下:
/
T
D
I
D3
D2
D1
D0
各位的详细功能请参考课本
10.5 高速输入 输出和串行口 高速输入/输出和串行口
图10-10 地址有效且写选通方式时序
10.3 存储器空间与总线控制
(四)就绪控制
表10-5 内部就绪控制 IRC1(CCR.5) 0 0 1 1 IRC0(CCR.4) 0 1 0 1 说 明
限于等待1个状态周期 限于等待2个状态周期 限于等待3个状态周期 禁止内部就绪控制
MCU发展过程简洁

单片机的发展过程简述:1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器;Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004,标志着第一代微处理器问世,微处理器和微机时代从此开始。
因发明微处理器,霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。
1971年11月,Intel推出MCS-4微型计算机系统(包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器)其中4004(下图)包含2300个晶体管,尺寸规格为3mm×4mm,计算性能远远超过当年的ENIAC,最初售价为200美元。
1972年4月,霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。
由于8008采用的是P沟道MOS微处理器,因此仍属第一代微处理器。
1973年intel公司研制出8位的微处理器8080;1973年8月,霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080,以N沟道MOS电路取代了P沟道,第二代微处理器就此诞生。
主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍,可存取64KB存储器,使用了基于6微米技术的6000个晶体管,处理速度为0.64MIPS(Million Instructions Per Second )。
1975年4月,MITS发布第一个通用型Altair 8800,售价375美元,带有1KB存储器。
这是世界上第一台微型计算机。
1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机,这也是单片机的问世。
Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器,广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。
当时,Zilog、Motorola 和Intel在微处理器领域三足鼎立。
20世纪80年代初,Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上,推出了MCS-51系列8位高档单片机。
MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量,I/O口功能,系统扩展方面都有了很大的提高。
80c196资料
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FFFFH
存 储 空 间
2080H 2030H -207F H 2020H -202F H 201C H -201F H 201A H -201B H 2019H 2018H 2012H -2017H 2011H 2000H 1F F F H 1F F E H 1F F D H 0100H 00F F H
IN N E R R A M 0000H
图 3.3 存 储 空 间 图
3.1.3芯片配置寄存器CCR
CCR的内容由用户预先写入018H单元(芯片配置字 节),系统复位时,该芯片配置字节被自动送入 CCR寄存器。(8位总线时一般为0BDH)
3.1.4状态和控制寄存器
8098有两个I/O控制寄存器IOC0和IOC1
HSIINT 子程序(记录脉冲)
HSIINT: LDB JBS JBS JBS JBS SJMP HI0: PUSHF HSIBJ,HSISTA HSIBJ,0,HI0 HSIBJ,2,HI1 HSIBJ,4,HI2 HSIBJ,6,HI3 HSIFH ST HSITIM ,HI0T … POPF RET
T1溢出中断服务子程序
TYCINT:PUSHF … POPF RET
3.1.7高速输入单元
HSI运行方式 HSI状态寄存器(HSI_STATUS) HSI的控制和操作 (√) (详细)
高速输入概述
高速输入单元HSI可用定时器1作实时时钟 来记录外部事件发生的时间。“高速”表 示事件的获取无需CPU的干预。 该单元有四条高速输入线(HSI.0-3),其中 HSI.2-3为双向引线,和HSO.4-5共用同一 引脚。由IOC0和IOC1确定。
软件定时1ms中断服务子程序
TIMEINT:PUSHF DI LDB HSOCOM ,#38H ;重设TIMEINT ADD HSOTIM ,TIMER1 ,#TIJG ;12M=#750 6M=#375 EI INC ZDCS ;中断次数加1 POPF RET
MCS-96单片机的硬件结构与指令系统

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:1.了解MCS-96系列单片机的主要性能与特点;2.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;3.对MCS-96单片机的指令系统概述;4.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PWM7.MCS-96单片机的指令系统概述§10-1MCS-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1.16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。
96系列单片机简介及
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二.HSI状态寄存器HSI_STATUS) HSI状态寄存器HSI_STATUS) 状态寄存器HSI_STATUS
各位的定义同图3.9
ִ其中低位表示本引脚上是否有事件发生; ִ高位表示本引脚的现行状态。
三.HSI的控制和操作 HSI的控制和操作
有 关 控 制 见 HSI_MODE 、 IOC0 、 IOC1 、 INT_MASK、INT_PENDING以及中断向量。 中断发生后:先读HSI的状态,后读其中断 时间。(两者均得读,且顺序读)
状态寄存器
0 1 2 3 4 5 6 7
HSO.0 现行状态 HSO.1 现行状态 HSO.2 现行状态 HSO.3 现行状态 HSO.4 现行状态 HSO.5 现行状态 CAM 或保持寄存器满 HSO 保持寄存器满 图 3.7 I/0 状态寄存器 0
0 1 2 3 4 5 6 7
软件定时器 0 到时 软件定时器 1 到时 软件定时器 2 到时 软件定时器 3 到时 定时器 2 溢出 定时器 1 溢出 HSI FIFO 已满 HSI 保持寄存器数据可用 图 3.8 I/0 状态寄存器 1
3.1.1内部定时
内部定时(续)
8098为3分频结构,即每3个时钟周期为1个 状态周期,在12M的晶振下:
ִ ִ1个状态周期=3个时钟周期 =1/12000000*3s=1/4μs (8T)
80C196为2分频结构:
ִ1个状态周期=2个时钟周期 =1/12000000*2s=1/6μs
3.1.2存储空间
ִIOC0控制定时器2和高速输入线。 ִIOC1控制某些引脚功能、中断源和两个HSO引 脚。
控制寄存器
0 1 2 3 4 5 6 7
HSI.0 输入/分断 定时器2 复位,写1 使之复位 HSI.1 输入/分断
十六位单片机MCS-96数据总线控制

十六位单片机MCS-96数据总线控制十六位单片机MCS-96X序列内部的硬件构造比八位单片机MCS-51系列复杂,使得外围接口电路也变得复杂,主要体现在片外的总线配制方面。
51系列单片机的总线片内、片外均为八位,不存在配制问题。
而MCS-96片内是十六位结构,片外的数据总线可以配制成十六位,构成全十六位机;也可以配制成八位,构成准十六位机。
当然,后者的性能会有所下降。
而片外的数据总线又可分为程序存储器(ROM或EPROM)数据总线和数据存储器(RAM)数据总线,它们可以单独配制成十六位或八位,由此搭配而成的方式较多。
可见,片外数据总线的配制成了十六位单片机外围接口中最复杂的部分。
必须说明的是:这里所指的总线都是数据总线,因为不管片内片外,地址线均为十六位。
在MCS-96中,以片内无程序存储器的芯片80C196XX(如80C196KB等)价格最低廉,故应用也最广。
1.与系统总线有关的几条控制线系统总线的各种配制是依赖MCS-96的有关几条控制线(输入或输出脚)与芯片配置寄存器CCR的有关设置共同来实现的。
它们是:(1)地址总线分离控制线ALE / ADV 地址片的锁存信号,高电平有效的ALE,或低电平有效的ADV。
(2)读控制线RD 从片外读取指令或数据时,RD低电平有效,而且总是按“字”进行。
(3)写控制线WRL 和WRH 或WR、BHE、A0 向片外数据存储器写入数据时,有写高位字节、写低位字节、同时写高位和低位字节(一个字)三种写入方式。
根据总线配置的方式的不同,会出现不同的控制信号。
(4)总线宽度选择线BUSWIDTH 为0时选择八位;为1时选择十六位。
但它还须与芯片配置寄存器CCR的D1位联合进行控制。
(5)取指信号线INST 80C196KB还输出一根取指信号线,平时该线输出低电平,只有在向片外取指时变为高电平(在地址有效期内)。
利用这一特性可以将片外的程序存储空间和数据存储空间分开(类似51系列的PSEN信号线),使总的存储空间比原来的多出一倍。
单片机基础知识

▼F0 (PSW.5)可由用户定义的标志位。
PSW.7 PSW.6 PSW.5
CY AC F0 RS1 RS0 OV
PSW.0
P
▼RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器组选择位。
RS1,RS0 = 0 0 则选择了工作寄存器组 0 区
R0~R7分别代表00H ~07H单元。 RS1,RS0 = 0 1 则选择了工作寄存器组 1 区 R0~R7分别代表08H ~0FH单元。
5、MSP430系列
TI(德州仪器)公司推出的新型高性能单片机。 16位精简指令结构可确保运行速度、带FLASH 的微控制器可将功耗降低5倍、具有多种省电模 式、型号相当丰富。
五、 单片机的应用和应用系统结构
1、单片机的应用
◆智能仪器仪表
单片机用于各种仪器仪表, 一方面提高了仪器仪表的使用 功能和精度,使仪器仪表智能 化,同时还简化了仪器仪表的 硬件结构,从而可以方便地完 成仪器仪表产品的升级换代。 如各种智能电气测量仪表、智 能传感器等。
总
线
并行端口
串行端口
中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
1、中央处理器CPU
CPU(Central Processing Unit)是计算机的核心部件,
它由运算器和控制器组成, 完成计算机的运算和控制功能。
运算器又称算术逻辑部件(ALU, Aithmctieal Logic
4、AVR系列
美国ATMEL公司推出的全新配置精简指令集 (RISC)的单片机系列。高速度、高保密性、低 功耗。
片内程序存储器采用Flash 大多数指令仅用1个晶振周期 采用C语言编程 CMOS工艺生产
第一章 单片机概述

◆
实时工业控制
单片机还可以用于各种物理量的采集与控 制。电流、电压、温度、液位、流量等物理 参数的采集和控制均可以利用单片机方便地 实现。在这类系统中,利用单片机作为系统 控制器,可以根据被控对象的不同特征采用 不同的智能算法,实现期望的控制指标,从 而提高生产效率和产品质量。典型应用如机 床控制、电机转速控制、温度控制、自动生 产线等 。
单片机应用
汽车电子
◆机电一体化产品
机电一体化产品是集机械技术、微电子技 术、自动化技术和计算机技术于一体,具有 智能化特征的各种机电产品。单片机在机电 一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。 典型产品如机器人、数控机床、自动包装机 、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复 印机等。
单片机应用
1.4 单片机系统的开发过程
通常开发一个单片机系统可按以下几个步骤进行。
(1) 明确系统设计任务,完成单片机及其外围电路的选型工 作。 (2) 运用PROTEL、POWERPCB等软件设计系统原理图和PCB板, 经仔细检查PCB板后送工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。
三种应用形态的比较 :
系统机(多板机)
单板机
单片机
系统机(桌面应用)属于通用计算机,主要应 用于数据处理、办公自动化及辅助设计。 单片机(嵌入式应用)属于专用计算机,主要 应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能 办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。
单片机体积小、价格低、可靠性高,其非凡的 嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独 特的优势。
单片机在工业上的应用
数控车床
◆分布式系统的前端模块
在较复杂的工业系统中,经常要采用 分布式测控系统完成大量的分布参数的采 集。在这类系统中,采用单片机作为分布 式系统的前端采集模块,系统具有运行可 靠,数据采集方便灵活,成本低廉等一系 列优点。
常用芯片引脚图

您的数字ID 是:463099您的密码是:1.8667附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍:MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机,又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚,包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明: P0.0~P0.7:P0口8位口线,第一功能作为通用I/O 接口,第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0~P1.7:P1口8位口线,通用I/O 接口无第二功能。
P2.0~P2.7:P2口8位口线,第一功能作为通用I/O 接口,第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0~P3.7:P3口8位口线,第一功能作为通用I/O 接口,第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG :地址锁存允许/编程脉冲输入信号线(输出信号)PSEN :片外程序存储器开发信号引脚(输出信号)EA/Vpp :片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD :复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍:MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源,适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种,以48引脚居多。
引脚说明:RXD/P2.1 TXD/P2.0:串行数据传出分发送和接受引脚,同时也作为P2口的两条口线HS1.0~HS1.3:高速输入器的输入端HS0.0~HS0.5:高速输出器的输出端(有两个和HS1共用)Vcc :主电源引脚(+5V )Vss :数字电路地引脚(0V )Vpd :内部RAM 备用电源引脚(+5V )V REF :A/D 转换器基准电源引脚(+5V )AGND :A/D 转换器参考地引脚XTAL1、XTAL2:内部振荡器反相器输12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751入、输出端,常外接晶振。
常用微处理器介绍

中断源 软件
外部中断
串行口
软件定时器
HS1.0
高速输出
HSI 数据
A/D 转换完成 定时器溢出
中断向量地址
2011H 2010H 200FH 200EH
200DH 200CH
200BH 200AH
2009H 2008H
2007H 2006H 2005H 2004H
2003H 2002H 2001H 2000H
其停止计数并恢复为 0。 ? 定时器 1产生高速输入单元 HSI 和高速输出单
元HSO的基准时间。
第二十页,编辑于星期一:十二点 三十九分。
高速输入单元
? 高速输入单元 HSI 可用定时器 1作实时时钟来
记录外部事件发生的时间。“高速”表示事
件的获取无需 CPU的干预。
方式选择位
事件定义
00
8 个正跳变为一个事件
? 微机测控系统中最常用的是 8位以及 16位单 片机。
第三页,编辑于星期一:十二点 三十九分。
3.1.1 MCS-51系列单片机
? Intel在20世纪 80年代初研制。在 80年代中期
以专利转让形式把 51内核给了许多半导体厂
商,形成了与 51指令系统兼容的单片机。 ? 目前,国内市场上以 Atmel和Philips 公司的 51
成准 16位。 ? 与51的主要区别:
? 取消累加器结构,可直接对寄存器组合及专用
寄存器构成的 256字节地址空间进行操作。 ? CPU通过专用寄存器直接控制 IO。
? HSI、HSO
? PWM
第十三页,编辑于星期一:十二点 三十九分。
80C196KB 及8098单片机引脚
第十四页,编辑于星期一:十二点 三十九分。
16位单片机简介

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。
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。
MCS-96共有DIP,PGA,PLCC,LCC四种不同的封装形式。
MCS96单片机指令系统的特点与使用技巧

MCS96单片机指令系统的特点与使用技巧张小兵 宋 萍淮南工业学院(淮南232001) TP368.1 摘要 介绍了M CS96单片机指令系统的特点与使用技巧。
通过掌握单片机指令的编程技巧和不同单片机指令系统的差别,可提高编程水平和缩短调试周期。
主题词 单片机 寄存器 系统程序 使用技巧1 MCS96系统指令系统的特点 M CS96单片机是Intel公司继M CS51单片机之后,推出的新一代嵌入式微控制器,它把多路开关/采样保持器,10位A/D 转换器,高速I/O口(HSI/HSO),脉宽调制口PWM,16位监视定时器WDT,16位定时器T0/T1等集于单片微机芯片中,更适合实时性要求较高的自动控制系统应用,与之配套的指令系统在算术运算,数据规格化等方面比M CS51单片机有重大突破,归纳起来有以下五点:1)由于CPU的寄存器算术逻辑单元(RALU)没有采用MCS51单片机的累加器结构,片内256字节寄存器直接面向RALU,任一个寄存器均可参与运算,使CPU运算速度和吞吐能力大大提高。
2)增加3操作数指令,2个源操作数操作结果存入1个目的操作数,使许多算术运算和逻辑运算在一条指令中完成。
3)字(双字节)操作指令与双字(四字节)操作指令使16位乘16位有符号/无符号乘法,16位加16位有符号/无符号加法,16位减16位有符号/无符号减法,16位除8位、32位除16位有符号/无符号除法等变得非常简捷。
4)适应不同字节长度的操作数运算,增加8位有符号/无符号数扩展为16位有符号/无符号数指令,16位有符号数扩展为32位有符号数指令。
5)标志寄存器中增加粘着位标志ST,使算术运算的四舍五入算法,通过判C标志和ST位的值,作出更精确的误差处理。
2 MCS96单片机指令系统的使用技巧在MCS96单片机教学与实验中发现,若未深刻理解M CS96指令的含义,往往会产生一些使用指令易忽略的错误,根据实践,谈谈有关指令使用技巧问题。
单片机的发展历程标准版文档

在体我积国 小使,用重的量主轻要,有价以格下便三宜种:PIC12C5XXX/16C5X系列(低端产品),PIC12C5XX(8脚)系列和PIC12C6XX/16CXXX系列(低端
产熟品悉) 数。电和模电基础知识;
T三I公、司其的他M类P型S84的300单单5片片1机机产M品PS4530单片机最1大2的M优Hz点是低电压4和K超低功耗。 128
通用异步收发8器7(5U1niversal 5 Asynchronous 12MHz Receiver Transmitter,UART) 即串1口28
1
2
32
Microchip的PIC单片机 Microchip是世界的第二大单片机生产商,近几年Microchip单片机得到了极大的发展。
8052 5 12MHz 8K
在未来,应各种电子产品对单片机的要求,单片机将 会向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、大容量 存储器的方向发展。
二、MCS-51单片机及其兼容产品
Intel公司推出了8位的MCS-51系列单片机后,在工业 控制方面得到了极大的应用。之后,Intel开放了51单片 机核技术,Philips、Atmel、ADI等公司相继推出了基于 51内核的单片机.
3
32
AT89C53
5 24MHz 12K
256
1
3
32
Philips公司主要单片机产品
型号 P87C52
工作电压 (V)
主频
4.5-5.5 33MHz
ROM(B) 8K(OTP)
RAM UART O口线 (条)
32
P87LPC762 4.5-5.5 16MHz 16K(OTP) 512 1 P87LPC767 4.5-5.5 20MHz 4K(OTP) 128 1
96单片机 天津大学 第一章 单片机基础知识

三、单片机的结构特点 片内的RAM采用寄存器结构形式,以便于提高 采用寄存器结构形式, 片内的 采用寄存器结构形式 数据的存取速度。 数据的存取速度。 通常将程序存储器ROM和数据存储器 和数据存储器RAM的 通常将程序存储器 和数据存储器 的 存储空间分开。 存储空间分开。 引脚通常是多功能的。 引脚通常是多功能的。 通常配有全双工串行接口, 通常配有全双工串行接口,以扩展单片机与外 备的通信方式。 备的通信方式。 具有丰富的指令系统, 具有丰富的指令系统,内部通常设置可以位寻 器空间。 址的存储 器空间。 具有许多特殊功能寄存器。 具有许多特殊功能寄存器。
单片机多媒体 CAI课件 CAI课件
天津大学电气自动化学院 电工电子技术中心
课程要求
本课程对于基础知识 实践环节都具有较高要求。 基础知识和 本课程对于基础知识和实践环节都具有较高要求。 都具有较高要求 学生通过本课程的学习,应达到以下要求: 学生通过本课程的学习,应达到以下要求: 了解有关单片机系统的基础知识。 了解有关单片机系统的基础知识。 掌握MCS-96系列单片机的软件编程技术 系列单片机的软件编程技术。 掌握MCS-96系列单片机的软件编程技术。 具备一定的硬件设计能力, 具备一定的硬件设计能力,能够设计简单的单 片机应用系统。 片机应用系统。
开始
二、单片机的发展趋势
1. 改进制造工艺,提高芯片性能(提高速度、降低功耗) 改进制造工艺,提高芯片性能(提高速度、降低功耗) 系列单片机为例, 以Intel系列单片机为例,早期的 系列单片机为例 早期的8051芯片的最高振荡频率 芯片的最高振荡频率 为12MHz,机器周期 µs,工作电压 ;而新型的 ,机器周期1 ,工作电压5V;而新型的80C51 芯片的机器周期仅为1/6µs,工作电压仅 芯片的机器周期仅为 ,工作电压仅1.8V。 。 2. 在保留原有CPU体系结构的基础上,根据应用范围将各 在保留原有CPU体系结构的基础上, 体系结构的基础上 种外设集成在芯片中。 种外设集成在芯片中。 早期的单片机包括时钟发生器、定时器 计数器 计数器、 早期的单片机包括时钟发生器、定时器/计数器、并行输入 /输出端口、串行输入输出端口、中断管理器等外设装置。 输出端口、 输出端口 串行输入输出端口、中断管理器等外设装置。 近年来推出的单片机在此基础上增加了监视定时器 )、A/D转换器、PWM输出、波形发生器、 转换器、 输出、 (Watchdog)、 )、 转换器 输出 波形发生器、 外部事件处理器、现场总线接口等装置。 外部事件处理器、现场总线接口等装置。
单片机常用芯片资料

附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍:MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机,又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚,包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明: P0.0~P0.7:P0口8位口线,第一功能作为通用I/O 接口,第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0~P1.7:P1口8位口线,通用I/O 接口无第二功能。
P2.0~P2.7:P2口8位口线,第一功能作为通用I/O 接口,第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0~P3.7:P3口8位口线,第一功能作为通用I/O 接口,第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG :地址锁存允许/编程脉冲输入信号线(输出信号)PSEN :片外程序存储器开发信号引脚(输出信号)EA/Vpp :片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD :复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍:MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源,适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种,以48引脚居多。
引脚说明:RXD/P2.1 TXD/P2.0:串行数据传出分发送和接受引脚,同时也作为P2口的两条口线HS1.0~HS1.3:高速输入器的输入端HS0.0~HS0.5:高速输出器的输出端(有两个和HS1共用)Vcc :主电源引脚(+5V )Vss :数字电路地引脚(0V )Vpd :内部RAM 备用电源引脚(+5V )V REF :A/D 转换器基准电源引脚(+5V )12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751AGND:A/D转换器参考地引脚XTAL1、XTAL2:内部振荡器反相器输入、输出端,常外接晶振。
96单片机PTS功能在微机保护系统中的应用

"#$ 是一种利用 %&’()*+’ 单片机内部微代码执 行的操作。与普通的中断相比较, "#$ 响应是把同一 个中断映射到相应的 "#$ 通道, 该通道产生一个 "#$ 周期。 "#$ 周期就像 ,-. 周期那样插入到正常的指 令流中, 不需要额外的软件开销, 响应更快。 即一次传送模 %&’()*+’ 提供了 / 种 "#$ 模式, 式、 块传送模式、 通过 . 0 , 模式、 1$2 模式和 1$3 模式, 设置 "#$ 控制块 "#$’4 中的 "#$’35 来选择不同的模 式。在进入 "#$ 周期之前, "#$’4 必须初始化。
网络管理由中心主节点通讯管理机来实现; 讨论单片机普通串行通讯方式对微机保护现场单元实时性 的影响; 结合开发微机保护通讯管理机, 介绍在通讯系统中如何利用 %"-!+,.- 单片机的 /01 功能, 实 现现场通讯的微代码化。针对 /01 一次传送模式被传数据定长的特点, 提出应在通讯协议中指定下行 数据包的长度及格式, 并采用数据包冗余技术, 提高通讯可靠性。 关键词: 微机保护; 单片机; 通讯系统; /01 功能 中图分类号: 02+!( 文献标识码: 3
[!]
图!
网络结构
研究及运行结果表明, 该类网络适用于现场单元 的场合。网络通讯速率较高 较为集中 (! @= 范围内) , 通讯延时约 $" =;, (最高视现场单元所用 -/A 而定) 且与现场单元数量无关, 大大提高了数据传输的实时 性。另外, 由于采用星式网络结构, 通讯机采用双机热 冗余技术, 从而有效地提高了网络的可靠性。 在研制微机保护通讯系统的过程中, 经比较发现, 采用常规的单片机串行中断, 对 -/A 其他事务的处理 影响较大, 这在现场单元中尤为突出。为保证 -/A 实 时 3 B C 采 样, 高 效 地 处 理 数 据, 通常采用增加通讯 使单元复杂化。可选择带有 /01 功能的 -/A 的手段, 使现场单元通讯的微代码化, 提高 %"-!+,.- 单片机,
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控制寄存器
0 1 2 3 4 5 6 7
HSI.0 输入/分断 定时器2 复位,写1 使之复位 HSI.1 输入/分断
定时器2 外部复位允许/禁止 HSI.2 输入/分断 定时器2 复位源HSI.0/T2RST HSI.3 输入/分断 定时器2 时钟源HSI.1/T2CLK 图3.5 I/0 控制寄存器0
AD_RESULT
脉冲宽度调制输出(PWM)
数/模转换可以通过脉冲宽度PWM输出来实 现,PWM输出波形是一个重复周期为256个 状态周期,而占空比可变,占空比的变化 通过向PWM寄存器写入新值来实现。对此波 形进行积分,那么,即可得到一个DC电平, 通过改变占空比,可使该电平分256个阶梯 变化。
第三章 96系列单片机简介及 应用实例
主要内容
ִ§3.1 硬件结构 ִ§3.2 MCS-96指令系统 ִ§3.3 80C196KB单片机应用实例
目的:通过一种单片机的设计实例,掌握智能仪器仪表中CPU设计的 一般方法。
§3.1 硬件结构
主要内容 ִ3.1.7 高速输入单元 (√) ִ3.1.1 内部定时 ִ3.1.8 高速输出单元 (√) ִ3.1.2 存储空间 ִ3.1.9 模拟接口 ִ3.1.3 芯片配置寄存器CCR ִ3.1.10 串行口 (√) ִ3.1.4 状态和控制寄存器 ִ3.1.11 监视定时器 ִ3.1.5 中断结构 (√)——重点 ִ3.1.12 复位和掉电保护 ִ3.1.6 定时器
S T AC KP PW M_CON IO C 1 IO C 0 R ES ER V ED SP_CON PORT2 R ES ER V ED BAUD_R A R ES ER V ED W AT C HDO G IN T _ P E N IN T _ M A S K S B U F (T X ) HSO _C MD H S O _ T IM (H ) H S O _ T IM (L ) H S I_ M O D AD_C MD R 0(H I) R 0(L O ) W R IT E R ES ER VED C O DE R ES ER VED JU M P S E L F R ES ER VED CCR R ES ER VED IN T E R U P T V E C T O R PO RT4 PO RT3 O U T E R M E M I/O IN E R O R O U T E R R O M R A,SPCON 的中断向量 ORG 2000H DCW TYCINT ;T1溢出中断 ORG 2004H DCW HSIINT ;HSIINT---高速输入中断 ORG 200AH DCW TIMEINT ;TIMEINT---软件定时中断
3.1.6定时器
系统中有两个16位定时器,定时器1和定时 器2。 定时器1作为实时时钟用来同步其 他事件。它自由运行,每8个状态周期加1。 (定时器+1时间为8T=?) 该计数器在任何时刻均可读出,但一般不 可改写,且除芯片复位之外也没有其他手 段使其停止计数并恢复为0。
状态寄存器
0 1 2 3 4 5 6 7
HSO.0 现行状态 HSO.1 现行状态 HSO.2 现行状态 HSO.3 现行状态 HSO.4 现行状态 HSO.5 现行状态 CAM 或保持寄存器满 HSO 保持寄存器满 图 3.7 I/0 状态寄存器 0
0 1 2 3 4 5 6 7
软件定时器 0 到时 软件定时器 1 到时 软件定时器 2 到时 软件定时器 3 到时 定时器 2 溢出 定时器 1 溢出 HSI FIFO 已满 HSI 保持寄存器数据可用 图 3.8 I/0 状态寄存器 1
IN N E R R A M 0000H
图 3.3 存 储 空 间 图
3.1.3芯片配置寄存器CCR
CCR的内容由用户预先写入018H单元(芯片配置字 节),系统复位时,该芯片配置字节被自动送入 CCR寄存器。(8位总线时一般为0BDH)
3.1.4状态和控制寄存器
8098有两个I/O控制寄存器IOC0和IOC1
软件定时1ms中断服务子程序
TIMEINT:PUSHF DI LDB HSOCOM ,#38H ;重设TIMEINT ADD HSOTIM ,TIMER1 ,#TIJG ;12M=#750 6M=#375 EI INC ZDCS ;中断次数加1 POPF RET
3.1.9模拟接口
模拟输入 AD_COMMAND
XTAL1 ;B ≠ 0 4( B + 1)
BAUD RATE 方式0 方式1、2、3 12M 9600 8137 H 8270 H 8013 H 8026 H 6M 8009H 8000H +19
XTAL1 方式1、2、3= 64( B + 1)
4800
因为波特率寄存器的最高位用于对内部时钟源的 选择 ,当用XTAL1时,固定为“1”
寄存器组合空间 专用寄存器空间 掉电保护空间 ROM空间的寻址
(√)
0F F H 0F 0H 0E F H 1A H 19H 18H 17H 16H 15H 14H 13H 12H 11H 10H 0F H 0E H 0D H 0C H 0B H 0A H 09H 08H 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
;累计A/D变换值 累计A/D变换值 A/D ;A/D变换次数+1 A/D变换次数
3.1.10串行口
方式0:同步方式,通常用在以移位寄存器 为基础的I/O扩展方面 方式1:标准异步通讯方式。
串行口(续)
方式2和方式3:用于多机通讯
串行口(续)
串行口的控制
串行口波特率设置
1. 98:方式0=
ִ ִ ִ
P R O T EC T P O W D ER D O W N R AM R AM
STAC KP IO S 1 IO S 0 R ES ER VED SP_STAT R ES ER VED PORT2 PORT0 T IM E R 2(H ) T IM E R 2(L ) T IM E R 1(H ) T IM E R 1(L ) IN T _ P E N IN T _ M A S K S B U F (R X ) H S I_ S T A H S I_ T IM (H ) H S I_ T IM (L ) A D _ R E S (H ) A D _ R E S (L ) R 0(H I) R 0(L O ) R EA D
AD变换子程序
ADBH: ADBH: ORB LDB NOP NOP NOP ADDD1 ADDD1: JBS LDB LDB SHR ADD ADDC INC RET LDB TDHAO,ACHTDH TDHAO,#00001000 00001000B TDHAO,#00001000B ADCOM,TDHAO
;判断是否0口中断 ;判断是否1口中断 ; 2 ; 3 ;读时间到HI0T中
3.1.8高速输出单元
HSO输出控制
ִ LDB HSO_COMMAND, #WHAT_TO_DO ִ ADD HSO_TIME,TIMER1, #WHEN_TO_DO_IT
高速输出单元(续)
0 1 2 3 4 5 6 7 通 道 : 0-5 HSO.0-5 相 应 各 位 6 HSO.0-1 两 位 同 时 7 HSO.2-3 两 位 同 时 8-B 软 件 定 时 器 0-3 E 定时器 2 复位 F 启 动 A/D 转 换 中 断 /无 中 断 置 位 /清 0 定 时 器 2/1 × 图 3.10 HSO 命 令 格 式
0 1 2 3 4 5 6 7
PWM/P2.5 选择 ACH7/EXTINT 选择 定时器1 溢出中断允许/禁止 定时器2 溢出中断允许/禁止 HSO.4 输出允许/禁止 TXD/P2.0 选择 HSO.5 输出允许/禁止
HIS 中断源选择FIFO 满/保持寄存
器已有数据 图3.6 I/0 控制寄存器1
HSI运行方式 运行方式HSI_MODE 一. HSI运行方式HSI_MODE
0 1 2 3 4 5 6 7
图3.9 HSI_MODE 寄存器 HSI.3 方式选择位 HSI.2 方式选择位 HSI.1 方式选择位 HSI.0 方式选择位
方式选择位 事件定义
00 8个正跳变为一个事件 01 每个正跳变为一个事件 10 每个负跳变为一个事件 11 每个跳变(正和负)均 为事件
二.HSI状态寄存器HSI_STATUS) HSI状态寄存器HSI_STATUS) 状态寄存器HSI_STATUS
各位的定义同图3.9
ִ其中低位表示本引脚上是否有事件发生; ִ高位表示本引脚的现行状态。
三.HSI的控制和操作 HSI的控制和操作
有 关 控 制 见 HSI_MODE 、 IOC0 、 IOC1 、 INT_MASK、INT_PENDING以及中断向量。 中断发生后:先读HSI的状态,后读其中断 时间。(两者均得读,且顺序读)
HSIINT 子程序(记录脉冲)
HSIINT: LDB JBS JBS JBS JBS SJMP HI0: PUSHF HSIBJ,HSISTA HSIBJ,0,HI0 HSIBJ,2,HI1 HSIBJ,4,HI2 HSIBJ,6,HI3 HSIFH ST HSITIM ,HI0T … POPF RET
3.1.1内部定时
内部定时(续)
8098为3分频结构,即每3个时钟周期为1个 状态周期,在12M的晶振下:
ִ ִ1个状态周期=3个时钟周期 =1/12000000*3s=1/4μs (8T)
80C196为2分频结构:
ִ1个状态周期=2个时钟周期 =1/12000000*2s=1/6μs
3.1.2存储空间
;TDHAO标记ACHTDH TDHAO标记ACHTDH 标记 ;立即启动AD变换 立即启动AD变换 AD