第01章 8098单片机的硬件结构.ppt

1、8096单片机原理与应用，发表教师：杨达亮指导教师： 第一章MCS-96系列单片机的结构综述1.1 MCS-96系列单片机的发展概要1.2 MCS-96系列单片机的主要性能特点1.3 MCS-96系列的型号， 封装和读取功能1.4 MCS-96系列芯片结构概述1.5时钟信号1.6内存空间和总线时序1.7系统的配置1.8系统的复位第一类产品是NHMOS的8X9X。 其中8096芯片在我国应用非常广泛，作为基础内容，本课程重点介绍如下。 第二，它保留了8X9X芯片的基本硬件配置，包括80C196KB的CHM操作系统，加上了局部改进，可以在两种节能方式下工作，而且没有添加新功能。 第三类以80C19

2、6KC为代表，其重要特征之一是增加外围事务服务器(PTS )，大大提高中断事务的实时处理能力。 1.1 MCS-96系列单片机的发展概要，第四类以80C196KR为代表，增加了适合同步串行端口和从站通信的从站端口功能，将原来的高速输入输出部件(HSIO )安装在事件处理器阵列(EPA )上第六类包括80C196NT/NP，这种芯片的主要特征是地址空间从64KB扩展到1MB。 1.2 MCS-96系列单片机的主要性能特点，MCS-96系列单片机是目前性能较高的单片机系列产品之一，其中8X9X系列产品的主要性能如下CPU操作233 消除了一个结构中存储器的瓶颈效应，提高了操作速度和数据吞吐量。 2

3、 .在采用高效指令系统12MHz外接晶体的情况下，一个指令的最短执行时间为1s。 最长时间为9.5s。 有3个操作数指令，追加了16位的乘法除法指令。 3，10位A/D转换器(在MCS-96系列的某些型号中，有一个8通道或4通道的10A/D转换器) 48针脚： 4通道68针脚： 8通道8096系列： 42s。 8096BH和8098系列： 22s这些型号的产品特别适用于数据采集系统、控制系统和智能仪器系统等应用领域。 1.2 MCS-96系列单片机的主要性能特征可以是4、脉宽调制输出(PWM )或D/A转换输出，该信号可以驱动电机，也可以经积分处理得到直流输出。 D/A转换器的分辨率为8位。

4、脉冲周期为64 s (12 MHz ) 5，2个16位计时器1在系统中定时时钟。 系统运转中经常进行循环计数。 计时器2主要用于对外部事件进行计数。 6.4个软件定时器都受高速输出(HSO )的控制。 到达规定时间后，可以设置相应的软件计时标志，激活软件计时中断。 7，16位监控计时器如果用户的硬件和软件发生故障，WDT可以重置用户系统并重新启动用户程序。 1.2 MCS-96系列单片机的主要性能特点是，8、5个8位标准输入输出端口这一端口大部分是多用途的。 48条4条通路中的2个半口，68条： 5个口。 9 .可编程高速输入/输出端口高速输入端口可以记录由内部计时器1实时时钟发生的外部事件的

5、时间，并且总共可以记录8个事件。 高速输出端口可以触发一个事件预定的时间，并且如果需要的话可以悬挂最后八个事件。 快速是指，一旦对高速输入输出机制进行编程，就可以在不需要CPU干预的情况下自动实现这些功能。 高速输入输出端口特别适合脉冲信号的测量和产生，分辨率高达2s(12MHz )。 10 .全双工串行端口与MCS-51系列单片机同样具有4种操作方式，能够容易地实现I/O扩展、多机通信及与CRT终端等设备的通信等。1.2 MCS-96系列单片机的主要性能特点，11、9个中断类型包括25个中断源。 9种中断类型分别有对应的中断向量，8种中断类型供用户使用。12 .芯片布置寄存器CCR选择适当的

6、总线控制、准备控制和程序保密方案，其中通过CCR的设置可以动态地将系统总线置于8或16位。 由以上介绍可知，MCS-96系列单片机的软硬件资源远远丰富于MCS-51。 适用于自动控制系统、数据收集系统、智能设备、外围控制器、家电设备等领域。1.3 MCS-96系列型号、封装和导线功能1.3.1 MCS-96系列型号分类、MCS-96系列包括3个子系列： 8096、8096BH和8098 8096为普通型后缀90； 8096BH已扩展，与8096/8098子系列完全兼容。 3系列的区别在于，8096BH/8098子系列提供了具有8K内部EPROM的机型产品。 8096系列不提供带EPROM的机型

7、。 在8096BH/8098子系列中追加了芯片配置寄存器(CCR )。 提高了系统配置的灵活性，8096没有CCR。 8096BH/8098子系列的A/D转换速度高达22S，8096子系列的A/D转换速度慢达42S。 已修改8098子系列以要求16位微控制器速度，并且仅限于8位外部总线的应用场景，其总线无法通过8位CCR设置更改，只有48针封装的型号产品。 1.3.1 MCS-96系列的型号分类可根据内部A/D转换器的有无、内部ROM或EPROM的有无、68脚或48脚，将MCS-96系列细分为不同的型号。 参见下表1.1 MCS-96，MCS-96包括四种封装结构的双列直插式封装芯片(Pin

8、Grid Array PGA系列方形陶瓷封装) 仅介绍DIP和PLCC封装引脚的定义。以下所有绘图都是项目视图，括号内的引脚对于8096BH是唯一的。 1.3.2封装与68针芯片相比，48针芯片不提供P0.0P0.3的修正4个针脚。 P1的8条全部领先。 P2的P2.3、P2.4、P2.6、P2.7的修正4条引线。 控制信号中的CLKOUT、INST、NMT、TEST(8096BH为总线宽度)的4个引脚。 1.3.3引脚功能、MCS-96个子系列和48引脚(DIP)68引脚(PLCC种封装结构的芯片引脚功能如下所示：电源和晶体振动引脚Vcc :主电源电压(5V )。 Vss :数字电路地(0V

9、 )的两个Vss端子必须接地。 VPD :片上RAM(0F0H0FFH )停电备用电源(50.5V )正常动作时，请接通此电源。 VREF :片上A/D转换器的参考电压(5V )。 ANGND:A/D转换器的参考地通常必须保持与Vss相同的电位。 VPP:EPROM型芯片的编程电压(12.5V )。 XTAL1:片上振荡器中反相器的输入端子也是内部时钟发生器的输入端子，与外部晶体总是连接。 XTAL2:在片上振荡器中反相器的输出端，始终连接外部晶体。 CLKOUT :内部时钟发生器a的同相信号的输出端、频率是振荡器频率的1/3、控制信号线RESET :复位信号输入端EA :存储器选择输入端。

10、若访问2000H3FFFH存储单元，则成为EA=1，访问片上ROM/EPROM，ROM/EPROM型芯片将其与Vcc连接。 EA=0，访问芯片外程序存储器，每当重置无ROM型芯片Vss时，将其管脚的状态锁存到芯片内部。 ALE/ADV :允许地址锁存(ALE)/地址有效(ADV ) (输出引脚)。 仅在访问外部存储器时使用，两者都提供锁存信号，从地址/数据总线分离地址。 相对于8096BH和8098，如果CCR.3=1，则选择ALE方式。 CCR.3=0时，选择ADV方式。 在8096中，仅提供ALE方案。 RE :对外部存储器的读取信号低电平有效(输出脚)。 每次读取一个单词。WR/WRL

11、:向外部存储器的写入信号。 低电平有效(输出脚)。 相对于8096BH:CCR.2=1，选择WR方式。 CCR.2=0，选择WRL方式。 对于8098:CCR.2=1，选择标准WR方式。 CCR.2=0，选择窄WR方式。8096时：仅提供标准WR方式。 选择WR方式时，每次写入外部存储器时变低。 选择WRL方式时，仅在外部存储器低位(偶数)字节写入时变低。 BHE/WRH :总线上位字节许可(BHE)/写入外部存储器上位字节(WRH ) (输出引脚)。 BHE=0，选择连接到数据总线的高位字节的内存，A0=0，选择连接到数据总线的低位字节的内存。 因此，如果BHE=1，A0=0，则访问低位字节

12、。 对BHE=0、A0=1、高位字节的访问。 BHE=0、A0=0，同时访问2位。 如果选择WRH方式，则WRH仅在写入外部存储器的高位(奇数)字节时降低。 8096BH:CCR.2=1时，选择BHE方式。 CCR.2=0，选择WRH方式。 对于8098 :这只脚没有定义。 也就是说，空中处理。 对于8096 :仅提供BHE方案。 READY :准备完成信号(输入脚)。 座椅内有微弱的提起作用。 即，在通常的情况下，CPU处于正常运转状态。 使用的外部存储器的速度较慢时，需要向该读取发送低电平的信号，使CPU处于等待状态。 相对于8096BH/8098: CCR.5=0、CCR.4=0，等待一

13、个状态周期。 CCR.5=0，CCR.4=1，等待两个状态周期。 以CCR.5=1、CCR.4=0，等待3个状态周期。 CCR.5=1、CCR.4=1、无效(不等待)。 对于8096没有此功能的BUSWIDTH/TEST :如果8096BH是BUSWIDTH脚(输入脚)，可以通过与CCR.1组合动态选择数据总线宽度。 CCR.1=1时，BUSWIDTH=1，选择16位作为数据线。 BUSWIDTH=0，选择8位作为数据线。 在8096是TEST脚(输入脚)的情况下，作为测试控制终端，在TEST=0的情况下，芯片进入工厂测试方式，对于用户来说，应该连接到Vcc。 NMI :非屏蔽中断(输入引脚)

14、，如果该引脚有正的跳跃，则取消监视计时器，将PC朝向外部0000H单元，0000H00FFH的外部单元用于英特尔开发系统。 INST :指信号端子。 INST=1时，向外部存储器读取指令。 INST=0，对外部存储器读写数据。 I/O端口线HSI.0HSI.3 :高速输入端口、修正4个输入端口。 HSO.0HSO.5 :高速输出端口、修正6个输出端口。 其中，HSO.4与HSI.2共用，HSO.5与HSI.3共用。 P0.0P0.7:P0高电阻输入端口既可作为数字量输入端口，也可作为A/D转换器的模拟量输入端口(ACH.0ACH.7 )。 P1.0P1.7:P1标准双向I/O端口。 P2.0/

15、TXD:P2.0端口/串行发送端口(输出)、IOC1.5=1选择TXD方式。 P2.1/RXD:P2.1端口/串行接收端口(输入)不受控制。 P2.2/EXINT: P2.2端口/外部中断(输入)，IOC1.1=0选择EXINT方式。 P2.3/T2CLK:P2.3端口/定时器2时钟(输入)、IOC0.7=0选择T2CLK方式。 P2.4/T2RST:P2.4端口/计时器2复位(输入)、IOC0.5=0选择T2RST方式。 P2.5/PWM:P2.5端口/脉冲宽度调制(输出)、IOC1.0=1选择PWM方式。 P2.6:准双向入口。 P2.7:准双向入口。 P3.0 P3.7/ADL :具有漏

16、极开路输出的8位双向端口，内部有很强的上拉作用。 作为多路复用的地址/数据总线(AD0AD7)使用。 P4.0 P4.7/ADH :具有漏极开路输出的8位双向端口，内部具有较强的上拉作用。 对于8096BH:CCR.1=1，选择地址/数据总线高字节(AD8A15 )。 选择CCR.1=0作为地址总线高字节(A8A15 )。 8098时：仅地址总线高字节(A8A15 )。 8096 :总是地址/数据总线高字节(AD8A15 )、1.4 MCS-96系列芯片结构概要、1.5时钟信号1.5.1时钟信号源、单片机内部各电路的有序动作通过时钟信号协调， MCS-96系列单片机的时钟信号源有来自高频振动的

17、振荡信号的发生路径2种： 1、在单片机的XTAL1端子上直接外置振荡信号发生器，而XTAL2端子则是图1.3、1.5.1时钟信号源、2、2 水晶晶体具有电感特性，与电容并联谐振。这些与片上逆变器组合，构成完全的振荡信号发生器。 通常，外置电容器c、c为30PF。 应用程序经常采用第二种方法，反映系统配置紧凑、成本低、可靠等原则。1.5.2三相时钟信号的形成、晶体或外部振荡器提供的高频振荡信号通过芯片上的3分频电路生成a、b、c三个不同相位的内部时钟，它们依次有一个振荡周期不同。 三个振荡周期构成一个时钟周期，也称为状态周期，是单片机的基本时间单位，大部分工作与三个中的一个同步。 这是因为MCS-96系列单片机的这种三相时钟结构明显优于MCS-51系列，大大提高了单片机的运行速度。 68管脚芯片时，a相时钟信号可通过CLKOUT管脚输出，48管脚芯片时