單(dan)片機原理及應用詳解
時間：2018-09-30 來(lai)源：未(wei)知(zhi)
單片機在我們的生活中隨處可見，之前我們介紹過單片機(ji)是什么(me)，那么單片機原理又是什么?它是如何工作的?單片機有哪些應用呢?今天就和大家分享一下單片機原理及應用。
單片機原理
單片(pian)機(ji)由(you)運算(suan)器(qi)(qi)、控制器(qi)(qi)、存儲器(qi)(qi)、輸入輸出設備構(gou)成。單片(pian)機(ji)是如(ru)何工(gong)作(zuo)的(de)呢?我們來看一(yi)下(xia)單片(pian)機(ji)的(de)工(gong)作(zuo)原理：
單片(pian)機(ji)的工作過程就是一個不(bu)斷“取指(zhi)令(ling)-分析指(zhi)令(ling)-執(zhi)行指(zhi)令(ling)”的過程。
單片機的(de)(de)程序以一條一條指令的(de)(de)形式存放(fang)在(zai)程序存儲器中，單片機開始(shi)工作后，就從程序存儲器的(de)(de)特定位(wei)置開始(shi)取指令。
然后由單片機內部的(de)(de)控(kong)制器對指令進(jin)行(xing)分析，根(gen)據指令要(yao)求，進(jin)行(xing)“取數、送數、算術運(yun)算、邏(luo)輯(ji)運(yun)算、跳轉”等(deng)基本操作中的(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)或幾種(zhong)(zhong)，這些操作都(dou)在(zai)一(yi)個(ge)規定的(de)(de)周期中完成。
執行(xing)完這些操(cao)作以后，到下一(yi)(yi)個(ge)存儲器單元中(zhong)取(qu)指令，重(zhong)復剛才的操(cao)作(當(dang)然，這些要執行(xing)的操(cao)作具(ju)體內容(rong)可能跟上一(yi)(yi)次不(bu)一(yi)(yi)樣了)，如此不(bu)斷重(zhong)復，直(zhi)到斷電為止。
這里所(suo)說(shuo)(shuo)的“存儲器特定(ding)(ding)位置(zhi)”、“規定(ding)(ding)的周期”等(deng)與單(dan)片機(ji)的型號有關，下面以51系列單(dan)片機(ji)為例來(lai)說(shuo)(shuo)明。
在(zai)51系列單(dan)片(pian)機中有一個名為PC的寄存(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(就是用來存(cun)(cun)(cun)數的一個容器(qi)(qi))，在(zai)單(dan)片(pian)機復位(wei)后，這(zhe)個寄存(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)中的內(nei)容被置為0000H，單(dan)片(pian)機內(nei)部的控制器(qi)(qi)總是根據PC寄存(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)中的值(zhi)去相應的程序存(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)單(dan)元取指令。
因此開機后(hou)，將從0000H單(dan)元取(qu)第(di)一(yi)(yi)(yi)條(tiao)(tiao)指(zhi)令，分(fen)析執行，同時(shi)，PC值將作相應的(de)調整，指(zhi)向將要(yao)執行的(de)下(xia)一(yi)(yi)(yi)條(tiao)(tiao)指(zhi)令的(de)位置，下(xia)一(yi)(yi)(yi)條(tiao)(tiao)指(zhi)令的(de)位置在(zai)哪里呢?對(dui)于51單(dan)片機來說，一(yi)(yi)(yi)條(tiao)(tiao)指(zhi)令可(ke)能(neng)占用一(yi)(yi)(yi)個(ge)字(zi)節(jie)、二個(ge)字(zi)節(jie)或(huo)三個(ge)字(zi)節(jie)，如果第(di)一(yi)(yi)(yi)條(tiao)(tiao)指(zhi)令是單(dan)字(zi)節(jie)指(zhi)令，取(qu)完(wan)第(di)一(yi)(yi)(yi)條(tiao)(tiao)指(zhi)令以后(hou)，PC的(de)值就會變為0001H，因此第(di)一(yi)(yi)(yi)條(tiao)(tiao)指(zhi)令執行完(wan)畢以后(hou)，將從0001H單(dan)元中取(qu)出第(di)二條(tiao)(tiao)指(zhi)令來執行，以此類推。
如(ru)果程序(xu)是順序(xu)執行的(de)(de)(de)，PC的(de)(de)(de)值將始(shi)終(zhong)不斷增(zeng)加，如(ru)果程序(xu)中(zhong)(zhong)有跳(tiao)轉(zhuan)(zhuan)指令，該指令將影響(xiang)PC中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)值，使(shi)PC中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)值指向將要(yao)執行的(de)(de)(de)下一條指令所在地址(zhi)單(dan)元。這(zhe)種跳(tiao)轉(zhuan)(zhuan)既可能是正(zheng)向的(de)(de)(de)，例如(ru)由0000H跳(tiao)轉(zhuan)(zhuan)到(dao)0030H，也可能是反向的(de)(de)(de)，即往回(hui)跳(tiao)轉(zhuan)(zhuan)，如(ru)由200H跳(tiao)轉(zhuan)(zhuan)到(dao)100H。正(zheng)是由于指令可以影響(xiang)到(dao)PC中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)值，才(cai)使(shi)得程序(xu)可以實現“分支(zhi)”、“循環”等各種功能。
那么(me)，執(zhi)行一條指令的(de)(de)時間又是多(duo)少(shao)呢?對于51單(dan)片機來說，指令執(zhi)行時間有三(san)種(zhong)可(ke)能，單(dan)周期、雙周期和四(si)周期，不管一條指令需要(yao)做多(duo)少(shao)工作，都必(bi)然在規定的(de)(de)時間內完成(cheng)。
好(hao)了，關于單(dan)(dan)片(pian)機(ji)(ji)原理(li)就(jiu)這(zhe)些這(zhe)么多，那么單(dan)(dan)片(pian)機(ji)(ji)有哪(na)些應用(yong)呢(ni)?
單片機應用領域
單片(pian)機(ji)(ji)在(zai)人(ren)們的生(sheng)活中(zhong)、工農(nong)業(ye)生(sheng)產設備(bei)中(zhong)處處有(you)應用(yong)，例如各定時裝(zhuang)置(zhi)、自動控(kong)制裝(zhuang)置(zhi)等。現(xian)代人(ren)類(lei)生(sheng)活中(zhong)所用(yong)的幾乎每件電子和機(ji)(ji)械產品中(zhong)都會集成有(you)單片(pian)機(ji)(ji)。手機(ji)(ji)、電話、計算器、家用(yong)電器、電子玩具、掌(zhang)上電腦(nao)以及鼠標等電腦(nao)配(pei)件中(zhong)都配(pei)有(you)1-2部單片(pian)機(ji)(ji)。
單片(pian)機應用領(ling)域有哪些
愛(ai)好者學習(xi)單(dan)片機(ji)(ji)應(ying)(ying)該(gai)注(zhu)意觀察事物(wu)，找到(dao)自己周圍能夠(gou)使(shi)用(yong)單(dan)片機(ji)(ji)的(de)(de)場(chang)合(he)，從(cong)而將學到(dao)的(de)(de)知識應(ying)(ying)用(yong)到(dao)實際(ji)中去。例如，使(shi)用(yong)單(dan)片機(ji)(ji)技術改造傳(chuan)統的(de)(de)機(ji)(ji)電設備(bei)、在特定(ding)的(de)(de)場(chang)合(he)使(shi)用(yong)單(dan)片機(ji)(ji)替代PLC等就(jiu)有(you)(you)著廣(guang)闊的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)前景(jing);又如，使(shi)用(yong)單(dan)片機(ji)(ji)控(kong)制電扇、抽(chou)油煙(yan)機(ji)(ji)、空調等，從(cong)而制作出具有(you)(you)更強功能、能夠(gou)通用(yong)的(de)(de)控(kong)制器，也是(shi)可以嘗試的(de)(de)。
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