單片(pian)機原理你了解多少(shao)，牛人給你指引明路
時間(jian)：2018-07-26 來(lai)源(yuan)：單片機論壇
單片機原理
在正式(shi)進入(ru)今(jin)天的(de)(de)主(zhu)題單片機(ji)原(yuan)理(li)之前我們首先要了(le)解單片機(ji)是一個什么樣(yang)的(de)(de)事物，以及特性和應用只有(you)在了(le)解透(tou)徹(che)了(le)之后再分析單片機(ji)原(yuan)理(li)的(de)(de)時候會有(you)一定的(de)(de)幫助。
單片機又稱單片微(wei)控(kong)制器，它(ta)不(bu)是完成某一(yi)個邏輯功能(neng)的芯片，而是把一(yi)個計算(suan)機系統集成到(dao)一(yi)個芯片上。相當于一(yi)個微(wei)型(xing)的計算(suan)機，和計算(suan)機相比，單片機只(zhi)缺少了I/O設備(bei)。
接下來我(wo)們(men)來了解一下單片機的硬件特性(xing)
1、 主流單片機包括CPU、4KB容量的(de)RAM、128 KB容量的(de)ROM、 2個(ge)16位(wei)定時/計數器、4個(ge)8位(wei)并行(xing)口、全雙(shuang)工串口行(xing)口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。
2、 控制功能強
3、 單(dan)片機(ji)可(ke)靠性高，可(ke)工(gong)作(zuo)到10^6 ~10^7小(xiao)時無故障;
4、 低(di)電壓，低(di)功耗，便(bian)于生產便(bian)攜式(shi)產品
5、 處理功能強(qiang)，速(su)度快。
6、 系統結構簡單，使用方便，實現模塊化(hua);
7、 環境適應能力(li)強。
單片機應用
單片(pian)機(ji)現已滲透(tou)到我們日常生活中的(de)各個(ge)領(ling)域，小到家用(yong)電器(qi)(qi)、儀器(qi)(qi)儀表，大到醫療器(qi)(qi)械(xie)、航空航天，無不存(cun)在著單片(pian)機(ji)的(de)身影。一(yi)旦(dan)在某種產品上添(tian)加了單片(pian)機(ji)，便使得原(yuan)產品向(xiang)互(hu)聯網靠攏(long)，獲得了“智能型”的(de)前綴。單片(pian)機(ji)具體在各個(ge)領(ling)域的(de)應用(yong)如下：
1)在儀(yi)器(qi)儀(yi)表領域，一旦采用單片機(ji)對其進(jin)行控制，便使得(de)儀(yi)器(qi)儀(yi)表變得(de)數字(zi)化(hua)、智能(neng)(neng)化(hua)、微型(xing)化(hua)，且其功能(neng)(neng)更(geng)加強大;
2)在家用電器領域，已(yi)廣泛(fan)實現了(le)家用電器的單片(pian)機控制，如電飯煲(bao)、電冰箱(xiang)、空調、彩電、音響等(deng)等(deng);
3)在網(wang)絡通信(xin)(xin)領域，手機(ji)、小型程控(kong)交(jiao)換機(ji)、樓宇(yu)自動通信(xin)(xin)呼叫(jiao)系統等等都已實現了(le)單片機(ji)控(kong)制，且單片機(ji)普(pu)遍(bian)具備通信(xin)(xin)接口，使得通信(xin)(xin)設備可(ke)以(yi)方便地與計算機(ji)之間進行數(shu)據通信(xin)(xin);
4)在工業控(kong)制(zhi)領域，可以(yi)使用單(dan)片機構成多種多樣的控(kong)制(zhi)系統(tong)，如工廠流水(shui)線的智能化管(guan)理、電梯智能化控(kong)制(zhi)、各種報警(jing)系統(tong)、與計算(suan)機聯網構成二級控(kong)制(zhi)系統(tong)等(deng);
5)在醫療(liao)設備領(ling)域，單片機也(ye)極大的(de)實現了它的(de)價(jia)值，已(yi)廣泛應(ying)用(yong)于(yu)各種分析儀、監護儀、病床呼叫系統、醫用(yong)呼吸機等醫療(liao)設備中(zhong);
6)在模塊化(hua)系統中，可利用單片(pian)機實現特定功能，進(jin)行模塊化(hua)應(ying)用，而不(bu)要求操作人員(yuan)了解(jie)其內部結構，這(zhe)樣做大大地縮小(xiao)了體積、簡化(hua)了電路，也降低了損壞(huai)率、錯(cuo)誤率;
7)在汽車電子領域(yu)，單片機已廣泛應用于(yu)發動機控制器、GPS導航系(xi)(xi)統(tong)、ABS防(fang)抱死系(xi)(xi)統(tong)、制動系(xi)(xi)統(tong)中;
8)除上述應用外，單片機在工商、金融、教育、物流等領域(yu)都或多或少的發揮了(le)其本身的作用
在(zai)了(le)解了(le)單片(pian)機的(de)作用以(yi)及優勢之后我們就來看一下(xia)關于單片(pian)機的(de)原理。
單(dan)片(pian)機主(zhu)要(yao)由運(yun)算器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、控制器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)三大(da)部分(fen)構成(cheng)(cheng)。其(qi)中，運(yun)算器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)由算術邏輯單(dan)元(ALU)、累(lei)加器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)構成(cheng)(cheng)，首先累(lei)加器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)向ALU輸(shu)入(ru)兩個8位(wei)源(yuan)數(shu)(shu)據，其(qi)次ALU完(wan)成(cheng)(cheng)源(yuan)數(shu)(shu)據的邏輯運(yun)算，最后將(jiang)運(yun)算結果存(cun)(cun)(cun)(cun)入(ru)寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中;控制器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)由程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)計數(shu)(shu)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、指(zhi)(zhi)(zhi)令(ling)(ling)寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、指(zhi)(zhi)(zhi)令(ling)(ling)譯(yi)碼(ma)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、時(shi)序(xu)(xu)發生(sheng)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和操作控制器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)構成(cheng)(cheng)，是(shi)一個下達(da)命令(ling)(ling)的“組織”，用于協(xie)調整(zheng)個系統各部分(fen)之(zhi)間的運(yun)作;寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)主(zhu)要(yao)有累(lei)加器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)A、數(shu)(shu)據寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)DR、指(zhi)(zhi)(zhi)令(ling)(ling)寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)IR、指(zhi)(zhi)(zhi)令(ling)(ling)譯(yi)碼(ma)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)ID、程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)計數(shu)(shu)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)PC、地(di)址寄(ji)(ji)存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)AR等(deng)。
在微(wei)處理器(qi)(qi)內部運算器(qi)(qi)、控制(zhi)器(qi)(qi)、寄存器(qi)(qi)之間是相互連(lian)接(jie)的，由控制(zhi)器(qi)(qi)向各(ge)部分(fen)發布操作命(ming)令(ling)，運算器(qi)(qi)接(jie)到命(ming)令(ling)后(hou)(hou)進(jin)行相應運算，并將運算后(hou)(hou)結(jie)果存入相應的寄存器(qi)(qi)中。
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