单片机,全称Single-Chip Microcomputer,又称微控制器,是集成了中央处理器、存储器、定时器/计数器(Timer/Counter)、各种输入输出接口等在集成电路上的微型计算机。芯片。 其最大的优点是体积小,可以放置在仪器内部,但存储容量小,输入输出接口简单,功能较低。 由于其发展非常迅速,单片机的旧定义已不能满足,因此在许多应用中被称为范围更广的微控制器。
2、单片机工作原理——单片机基本结构
微控制器并不是完成某种逻辑功能的芯片,而是将计算机系统集成到一块芯片上。 简而言之:芯片变成了计算机。 微控制器的基本组件如下:
1.算术单元——主要由算术逻辑单元(ALU)、累加器和寄存器组成。 ALU的功能是对传输的数据进行算术或逻辑运算。 输入源是两个8位数据,分别来自累加器和数据寄存器。
2、控制器——由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和运算控制器等组成,是发出命令的“决策机构”,即协调和指挥整个微机系统的运行。 通过输入输出接口电路,实现与各种外围设备的连接。
3、主寄存器——主要包括累加器A、数据寄存器DR、指令寄存器IR和指令译码器ID、程序计数器PC和地址寄存器AR。 当CPU将数据存储到内存中、CPU从内存中取出数据以及CPU从内存中读取指令时,都会用到地址寄存器和数据寄存器。 如果将外围设备的地址看成一个内存地址单元,那么CPU与外围设备交换信息时,还需要地址寄存器和数据寄存器。
3、单片机工作原理——详细介绍
单片机自动完成分配给它的任务的过程就是单片机执行程序的过程,即一条一条执行指令的过程。 这是由设计者分配给它的指令系统决定的。 一条指令对应一个基本操作; 单片机所能执行的所有指令都是单片机的命令系统。 不同类型的微控制器有不同的命令系统。
为了让单片机自动完成特定的任务,必须将要解决的问题编译成一系列指令。 这一系列指令的集合就成为一个程序。 程序需要预先存储在具有存储功能的部件——存储器中。 存储器是由许多存储单元组成的。 每个存储单元还必须分配一个唯一的地址号。 这个地址号称为存储单元的地址。 这样,只要知道存储单元的地址,就可以找到该存储单元以及其中存储的指令。 可以取出来然后执行。
程序通常是顺序执行的,因此程序中的指令也是一一存储的。 单片机在执行程序时,必须能够将这些指令一一取出来执行。 必须有一个组件可以跟踪指令的地址。 该部件是程序计数器PC。 当开始执行程序时,将程序中第一条指令的地址分配给PC,然后获取每一条要执行的命令。 PC 的内容将自动增加该指令的长度。 确定(可能是1、2或3)指向下一条指令的起始地址,以确保指令的顺序执行。
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