單片機(jī)也被稱為單片微控器，屬于一種集成式電路芯片。在單片機(jī)中主要包含CPU、只讀存儲器ROM和隨機(jī)存儲器RAM等，多樣化數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)能夠讓單片機(jī)完成各項復(fù)雜的運(yùn)算，無論是對運(yùn)算符號進(jìn)行控制，還是對系統(tǒng)下達(dá)運(yùn)算指令都能通過單片機(jī)完成。

　　單片機(jī)的發(fā)展先后經(jīng)歷了4位、8位、16位和32位等階段。8位單片機(jī)由于功能強(qiáng)，被廣泛用于工業(yè)控制、智能接口、儀器儀表等各個領(lǐng)域，8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。 80年代初，Intel公司推出了8位的MCS-51系列的單片機(jī)。

　　單片機(jī)硬件特征

　　（1）單片機(jī)的體積比較小， 內(nèi)部芯片作為計算機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，但是功能*，使用起來十分方便，可以模塊化應(yīng)用。

　　（2）單片機(jī)有著較高的集成度，可靠性比較強(qiáng)，即使單片機(jī)處于長時間的工作也不會存在故障問題。

　　（3） 單片機(jī)在應(yīng)用時低電壓、低能耗，是人們在日常生活中的首要選擇， 為生產(chǎn)與研發(fā)提供便利。

　　（4）單片機(jī)對數(shù)據(jù)的處理能力和運(yùn)算能力較強(qiáng)，可以在各種環(huán)境中應(yīng)用，且有著較強(qiáng)的控制能力。

　　單片機(jī)運(yùn)算器介紹：

　　運(yùn)算器由運(yùn)算部件——算術(shù)邏輯單元（Arithmetic & Logical Unit，簡稱ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸入來源為兩個8位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。ALU能完成對這兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，后將結(jié)果存入累加器。

　　運(yùn)算器有兩個功能：

　　(1) 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。

　　(2) 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。

　　運(yùn)算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術(shù)操作產(chǎn)生一個運(yùn)算結(jié)果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個。

　　單片機(jī)主要寄存器介紹：

　　（1）累加器A

　　累加器A是微處理器中使用頻繁的寄存器。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時它有雙功能：運(yùn)算前，用于保存一個操作數(shù)；運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。

　　（2）數(shù)據(jù)寄存器DR

　　數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)總線向存儲器和輸入/輸出設(shè)備送（寫）或取（讀）數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等等。

　　（3）指令寄存器IR和指令譯碼器ID

　　指令包括操作碼和操作數(shù)。

　　指令寄存器是用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時，必須對操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。

　　（4）程序計數(shù)器PC

　　PC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的條指令的內(nèi)存單元地址（即程序的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。

　　（5）地址寄存器AR

　　地址寄存器用于保存當(dāng)前CPU所要訪問的內(nèi)存單元或I/O設(shè)備的地址。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內(nèi)存讀/寫操作完成為止。

　　顯然，當(dāng)CPU向存儲器存數(shù)據(jù)、CPU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把設(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當(dāng)CPU和設(shè)備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。

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