單片機（Single-Chip Microcomputer）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而*的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

　　單片機運算器介紹：

　　運算器由運算部件——算術邏輯單元（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據進行算術或邏輯運算，輸入來源為兩個8位數據，分別來自累加器和數據寄存器。ALU能完成對這兩個數據進行加、減、與、或、比較大小等操作，后將結果存入累加器。

　　運算器有兩個功能：

　　(1) 執行各種算術運算。

　　(2) 執行各種邏輯運算，并進行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。

　　運算器所執行全部操作都是由控制器發出的控制信號來指揮的，并且，一個算術操作產生一個運算結果，一個邏輯操作產生一個。

　　單片機控制器介紹：

　　控制器由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發生器和操作控制器等組成，是發布命令的“決策機構"，即協調和指揮整個微機系統的操作。其主要功能有：

　　(1) 從內存中取出一條指令，并指出下一條指令在內存中的位置。

　　(2) 對指令進行譯碼和測試，并產生相應的操作控制信號，以便于執行規定的動作。

　　(3) 指揮并控制CPU、內存和輸入輸出設備之間數據流動的方向。

　　微處理器內通過內部總線把ALU、計數器、寄存器和控制部分互聯，并通過外部總線與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯接。外部總線又稱為系統總線，分為數據總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路，實現與各種設備連接。

　　單片機主要寄存器介紹：

　　（1）累加器A

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

　　（2）數據寄存器DR

　　數據寄存器通過數據總線向存儲器和輸入/輸出設備送（寫）或取（讀）數據的暫存單元。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據字節等等。

　　（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。

　　指令寄存器是用來保存當前正在執行的一條指令。當執行一條指令時，先把它從內存中取到數據寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當系統執行給定的指令時，必須對操作碼進行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負責這項工作的。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）程序計數器PC

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

　　（5）地址寄存器AR

　　地址寄存器用于保存當前CPU所要訪問的內存單元或I/O設備的地址。由于內存與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，直到內存讀/寫操作完成為止。

　　顯然，當CPU向存儲器存數據、CPU從內存取數據和CPU從內存讀出指令時，都要用到地址寄存器和數據寄存器。同樣，如果把設備的地址作為內存地址單元來看的話，那么當CPU和設備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數據寄存器。

　　單片機的發展先后經歷了4位、8位、16位和32位等階段。8位單片機由于功能強，被廣泛用于工業控制、智能接口、儀器儀表等各個領域，8位單片機在中、小規模應用場合仍占主流地位，代表了單片機的發展方向，在單片機應用領域發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。

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