單片機(jī)(Single-Chip Microcomputer)是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而*的微型計算機(jī)系統(tǒng),在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代,由當(dāng)時的4位、8位單片機(jī),發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。
單片機(jī)主要寄存器介紹:
?。?)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。
?。?)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?。ㄗx)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。
?。?)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。
?。?)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。
?。?)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。
單片機(jī)控制器介紹:
控制器由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等組成,是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)",即協(xié)調(diào)和指揮整個微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有:
(1) 從內(nèi)存中取出一條指令,并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。
(2) 對指令進(jìn)行譯碼和測試,并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號,以便于執(zhí)行規(guī)定的動作。
(3) 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動的方向。
微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把ALU、計數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián),并通過外部總線與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線,分為數(shù)據(jù)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(xiàn)與各種設(shè)備連接。
單片機(jī)硬件特征
?。?)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。
?。?)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。
?。?)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)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)。
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