單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的佳選擇。

　　單片機硬件特征

　　（1）單片機的體積比較小， 內(nèi)部芯片作為計算機系統(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）單片機有著較高的集成度，可靠性比較強，即使單片機處于長時間的工作也不會存在故障問題。

　　（3） 單片機在應(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）單片機對數(shù)據(jù)的處理能力和運算能力較強，可以在各種環(huán)境中應(yīng)用，且有著較強的控制能力。

　　單片機的發(fā)展先后經(jīng)歷了4位、8位、16位和32位等階段。8位單片機由于功能強，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位單片機在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，代表了單片機的發(fā)展方向，在單片機應(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。

　　單片機控制器介紹：

　　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“決策機構(gòu)"，即協(xié)調(diào)和指揮整個微機系統(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)和邏輯運算時它有雙功能：運算前，用于保存一個操作數(shù)；運算后，用于保存所得的和、差或邏輯運算結(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，必須對操作碼進行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負責(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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