更新時(shí)間:2019年05月09日15時(shí)56分 來源:單片機(jī)編程 瀏覽次數(shù):
單片機(jī)編程原理
在正式進(jìn)入今天的主題單片機(jī)原理之前我們首先要了解單片機(jī)是一個(gè)什么樣的事物,以及特性和應(yīng)用只有在了解透徹了之后再分析單片機(jī)原理的時(shí)候會(huì)有一定的幫助。
單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī),和計(jì)算機(jī)相比,單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。
接下來我們來了解一下單片機(jī)的硬件特性
1、 主流單片機(jī)包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。
2、 控制功能強(qiáng)
3、 單片機(jī)可靠性高,可工作到10^6 ~10^7小時(shí)無故障;
4、 低電壓,低功耗,便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品
5、 處理功能強(qiáng),速度快。
6、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,實(shí)現(xiàn)模塊化;
7、 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。
單片機(jī)應(yīng)用
單片機(jī)現(xiàn)已滲透到我們?nèi)粘I钪械母鱾€(gè)領(lǐng)域,小到家用電器、儀器儀表,大到醫(yī)療器械、航空航天,無不存在著單片機(jī)的身影。一旦在某種產(chǎn)品上添加了單片機(jī),便使得原產(chǎn)品向互聯(lián)網(wǎng)靠攏,獲得了“智能型”的前綴。單片機(jī)具體在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用如下:
1)在儀器儀表領(lǐng)域,一旦采用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制,便使得儀器儀表變得數(shù)字化、智能化、微型化,且其功能更加強(qiáng)大;
2)在家用電器領(lǐng)域,已廣泛實(shí)現(xiàn)了家用電器的單片機(jī)控制,如電飯煲、電冰箱、空調(diào)、彩電、音響等等;
3)在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域,手機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)等等都已實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制,且單片機(jī)普遍具備通信接口,使得通信設(shè)備可以方便地與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;
4)在工業(yè)控制領(lǐng)域,可以使用單片機(jī)構(gòu)成多種多樣的控制系統(tǒng),如工廠流水線的智能化管理、電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)、與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等;
5)在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域,單片機(jī)也極大的實(shí)現(xiàn)了它的價(jià)值,已廣泛應(yīng)用于各種分析儀、監(jiān)護(hù)儀、病床呼叫系統(tǒng)、醫(yī)用呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備中;
6)在模塊化系統(tǒng)中,可利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)特定功能,進(jìn)行模塊化應(yīng)用,而不要求操作人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu),這樣做大大地縮小了體積、簡化了電路,也降低了損壞率、錯(cuò)誤率;
7)在汽車電子領(lǐng)域,單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)中;
8)除上述應(yīng)用外,單片機(jī)在工商、金融、教育、物流等領(lǐng)域都或多或少的發(fā)揮了其本身的作用
在了解了單片機(jī)的作用以及優(yōu)勢(shì)之后我們就來看一下關(guān)于單片機(jī)的原理。
單片機(jī)主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器三大部分構(gòu)成。其中,運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加器、寄存器等構(gòu)成,首先累加器和寄存器向ALU輸入兩個(gè)8位源數(shù)據(jù),其次ALU完成源數(shù)據(jù)的邏輯運(yùn)算,最后將運(yùn)算結(jié)果存入寄存器中;控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器等構(gòu)成,是一個(gè)下達(dá)命令的“組織”,用于協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)各部分之間的運(yùn)作;寄存器主要有累加器A、數(shù)據(jù)寄存器DR、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、程序計(jì)數(shù)器PC、地址寄存器AR等。
在微處理器內(nèi)部運(yùn)算器、控制器、寄存器之間是相互連接的,由控制器向各部分發(fā)布操作命令,運(yùn)算器接到命令后進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算,并將運(yùn)算后結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器中。
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