單片機原理及應用以及單機片的主要分類

ID:139208 · 發(fā)表于 2016-9-22 18:22

導讀：現(xiàn)代單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、等等，這些都離不開單片機。
在單片機入門系列講座中，首先學習單片機的基本構(gòu)成和工作原理、以及外圍功能電路，然后，挑戰(zhàn)一個實際單片機的運行。

單片機是控制電子產(chǎn)品的大腦
現(xiàn)如今，我們生活中的許多電器都使用了單片機。例如：手機、電視機、冰箱、洗衣機、以及按下開關，LED就閃爍的兒童玩具。那么，單片機在這些電器中究竟做了些什么呢？
單片機是這些電器動作的關鍵，是指揮硬件運行的。例如：接收按鈕或按鍵的輸入信號，按照事先編好的程序，指揮馬達和LCD的外圍功能電路動作。

那么，單片機是如何構(gòu)成的呢？

（圖1）

單片機是由CPU、內(nèi)存、外圍功能等部分組成的。如果將單片機比作人，那么CPU是負責思考的，內(nèi)存是負責記憶的，外圍功能相當于視覺的感官系統(tǒng)及控制手腳動作的神經(jīng)系統(tǒng)。

圖1：單片機的構(gòu)成要素
盡管我們說CPU相當于人的大腦，但是它卻不能像人的大腦一樣，能有意識的、自發(fā)的思考。CPU只能依次讀取并執(zhí)行事先存儲在內(nèi)存中的指令組合（程序）。當然CPU執(zhí)行的指令并不是“走路”、“講話”等高難度命令，而是一些非常簡單的指令，象從內(nèi)存的某個地方“讀取數(shù)據(jù)”或把某個數(shù)據(jù)“寫入”內(nèi)存的某個地方，或做加法、乘法和邏輯運算等等。然而這些簡單指令的組合，卻能實現(xiàn)許多復雜的功能。
會思考的CPU
讓我們從CPU的構(gòu)成來了解它的作用吧。（圖2）

圖2：CPU的作用

程序計數(shù)器
CPU讀取指令時需要知道要執(zhí)行的指令保存在內(nèi)存的什么位置，這個位置信息稱為地址（相當于家庭住址）。程序計數(shù)器（PC）就是存儲地址的寄存器。通常，PC是按1遞增設計的，也就是說，當CPU執(zhí)行了0000地址中的指令后，PC會自動加1，變成0001地址。每執(zhí)行一條指令PC都會自動加1，指向下一條指令的地址�？梢哉f，PC決定了程序執(zhí)行的順序。
指令解碼電路
指令解碼電路是解讀從內(nèi)存中讀取的指令的含義。運算電路是根據(jù)解碼結(jié)果操作的。確切地講，指令解碼電路就是我們在“數(shù)字電路入門（2）”中學過的解碼電路，只不過電路結(jié)構(gòu)稍微復雜些，所以，指令解碼電路的工作原理就是從被符號化（被加密）的指令中，還原指令。
運算電路
運算電路也稱為ALU（Arithmetic and Logic Unit），是完成運算的電路。能進行加法、乘法等算術運算、也能進行AND、OR 、BIT-SHIFT等邏輯運算。運算是在指令解碼電路的控制下進行的。通常運算電路的構(gòu)成都比較復雜。
CPU內(nèi)部寄存器
CPU內(nèi)部寄存器是存儲臨時信息的場所。有存儲運算值和運算結(jié)果的通用寄存器，也有一些特殊寄存器，比如存儲運算標志的標志寄存器等。也就是說，運算電路進行運算時，并不是在內(nèi)存中直接運算的，而是將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)復制到通用寄存器，在通用寄存器中進行運算的。
單片機原理及應用--單片機簡介
單片機是一種集成的電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能(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)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。

單片機原理及應用--單片機分類及特點

STC公司的單片機主要是基于8051內(nèi)核，是新一代增強型單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度快8~12倍，帶ADC,4路PWM，雙串口，有全球唯一ID號，加密性好，抗干擾強.

：

是MICROCHIP公司的產(chǎn)品，其突出的特點是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強的模擬接口，代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片.

是臺灣義隆公司的產(chǎn)品，有很大一部分與PIC 8位單片機兼容，且相兼容產(chǎn)品的資源相對比PIC的多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差.

ATMEl單片機：

ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列，AT89系列是8位Flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態(tài)時鐘模式;AT90系列單片機是增強RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機，也叫AVR單片機.

PHLIPIS 51LPC系列單片機(51單片機)：
PHILIPS公司的單片機是基于80C51內(nèi)核的單片機，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能，這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求.

HOLTEK單片機：
臺灣盛揚半導體的單片機，價格便宜，種類較多，但抗干擾較差，適用于消費類產(chǎn)品.

TI公司單片機：
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機，具有多種存儲模式、多種外圍接口模式，適用于復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機，特別適用于要求功耗低的場合

單片機原理及應用--單片機的工作原理
單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構(gòu)成。單片機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應著一種基本操作;單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令(這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令)，這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元(最小的存儲單位)組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。

單片機原理及應用--總結(jié)
目前我內(nèi)各種家用電器已普遍采用單片機控制取代傳統(tǒng)的控制電路，做成單片機控制系統(tǒng)，如洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、微波爐、電飯煲、電視機、錄像機及其他視頻、音像設備的控制器�，F(xiàn)代辦公室中所使用的大量通信、信息產(chǎn)品多數(shù)都采用了單片機，如通用計算機系統(tǒng)中的鍵盤譯碼、磁盤驅(qū)動、打印機、繪圖儀、復印機、電話、舌、傳真機及考勤機等。單片機的應用意義絕不限于它的功能及所帶來的經(jīng)濟效益上。更重要的意義在于，單片機的應用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件方法實現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件，并能提高系統(tǒng)性能的控制技術，稱為“微控制技術”。這標志著一種全新概念的建立。隨著單片機應用技術的推廣、普及，微控制技術必將不斷發(fā)展,日益完善會變的更加充實。

帳號		自動登錄	找回密碼
密碼			立即注冊

單片機原理及應用以及單機片的主要分類

相關帖子