基本介紹
概述,硬體特性,基本結構,
概述
因而廣泛用於電子設備中作控制器之用.大到飛彈火箭國防尖端武器,小至電視機微波爐等現代家用電器,內中都毫無例外地運用單片計算機作為控制器.因此,從控制的觀點,我們也常稱它為單片控制器.
單片微控制器的工作離不開軟體,即固化在存儲器中的已設計好的程式.
所有帶單片微控制器的電子設備,它的工作原理當然與具體設備有關.但它的最基本的原理是一樣的,即:
這些信息主要包括二部分:來自諸如溫度壓力等感測器的信息;來自人工干預的一些手動信息,如開關按鈕等操作.
2)單片微控制器中的中央處理器根椐程式對輸入的數椐進行高速運算處理.
3)將運算處理的結果通過輸出接口送去控制執行機構,如繼電器,電機,燈泡等.
這個過程不斷重複著,即系統中的微電腦不斷監視著各種信息,並及時作出不同的處理使系統正常運行.
硬體特性
2、系統結構簡單，使用方便，實現模組化；
3、單片機可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時無故障；
4、處理功能強，速度快。
5、低電壓，低功耗，便於生產攜帶型產品
6、控制功能強
7、環境適應能力強。
基本結構
1.運算器
運算器由運算部件——算術邏輯單元（Arithmetic & Logical Unit，簡稱ALU）、累加器和暫存器等幾部分組成。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暫存器。ALU能完成對這兩個數據進行加、減、與、或、比較大小等操作，最後將結果存入累加器。例如，兩個數6和7相加，在相加之前，運算元6放在累加器中，7放在數據暫存器中，當執行加法指令時，ALU即把兩個數相加並把結果13存入累加器，取代累加器原來的內容6。
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，並進行邏輯測試，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，並且，一個算術操作產生一個運算結果，一個邏輯操作產生一個判決。
2.控制器
控制器由程式計數器、指令暫存器、指令解碼器、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) 從記憶體中取出一條指令，並指出下一條指令在記憶體中的位置。
(2) 對指令進行解碼和測試，並產生相應的操作控制信號，以便於執行規定的動作。
(3) 指揮並控制CPU、記憶體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匯流排把ALU、計數器、暫存器和控制部分互聯，並通過外部匯流排與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯接。外部匯流排又稱為系統匯流排，分為數據匯流排DB、地址匯流排AB和控制匯流排CB。通過輸入輸出接口電路，實現與各種外圍設備連線。
3.主要暫存器
（1）累加器A
累加器A是微處理器中使用最頻繁的暫存器。在算術和邏輯運算時它有雙功能：運算前，用於保存一個運算元；運算後，用於保存所得的和、差或邏輯運算結果。
（2）數據暫存器DR
數據暫存器通過數據匯流排向存儲器和輸入/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解碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數據位元組等等。
（3）指令暫存器IR和指令解碼器ID
指令包括操作碼和運算元。
指令暫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，先把它從記憶體中取到數據暫存器中，然後再傳送到指令暫存器。當系統執行給定的指令時，必須對操作碼進行解碼，以確定所要求的操作，指令解碼器就是負責這項工作的。其中，指令暫存器中操作碼欄位的輸出就是指令解碼器的輸入。
（4）程式計數器PC
PC用於確定下一條指令的地址，以保證程式能夠連續地執行下去，因此通常又被稱為指令地址計數器。在程式開始執行前必須將程式的第一條指令的記憶體單元地址（即程式的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執行指令的地址。
（5）地址暫存器AR
地址暫存器用於保存當前CPU所要訪問的記憶體單元或I/O設備的地址。由於記憶體與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址暫存器來保持地址信息，直到記憶體讀/寫操作完成為止。
顯然，當CPU向存儲器存數據、CPU從記憶體取數據和CPU從記憶體讀出指令時，都要用到地址暫存器和數據暫存器。同樣，如果把外圍設備的地址作為記憶體地址單元來看的話，那么當CPU和外圍設備交換信息時，也需要用到地址暫存器和數據暫存器。
