单片机基本结构 单片机的基本组成
\u5355\u7247\u673a\u7684\u57fa\u672c\u7ed3\u6784 \u8fd0\u7b97\u5668\u7531\u8fd0\u7b97\u90e8\u4ef6\u2014\u2014\u7b97\u672f\u903b\u8f91\u5355\u5143\uff08Arithmetic & Logical Unit\uff0c\u7b80\u79f0ALU\uff09\u3001\u7d2f\u52a0\u5668\u548c\u5bc4\u5b58\u5668\u7b49\u51e0\u90e8\u5206\u7ec4\u6210\u3002ALU\u7684\u4f5c\u7528\u662f\u628a\u4f20\u6765\u7684\u6570\u636e\u8fdb\u884c\u7b97\u672f\u6216\u903b\u8f91\u8fd0\u7b97\uff0c\u8f93\u5165\u6765\u6e90\u4e3a\u4e24\u4e2a8\u4f4d\u6570\u636e\uff0c\u5206\u522b\u6765\u81ea\u7d2f\u52a0\u5668\u548c\u6570\u636e\u5bc4\u5b58\u5668\u3002ALU\u80fd\u5b8c\u6210\u5bf9\u8fd9\u4e24\u4e2a\u6570\u636e\u8fdb\u884c\u52a0\u3001\u51cf\u3001\u4e0e\u3001\u6216\u3001\u6bd4\u8f83\u5927\u5c0f\u7b49\u64cd\u4f5c\uff0c\u6700\u540e\u5c06\u7ed3\u679c\u5b58\u5165\u7d2f\u52a0\u5668\u3002\u4f8b\u5982\uff0c\u4e24\u4e2a\u65706\u548c7\u76f8\u52a0\uff0c\u5728\u76f8\u52a0\u4e4b\u524d\uff0c\u64cd\u4f5c\u65706\u653e\u5728\u7d2f\u52a0\u5668\u4e2d\uff0c7\u653e\u5728\u6570\u636e\u5bc4\u5b58\u5668\u4e2d\uff0c\u5f53\u6267\u884c\u52a0\u6cd5\u6307\u4ee4\u65f6\uff0cALU\u5373\u628a\u4e24\u4e2a\u6570\u76f8\u52a0\u5e76\u628a\u7ed3\u679c13\u5b58\u5165\u7d2f\u52a0\u5668\uff0c\u53d6\u4ee3\u7d2f\u52a0\u5668\u539f\u6765\u7684\u5185\u5bb96\u3002\u8fd0\u7b97\u5668\u6709\u4e24\u4e2a\u529f\u80fd\uff1a(1) \u6267\u884c\u5404\u79cd\u7b97\u672f\u8fd0\u7b97\u3002(2) \u6267\u884c\u5404\u79cd\u903b\u8f91\u8fd0\u7b97\uff0c\u5e76\u8fdb\u884c\u903b\u8f91\u6d4b\u8bd5\uff0c\u5982\u96f6\u503c\u6d4b\u8bd5\u6216\u4e24\u4e2a\u503c\u7684\u6bd4\u8f83\u3002\u8fd0\u7b97\u5668\u6240\u6267\u884c\u5168\u90e8\u64cd\u4f5c\u90fd\u662f\u7531\u63a7\u5236\u5668\u53d1\u51fa\u7684\u63a7\u5236\u4fe1\u53f7\u6765\u6307\u6325\u7684\uff0c\u5e76\u4e14\uff0c\u4e00\u4e2a\u7b97\u672f\u64cd\u4f5c\u4ea7\u751f\u4e00\u4e2a\u8fd0\u7b97\u7ed3\u679c\uff0c\u4e00\u4e2a\u903b\u8f91\u64cd\u4f5c\u4ea7\u751f\u4e00\u4e2a\u5224\u51b3\u3002 \u63a7\u5236\u5668\u7531\u7a0b\u5e8f\u8ba1\u6570\u5668\u3001\u6307\u4ee4\u5bc4\u5b58\u5668\u3001\u6307\u4ee4\u8bd1\u7801\u5668\u3001\u65f6\u5e8f\u53d1\u751f\u5668\u548c\u64cd\u4f5c\u63a7\u5236\u5668\u7b49\u7ec4\u6210\uff0c\u662f\u53d1\u5e03\u547d\u4ee4\u7684\u201c\u51b3\u7b56\u673a\u6784\u201d\uff0c\u5373\u534f\u8c03\u548c\u6307\u6325\u6574\u4e2a\u5fae\u673a\u7cfb\u7edf\u7684\u64cd\u4f5c\u3002\u5176\u4e3b\u8981\u529f\u80fd\u6709\uff1a(1) \u4ece\u5185\u5b58\u4e2d\u53d6\u51fa\u4e00\u6761\u6307\u4ee4\uff0c\u5e76\u6307\u51fa\u4e0b\u4e00\u6761\u6307\u4ee4\u5728\u5185\u5b58\u4e2d\u7684\u4f4d\u7f6e\u3002(2) \u5bf9\u6307\u4ee4\u8fdb\u884c\u8bd1\u7801\u548c\u6d4b\u8bd5\uff0c\u5e76\u4ea7\u751f\u76f8\u5e94\u7684\u64cd\u4f5c\u63a7\u5236\u4fe1\u53f7\uff0c\u4ee5\u4fbf\u4e8e\u6267\u884c\u89c4\u5b9a\u7684\u52a8\u4f5c\u3002(3) \u6307\u6325\u5e76\u63a7\u5236CPU\u3001\u5185\u5b58\u548c\u8f93\u5165\u8f93\u51fa\u8bbe\u5907\u4e4b\u95f4\u6570\u636e\u6d41\u52a8\u7684\u65b9\u5411\u3002\u5fae\u5904\u7406\u5668\u5185\u901a\u8fc7\u5185\u90e8\u603b\u7ebf\u628aALU\u3001\u8ba1\u6570\u5668\u3001\u5bc4\u5b58\u5668\u548c\u63a7\u5236\u90e8\u5206\u4e92\u8054\uff0c\u5e76\u901a\u8fc7\u5916\u90e8\u603b\u7ebf\u4e0e\u5916\u90e8\u7684\u5b58\u50a8\u5668\u3001\u8f93\u5165\u8f93\u51fa\u63a5\u53e3\u7535\u8def\u8054\u63a5\u3002\u5916\u90e8\u603b\u7ebf\u53c8\u79f0\u4e3a\u7cfb\u7edf\u603b\u7ebf\uff0c\u5206\u4e3a\u6570\u636e\u603b\u7ebfDB\u3001\u5730\u5740\u603b\u7ebfAB\u548c\u63a7\u5236\u603b\u7ebfCB\u3002\u901a\u8fc7\u8f93\u5165\u8f93\u51fa\u63a5\u53e3\u7535\u8def\uff0c\u5b9e\u73b0\u4e0e\u5404\u79cd\u5916\u56f4\u8bbe\u5907\u8fde\u63a5\u3002 \uff081\uff09\u7d2f\u52a0\u5668A\u56fe1-2 \u5355\u7247\u673a\u7ec4\u6210\u6846\u56fe\u7d2f\u52a0\u5668A\u662f\u5fae\u5904\u7406\u5668\u4e2d\u4f7f\u7528\u6700\u9891\u7e41\u7684\u5bc4\u5b58\u5668\u3002\u5728\u7b97\u672f\u548c\u903b\u8f91\u8fd0\u7b97\u65f6\u5b83\u6709\u53cc\u529f\u80fd\uff1a\u8fd0\u7b97\u524d\uff0c\u7528\u4e8e\u4fdd\u5b58\u4e00\u4e2a\u64cd\u4f5c\u6570\uff1b\u8fd0\u7b97\u540e\uff0c\u7528\u4e8e\u4fdd\u5b58\u6240\u5f97\u7684\u548c\u3001\u5dee\u6216\u903b\u8f91\u8fd0\u7b97\u7ed3\u679c\u3002\uff082\uff09\u6570\u636e\u5bc4\u5b58\u5668DR\u6570\u636e\u5bc4\u5b58\u5668\u901a\u8fc7\u6570\u636e\u603b\u7ebf\u5411\u5b58\u50a8\u5668\u548c\u8f93\u5165/\u8f93\u51fa\u8bbe\u5907\u9001\uff08\u5199\uff09\u6216\u53d6\uff08\u8bfb\uff09\u6570\u636e\u7684\u6682\u5b58\u5355\u5143\u3002\u5b83\u53ef\u4ee5\u4fdd\u5b58\u4e00\u6761\u6b63\u5728\u8bd1\u7801\u7684\u6307\u4ee4\uff0c\u4e5f\u53ef\u4ee5\u4fdd\u5b58\u6b63\u5728\u9001\u5f80\u5b58\u50a8\u5668\u4e2d\u5b58\u50a8\u7684\u4e00\u4e2a\u6570\u636e\u5b57\u8282\u7b49\u7b49\u3002\uff083\uff09\u6307\u4ee4\u5bc4\u5b58\u5668IR\u548c\u6307\u4ee4\u8bd1\u7801\u5668ID\u6307\u4ee4\u5305\u62ec\u64cd\u4f5c\u7801\u548c\u64cd\u4f5c\u6570\u3002\u6307\u4ee4\u5bc4\u5b58\u5668\u662f\u7528\u6765\u4fdd\u5b58\u5f53\u524d\u6b63\u5728\u6267\u884c\u7684\u4e00\u6761\u6307\u4ee4\u3002\u5f53\u6267\u884c\u4e00\u6761\u6307\u4ee4\u65f6\uff0c\u5148\u628a\u5b83\u4ece\u5185\u5b58\u4e2d\u53d6\u5230\u6570\u636e\u5bc4\u5b58\u5668\u4e2d\uff0c\u7136\u540e\u518d\u4f20\u9001\u5230\u6307\u4ee4\u5bc4\u5b58\u5668\u3002\u5f53\u7cfb\u7edf\u6267\u884c\u7ed9\u5b9a\u7684\u6307\u4ee4\u65f6\uff0c\u5fc5\u987b\u5bf9\u64cd\u4f5c\u7801\u8fdb\u884c\u8bd1\u7801\uff0c\u4ee5\u786e\u5b9a\u6240\u8981\u6c42\u7684\u64cd\u4f5c\uff0c\u6307\u4ee4\u8bd1\u7801\u5668\u5c31\u662f\u8d1f\u8d23\u8fd9\u9879\u5de5\u4f5c\u7684\u3002\u5176\u4e2d\uff0c\u6307\u4ee4\u5bc4\u5b58\u5668\u4e2d\u64cd\u4f5c\u7801\u5b57\u6bb5\u7684\u8f93\u51fa\u5c31\u662f\u6307\u4ee4\u8bd1\u7801\u5668\u7684\u8f93\u5165\u3002\uff084\uff09\u7a0b\u5e8f\u8ba1\u6570\u5668PCPC\u7528\u4e8e\u786e\u5b9a\u4e0b\u4e00\u6761\u6307\u4ee4\u7684\u5730\u5740\uff0c\u4ee5\u4fdd\u8bc1\u7a0b\u5e8f\u80fd\u591f\u8fde\u7eed\u5730\u6267\u884c\u4e0b\u53bb\uff0c\u56e0\u6b64\u901a\u5e38\u53c8\u88ab\u79f0\u4e3a\u6307\u4ee4\u5730\u5740\u8ba1\u6570\u5668\u3002\u5728\u7a0b\u5e8f\u5f00\u59cb\u6267\u884c\u524d\u5fc5\u987b\u5c06\u7a0b\u5e8f\u7684\u7b2c\u4e00\u6761\u6307\u4ee4\u7684\u5185\u5b58\u5355\u5143\u5730\u5740\uff08\u5373\u7a0b\u5e8f\u7684\u9996\u5730\u5740\uff09\u9001\u5165PC\uff0c\u4f7f\u5b83\u603b\u662f\u6307\u5411\u4e0b\u4e00\u6761\u8981\u6267\u884c\u6307\u4ee4\u7684\u5730\u5740\u3002\uff085\uff09\u5730\u5740\u5bc4\u5b58\u5668AR\u5730\u5740\u5bc4\u5b58\u5668\u7528\u4e8e\u4fdd\u5b58\u5f53\u524dCPU\u6240\u8981\u8bbf\u95ee\u7684\u5185\u5b58\u5355\u5143\u6216I/O\u8bbe\u5907\u7684\u5730\u5740\u3002\u7531\u4e8e\u5185\u5b58\u4e0eCPU\u4e4b\u95f4\u5b58\u5728\u7740\u901f\u5ea6\u4e0a\u7684\u5dee\u5f02\uff0c\u6240\u4ee5\u5fc5\u987b\u4f7f\u7528\u5730\u5740\u5bc4\u5b58\u5668\u6765\u4fdd\u6301\u5730\u5740\u4fe1\u606f\uff0c\u76f4\u5230\u5185\u5b58\u8bfb/\u5199\u64cd\u4f5c\u5b8c\u6210\u4e3a\u6b62\u3002\u663e\u7136\uff0c\u5f53CPU\u5411\u5b58\u50a8\u5668\u5b58\u6570\u636e\u3001CPU\u4ece\u5185\u5b58\u53d6\u6570\u636e\u548cCPU\u4ece\u5185\u5b58\u8bfb\u51fa\u6307\u4ee4\u65f6\uff0c\u90fd\u8981\u7528\u5230\u5730\u5740\u5bc4\u5b58\u5668\u548c\u6570\u636e\u5bc4\u5b58\u5668\u3002\u540c\u6837\uff0c\u5982\u679c\u628a\u5916\u56f4\u8bbe\u5907\u7684\u5730\u5740\u4f5c\u4e3a\u5185\u5b58\u5730\u5740\u5355\u5143\u6765\u770b\u7684\u8bdd\uff0c\u90a3\u4e48\u5f53CPU\u548c\u5916\u56f4\u8bbe\u5907\u4ea4\u6362\u4fe1\u606f\u65f6\uff0c\u4e5f\u9700\u8981\u7528\u5230\u5730\u5740\u5bc4\u5b58\u5668\u548c\u6570\u636e\u5bc4\u5b58\u5668\u3002
\u901a\u7528\u578b\u5355\u7247\u673a\u548c\u4e13\u7528\u578b\u5355\u7247\u673a\uff0c\u6709\u4ec0\u4e48\u533a\u522b\uff1f\u4eca\u5929\u7b97\u957f\u89c1\u8bc6\u4e86
基本结构
1.运算器
运算器由运算部件——算术逻辑单元(Arithmetic&Logical Unit，简称ALU)、累加器和寄存器等几部分组成。ALU的作用是把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入来源为两个8位数据，分别来自累加器和数据寄存器。ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。
运算器有两个功能：
(1) 执行各种算术运算。
(2) 执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。
运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，并且，一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。
2.控制器
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有：
(1) 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。
(2) 对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作。
(3) 指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。
微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备连接。
3.主要寄存器
(1)累加器A
图1-2 单片机组成框图
累加器A是微处理器中使用最频繁的寄存器。在算术和逻辑运算时它有双功能：运算前，用于保存一个操作数;运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。
(2)数据寄存器DR
数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送(写)或取(读)数据的暂存单元。它可以保存一条正在译码的指令，也可以保存正在送往存储器中存储的一个数据字节等等。
(3)指令寄存器IR和指令译码器ID
指令包括操作码和操作数。
指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存中取到数据寄存器中，然后再传送到指令寄存器。当系统执行给定的指令时，必须对操作码进行译码，以确定所要求的操作，指令译码器就是负责这项工作的。其中，指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。
(4)程序计数器PC
PC用于确定下一条指令的地址，以保证程序能够连续地执行下去，因此通常又被称为指令地址计数器。在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址(即程序的首地址)送入PC，使它总是指向下一条要执行指令的地址。
(5)地址寄存器AR
地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存与CPU之间存在着速度上的差异，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存读/写操作完成为止。
显然，当CPU向存储器存数据、CPU从内存取数据和CPU从内存读出指令时，都要用到地址寄存器和数据寄存器。同样，如果把外围设备的地址作为内存地址单元来看的话，那么当CPU和外围设备交换信息时，也需要用到地址寄存器和数据寄存器。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器，如图2所示）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在
产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！......它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。
单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
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