单片机的基本组成部分是什么? 单片机有哪几部分组成????各个部分的功能是什么

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单片机的基本组成部分:
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。
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
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。
简介:
单片机,全称单片微型计算机(英语:Single-ChipMicrocomputer),又称微控制器(Microcontroller),是把中央处理器、存储器、定时/计数器(Timer/Counter)、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比,它更强调自供应(不用外接硬件)和节约成本。它的最大优点是体积小,可放在仪表内部,但存储量小,输入输出接口简单,功能较低。由于其发展非常迅速,旧的单片机的定义已不能满足,所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器;从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的32位300M的高速单片机。
硬件特性:
1、单片机集成度高。单片机包括CPU、4KB容量的ROM(8031 无)、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口;
2、系统结构简单,使用方便,实现模块化;
3、单片机可靠性高,可工作到10^6 ~10^7小时无故障;
4、处理功能强,速度快;
5、低电压,低功耗,便于生产便携式产品;
6、控制功能强;
7、环境适应能力强。

单片机组成基本差不多,但强度方面有天壤之别。下面以一例说明其组成。

PIC16F84虽然体积不大,但仍然是一个完整的计算机,它有一个中央处理器(CPU)、程序存储器(ROM)、数据寄存器(RAM)和两个输入/输出口(I/O口)。   和其它品种的单片机一样,CPU是此单片机的“首脑”,它从程序存储器中读取和执行指令。在取指和执行时,还可同时对数据寄存器进行取数(前已介绍PIC16F84采用哈佛结构)。由附图可明显看出,程序存储器和数据存储器各有一条总线与CPU相连。有些CPU将CPU内部的寄存器与其外部的RAM是分开管理的,但PIC单片机不是这样,它的通用数据RAM也归为寄存器,称为File寄存器。在PC16F84中,有68个字节的通用RAM,其地址为0CH~4FH。

  除了通用数据寄存器外,还有一些专用寄存器,其中最常用的工作寄存器为“W寄存器”。CPU将工作数据存放在W寄存器中。寄存器W的作用与其它单片机中的“累加器A”相似。此外,还有几个专用寄存器,它们分别以某种方式控制PIC的运作。

  PIC16F84的程序存储器是由Flash(闪速)EPROM构成,它可用电来记录和擦除,而在断电时,仍可保留其内容。PIC单片机有些型号的程序存储器用的是EPROM,需要用紫外线来擦除;还有一些型号是一次性可编程(OTP)的产品(一经编程便不能再擦除)。

  PIC16F84有两个输入/输出口,即A口和B口。每个口的每个引脚可单独设定为输入或输出。各个口的位是从0开始编号的。当A口为输出方式时,其第4位(即RA4)为开路集电极(或开路漏极)输出,而B口及A口其它各位为常规的全CMOS驱动电路。这些功能必须注意,否则会在编程时出错。CPU对每个端口都按一个字节8位来处理,但A口只有5位引脚。

  PIC输入与COMS兼容,所以PIC输出可驱动TTL或CMOS逻辑芯片。每个输出引脚可以流出或吸入20mA电流,即使一次只用了一个引脚亦是如此。

  PIC16F84还有一些其它功能,如用来长期存放数据的EEPROM、定时器/计数器模块等

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