单片机的基本构成及工作原理

有了电子电路和数字电路的基础知识，就可以开始学习嵌入式系统的核心元件-单片机。从本期开始我们将为大家介绍单片机的基础知识。

在单片机入门系列讲座中，首先学习单片机的基本构成和工作原理、以及外围功能电路，然后，挑战一个实际单片机的运行。

单片机是控制电子产品的大脑

现如今，我们生活中的许多电器都使用了单片机。例如：手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及按下开关，LED就闪烁的儿童玩具。那么，单片机在这些电器中究竟做了些什么呢?

单片机是这些电器动作的关键，是指挥硬件运行的。例如：接收按钮或按键的输入信号，按照事先编好的程序，指挥马达和LCD的外围功能电路动作。

那么，单片机是如何构成的呢?

单片机是由CPU、内存、外围功能等部分组成的。如果将单片机比作人，那么CPU是负责思考的，内存是负责记忆的，外围功能相当于视觉的感官系统及控制手脚动作的神经系统。

尽管我们说CPU相当于人的大脑，但是它却不能像人的大脑一样，能有意识的、自发的思考。CPU只能依次读取并执行事先存储在内存中的指令组合(程序)。当然CPU执行的指令并不是“走路”、“讲话”等高难度命令，而是一些非常简单的指令，象从内存的某个地方“读取数据”或把某个数据“写入”内存的某个地方，或做加法、乘法和逻辑运算等等。然而这些简单指令的组合，却能实现许多复杂的功能。

CPU读取指令时需要知道要执行的指令保存在内存的什么位置，这个位置信息称为地址(相当于家庭住址)。程序计数器(PC)就是存储地址的寄存器。通常，PC是按1递增设计的，也就是说，当CPU执行了0000地址中的指令后，PC会自动加1，变成0001地址。每执行一条指令PC都会自动加1，指向下一条指令的地址。可以说，PC决定了程序执行的顺序。

◇指令解码电路

指令解码电路是解读从内存中读取的指令的含义。运算电路是根据解码结果操作的。确切地讲，指令解码电路就是我们在“数字电路入门(2)”中学过的解码电路，只不过电路结构稍微复杂些，所以，指令解码电路的工作原理就是从被符号化(被加密)的指令中，还原指令。

◇运算电路

运算电路也称为ALU(Arithmetic and Logic Unit)，是完成运算的电路。能进行加法、乘法等算术运算、也能进行AND、OR 、BIT-SHIFT等逻辑运算。运算是在指令解码电路的控制下进行的。通常运算电路的构成都比较复杂。

◇CPU内部寄存器

CPU内部寄存器是存储临时信息的场所。有存储运算值和运算结果的通用寄存器，也有一些特殊寄存器，比如存储运算标志的标志寄存器等。也就是说，运算电路进行运算时，并不是在内存中直接运算的，而是将内存中的数据复制到通用寄存器，在通用寄存器中进行运算的。

单片机是怎么实现工作的？

　　欢迎来到东用小知识课堂，每天学习一分钟，让你紧跟时代，扩充自己，成为大佬不是梦！

　　单片机具体是什么呢？可以理解为一个微型电脑，里面包含和电脑功能类似的模块，只不过对比于电脑的话，它的这些部件的性能性能也相对较弱，当然价格肯定也是相对偏低。我们一般可以在家用电器VCD，排烟罩中可以见到它，主要还是作为控制部分的核心部件。

　　单片机原理是指一种在线式实时处理计算机的原理方式。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（比如家用PC）的主要区别。

　　单片机的详细工作流程：第一步，写好的程序利用下载器刷写写进到单片机的ROM，随后程序逐一进入到CPU，在CPU运行，例如CPU依照键入程式输入高电平根据I/O模块开启外部二极管，假如程序对于的指令为计算指令，那么CPU就运行计算过程，假如在计算过程中产生了变量，那么产生的变量将存放在RAM中，由于CPU内部结构没有存放变量的位置。I/O接口是单片机与外部的接口，可以当做数据接口，对外部存储器实现读写，也可以当做指令接口，人机交互接口。

相关问答

[回答]不断“取指令-分析指令-执行指令”,这就是单片机的工作过程。深圳市凌芯微电子有限公司多年来已服务于上千家芯片公司,如有需要可通过官网咨询我司...

内部主要有ROM.RAM和温度传感器。DS18B20是使用一根数据线进行通信,首先你要先向它发送一系列脉冲信号。一般我们用的步骤大致为:初始化--跳过ROM操作--启动温...

你是要让人能判断,还是程序能判断.人的话,控制一个LED闪烁就好了程序的话,a=2;b=3;c=a+b;if(c==5){单片机在运行}不过这没有意义.你是要让人能判断,还是...

单片机是干什么的?讨论回答(5)给芯片写程序是根据芯片的烧写时序(学过数点就明白)来决定了的,至于烧录软件,网上也很多,常用的51单片机烧写软件是STC_ISP_V48...

PSW各位的定义如下:Cy(PSW.7):即PSW的D7位,进位、借位标志。进位、借位CY=1;否则CY=0.AC(PSW.6):即PSW的D6位,辅助进位、借位标志。当D3向D4有借位或...P...

对于学好单片机是否好找工作这个问题我们来做几点分析,这样很容易得出结论。我们从大环境说,现在国家对电子、通信、自动控制、人工智能这样的实体企业扶持力...

网上可以填单片机工程师,嵌入式软件工程师,嵌入式硬件工程师等等。可以到仪器仪表行业,半导体行业,制造业,医疗仪器行业等等。网上可以填单片机工程师,嵌入...

[回答]8255A有三种工作方式:方式0、方式1和方式2。方式0为基本的输入/输出方式,传送数据时不需要联络信号。A口、B口和C口(或C高4位口及C低4位口)均可独立...

应"悟空小秘书"邀答!单片机不能开机了,断开电池再加上电池后又能开机了,这是什么原因?现在的高科技就高在集成芯片,题主人指的单片机,就是里面装有数据...应"...

MCS-51单片机内部RAM分配如下:00H~1FH:为工作寄存器地址,共四组20H~2FH:为位地址空间,位地址范围为00H~7FH30H~7FH:为用户使用的RAM空间80H~FFH:为特殊功.....