單片機簡介

單片機，全稱單片微型計算機（英語：Single-Chip Microcomputer），又稱微控制器（Microcontroller），是把中央處理器、存儲器、定時/計數器（Timer/Counter）、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。

單片機的種類

1、4位單片機

4位單片機結構簡單，價格便宜，非常適合用于控制單一的小型電子類產品，如PC機用的輸入裝置（鼠標、游戲桿）、電池充電器、遙控器、電子玩具、小家電等。 2. 8位單片機。

2、8位單片機

8位單片機是目前品種最為豐富、應用最為廣泛的單片機，目前，8位單片機主要分為51系列及和非51系列單片機。51系列單片機以其典型的結構，眾多的邏輯位操作功能，以及豐富的指令系統，堪稱一代“名機”。

3、16位單片機

16位單片機操作速度及數據吞吐能力在性能上比8位機有較大提高。目前，應用較多的有TI的MSP430系列、凌陽SPCE061A系列、Motorola的68HC16系列、Intel的MCS-96/196系列等。

4、32位單片機

與51單片機相比，32位單片機運行速度和功能大幅提高，隨著技術的發展以及價格的下降，將會與8位單片機并駕齊驅。32位單片機主要由ARM公司研制，因此，提及32位單片機，一般均指ARM單片機。嚴格來說，ARM不是單片機，而是一種32位處理器內核，實際中使用的ARM芯片有很多型號，常見的ARM芯片主要有飛利浦的LPC2000系列、三星的S3C/S3F/S3P系列等。

單片機硬件特性

1、主流單片機包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2個16位定時/計數器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。

2、系統結構簡單，使用方便，實現模塊化；

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，便于生產便攜式產品

6、控制功能強

7、環境適應能力強。

單片機原理

單片機主要由運算器、控制器和寄存器三大部分構成。其中，運算器由算術邏輯單元（ALU）、累加器、寄存器等構成，首先累加器和寄存器向ALU輸入兩個8位源數據，其次ALU完成源數據的邏輯運算，最后將運算結果存入寄存器中;控制器由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發生器和操作控制器等構成，是一個下達命令的“組織”，用于協調整個系統各部分之間的運作;寄存器主要有累加器A、數據寄存器DR、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、程序計數器PC、地址寄存器AR等。

在微處理器內部運算器、控制器、寄存器之間是相互連接的，由控制器向各部分發布操作命令，運算器接到命令后進行相應運算，并將運算后結果存入相應的寄存器中。

8位單片機和16位單片機的區別

8位單片機的數據總線寬度為8位，通常直接只能處理8位數據；

16位單片機的數據總線寬度為16位，通常可直接處理8位或16位數據。

最本質的區別是內部CPU的字長不同，即CPU處理數據的最大位數不同，有8位和16位CPU的區別，你可以認為是ALU、寄存器的字長等。有的32位DSP芯片其外部接口數據總線是16位的，根據這個來判斷是不行的

速度上有區別，取決于CPU、寄存器的字長。8位單片機不能直接處理16位數據，要按照8位數據來處理，要分幾個過程來完成。而16位單片機，可直接處理16們數據，因為其ALU，寄存器等都是16位的，可一次完成8位單片機要多步完成的動作，特別是對于數據處理，16位單片機有它的優勢。而且16位單片機大多數據接口都為16位。

說簡單了就是16位的比8位快，8位的單片機發展時間長，且價格偏低。最重要的是在許多的應用場合能夠勝任開發的任務。16位的單片機在功能上要比8位的強大很多，只在需要的場合使用。

根據二進制來解釋，你是否知道單片機在進行計算的時候統統是2進制數的運算。所以8位單片機和16位單片機的最根本區別就是，8位單片機可以同時進行2個8位的2進制數相加，而16位單片機則大一倍，可以同時讓2個16位的2進制數相加。

CPU能同時處理二進制數的位數是多少位，就稱其是多少位的計算機。也有數據總線的位數是CPU位數的一半的情況，就稱其是準多少位的計算機。比如CPU是16位，數據總線也是16位，則是16位計算機；CPU是16位，數據總線也是8位，則是準16位計算機。

原來是16位單片機想改用8位的替代是可以的，但電路及程序都要做相應改變，并且改為8位機后，在功能和速度上要能夠滿足你工作的需要才行。

單片機的應用

1）在儀器儀表領域，一旦采用單片機對其進行控制，便使得儀器儀表變得數字化、智能化、微型化，且其功能更加強大;

2）在家用電器領域，已廣泛實現了家用電器的單片機控制，如電飯煲、電冰箱、空調、彩電、音響等等;

3）在網絡通信領域，手機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統等等都已實現了單片機控制，且單片機普遍具備通信接口，使得通信設備可以方便地與計算機之間進行數據通信;

4）在工業控制領域，可以使用單片機構成多種多樣的控制系統，如工廠流水線的智能化管理、電梯智能化控制、各種報警系統、與計算機聯網構成二級控制系統等;

5）在醫療設備領域，單片機也極大的實現了它的價值，已廣泛應用于各種分析儀、監護儀、病床呼叫系統、醫用呼吸機等醫療設備中;

6）在模塊化系統中，可利用單片機實現特定功能，進行模塊化應用，而不要求操作人員了解其內部結構，這樣做大大地縮小了體積、簡化了電路，也降低了損壞率、錯誤率;

7）在汽車電子領域，單片機已廣泛應用于發動機控制器、GPS導航系統、ABS防抱死系統、制動系統中;

8）除上述應用外，單片機在工商、金融、教育、物流等領域都或多或少的發揮了其本身的作用