單片機(jī)編程原理

　　在正式進(jìn)入今天的主題單片機(jī)原理之前我們首先要了解單片機(jī)是一個(gè)什么樣的事物，以及特性和應(yīng)用只有在了解透徹了之后再分析單片機(jī)原理的時(shí)候會(huì)有一定的幫助。

　　單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。

　　接下來(lái)我們來(lái)了解一下單片機(jī)的硬件特性

　　1、 主流單片機(jī)包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。

　　2、 控制功能強(qiáng)

　　3、 單片機(jī)可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時(shí)無(wú)故障;

　　4、 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品

　　5、 處理功能強(qiáng)，速度快。

　　6、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化;

　　7、 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。

　　單片機(jī)應(yīng)用

　　單片機(jī)現(xiàn)已滲透到我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)領(lǐng)域，小到家用電器、儀器儀表，大到醫(yī)療器械、航空航天，無(wú)不存在著單片機(jī)的身影。一旦在某種產(chǎn)品上添加了單片機(jī)，便使得原產(chǎn)品向互聯(lián)網(wǎng)靠攏，獲得了“智能型”的前綴。單片機(jī)具體在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用如下：

　　1）在儀器儀表領(lǐng)域，一旦采用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，便使得儀器儀表變得數(shù)字化、智能化、微型化，且其功能更加強(qiáng)大;

　　2）在家用電器領(lǐng)域，已廣泛實(shí)現(xiàn)了家用電器的單片機(jī)控制，如電飯煲、電冰箱、空調(diào)、彩電、音響等等;

　　3）在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，手機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)等等都已實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制，且單片機(jī)普遍具備通信接口，使得通信設(shè)備可以方便地與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;

　　4）在工業(yè)控制領(lǐng)域，可以使用單片機(jī)構(gòu)成多種多樣的控制系統(tǒng)，如工廠流水線的智能化管理、電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)、與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等;

　　5）在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，單片機(jī)也極大的實(shí)現(xiàn)了它的價(jià)值，已廣泛應(yīng)用于各種分析儀、監(jiān)護(hù)儀、病床呼叫系統(tǒng)、醫(yī)用呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備中;

　　6）在模塊化系統(tǒng)中，可利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)特定功能，進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求操作人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣做大大地縮小了體積、簡(jiǎn)化了電路，也降低了損壞率、錯(cuò)誤率;

　　7）在汽車電子領(lǐng)域，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)中;

　　8）除上述應(yīng)用外，單片機(jī)在工商、金融、教育、物流等領(lǐng)域都或多或少的發(fā)揮了其本身的作用

　　在了解了單片機(jī)的作用以及優(yōu)勢(shì)之后我們就來(lái)看一下關(guān)于單片機(jī)的原理。

　　單片機(jī)主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器三大部分構(gòu)成。其中，運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加器、寄存器等構(gòu)成，首先累加器和寄存器向ALU輸入兩個(gè)8位源數(shù)據(jù)，其次ALU完成源數(shù)據(jù)的邏輯運(yùn)算，最后將運(yùn)算結(jié)果存入寄存器中;控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器等構(gòu)成，是一個(gè)下達(dá)命令的“組織”，用于協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)各部分之間的運(yùn)作;寄存器主要有累加器A、數(shù)據(jù)寄存器DR、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、程序計(jì)數(shù)器PC、地址寄存器AR等。

　　在微處理器內(nèi)部運(yùn)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(fā)布操作命令，運(yùn)算器接到命令后進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算，并將運(yùn)算后結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器中。