單片機(jī)(Microcontrollers)是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代,由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī),發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。
1、通用型
這是按單片機(jī)(Microcontrollers)適用范圍來(lái)區(qū)分的。例如,80C51式通用型單片機(jī),它不是為某種專門用途設(shè)計(jì)的;專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的,例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求,在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。
2、總線型單片機(jī)這是按單片機(jī)(Microcontrollers)是否提供并行總線來(lái)區(qū)分的??偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線,這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接,另外,許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi),因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線,大大減省封裝成本和芯片體積,這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。
3、控制型
這是按照單片機(jī)(Microcontrollers)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言,工控型尋址范圍大,運(yùn)算能力強(qiáng);用于家電的單片機(jī)多為專用型,通常是小封裝、低價(jià)格,外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然,上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如,80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型,還可以作工控用。
二、單片機(jī)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、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,實(shí)現(xiàn)模塊化;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、處理功能強(qiáng),速度快。
5、低電壓,低功耗,便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品6、控制功能強(qiáng)
7、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)
三、單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)
1.運(yùn)算器運(yùn)算器由運(yùn)算部件——算術(shù)邏輯單元(ArithmeTIc & Logical Unit,簡(jiǎn)稱ALU)、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算,輸入來(lái)源為兩個(gè)8位數(shù)據(jù),分別來(lái)自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。ALU能完成對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作,最后將結(jié)果存入累加器。例如,兩個(gè)數(shù)6和7相加,在相加之前,操作數(shù)6放在累加器中,7放在數(shù)據(jù)寄存器中,當(dāng)執(zhí)行加法指令時(shí),ALU即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果13存入累加器,取代累加器原來(lái)的內(nèi)容6。
運(yùn)算器有兩個(gè)功能:
(1) 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。
(2) 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算,并進(jìn)行邏輯測(cè)試,如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。運(yùn)算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號(hào)來(lái)指揮的,并且,一個(gè)算術(shù)操作產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)算結(jié)果,一個(gè)邏輯操作產(chǎn)生一個(gè)判決。
2.廣州單片機(jī)課程學(xué)習(xí)多久,控制器
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組成,是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”,即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有:
(1) 從內(nèi)存中取出一條指令,并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。
(2) 對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試,并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào),以便于執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。
(3) 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把ALU、計(jì)數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián),并通過外部總線與外部的存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線,分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路,實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。