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《淺談對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、淺談對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)摘要:自從1975年美國德克薩斯儀器公司(TexasInstruments)的第一個(gè)單片微型計(jì)算機(jī)(簡稱單片機(jī))TMS-1000問世以來,單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)獨(dú)特分支,其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。關(guān)鍵詞:單片機(jī)特點(diǎn)分類工作原理應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的發(fā)展史單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用是從4位機(jī)開始的,因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單,從而最早問世。自1975年以來,幾乎所有的4位微型計(jì)算機(jī)全是單片機(jī)結(jié)構(gòu);1976年9月美國英特爾公司首次推出了MCS-48系列8
2、位單片機(jī),這是一個(gè)完全的8位單片機(jī)。隨后兩年3870(F8)系列和6801系列的8位機(jī)被推出,此后,各種8位單片機(jī)也紛紛應(yīng)運(yùn)而生;1983年以后集成電路的集成度可達(dá)十幾萬個(gè)管/片,16位單片機(jī)逐漸問世;隨著調(diào)制解調(diào)器、GPS、路由器、機(jī)頂盒、工作站、激光打印機(jī)等中高端應(yīng)用需求的增長,32位單片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的基本功能部件全部集成在一塊半導(dǎo)體芯片上,是的一塊集成電路芯片就是一部微型計(jì)算機(jī),這種集成電路芯片被稱為半片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocompute
3、r),簡稱單片機(jī)。單片機(jī)除了具備一般微型計(jì)算機(jī)的功能,為了增強(qiáng)實(shí)時(shí)控制能力,絕大部分單片機(jī)的芯片上還集成有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,某些單片機(jī)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器等功能部件。單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、中央處理器(CPU),包括ALU、控制器和寄存器組;2、存儲(chǔ)器,包括ROM和RAM;3、輸入/輸出(I/O)接口,與外部輸入/輸出設(shè)備連接。單片機(jī)的特點(diǎn)所謂單片機(jī)就是一塊芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路等達(dá)到一定規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)與微型計(jì)算機(jī)比較,在硬件結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有獨(dú)到之處,其
4、主要特點(diǎn)如下。1、在存儲(chǔ)器組織上采用哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)。即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間與程序存儲(chǔ)空間相互分離開來。而不太采用目前計(jì)算機(jī)常用的馮·諾依曼結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)與程序合用一個(gè)存儲(chǔ)空間。采用Harvard結(jié)構(gòu)主要是考慮到單片機(jī)主要面向控制,程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM嚴(yán)格分工。通常需要較大容量的ROM,ROM只存放已調(diào)試好的控制程序、常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。還需要一定容量的RAM,用于存放少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)、變量及用做工作區(qū)。這樣小容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能以高速RAM的形式形成集成在單片機(jī)內(nèi),加快程序運(yùn)行速度。RAM并不是當(dāng)
5、做高速數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器(Cache)用。2、采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需要,單片機(jī)的邏輯控制能力要優(yōu)于同等級(jí)的CPU,特別是單片機(jī)具有很強(qiáng)的位處理能力。單片機(jī)的運(yùn)行速度也較高。3、單片機(jī)的I/O引腳通常是多功能的。由于單片機(jī)上的引腳數(shù)有限,為了解決實(shí)際引腳數(shù)和需要的信號(hào)線數(shù)的矛盾,采用了引腳功能復(fù)用的方法,引腳處于何種功能,可有指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。4、系列齊全,功能擴(kuò)展性強(qiáng)。單片機(jī)有內(nèi)部淹膜ROM、內(nèi)部EPROM和外接ROM等形式,并可方便地?cái)U(kuò)展外部的ROM、RAM及I/O接口,與許多通
6、用的微機(jī)接口芯片兼容,給應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來了極大的方便。5、單片機(jī)的功能是通用的。單片機(jī)雖然主要作控制器,但是功能上還是通用的,可以像一般微處理器那樣廣泛地應(yīng)用在各個(gè)方面。單片機(jī)的分類單片機(jī)的分類目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。通常根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域、總線類型來分。1、工控型/家電型。工控型的單片機(jī)主要是面向測控,要求尋址范圍大,運(yùn)算能力強(qiáng)。家電型的單片機(jī)要求體積小、價(jià)格低,外圍器件少,使用方便。2、總線型/非總線型??偩€型單片機(jī)是指單片機(jī)設(shè)有并行總線,用以擴(kuò)展并行外圍器件。非總線型單片機(jī)是指單片機(jī)通過串行口與外圍器件
7、連接,或直接把外圍器件、外設(shè)接口集成在片內(nèi)。3、通用型/專用型。通用型單片機(jī),它的應(yīng)用范圍寬,如Intel公司的MCS—5l系列產(chǎn)品8031、80C51等通過不同的外圍擴(kuò)展就可以用在不同的設(shè)備中。專用型單片機(jī)是專門為某一產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的如電子體溫計(jì)、計(jì)費(fèi)電度表等。單片機(jī)的工作原理單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程,也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程,即一條條執(zhí)行的指令的過程,所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來,這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的,一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作;單片機(jī)所能執(zhí)行的
8、全部指令,就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng),不同種類的單片機(jī),其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù),必須把要解決的問題編成一系列指令(這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令),這一系列指令的集合就成為程序,程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元(最小的存儲(chǔ)單位)組成,就像大樓房有許多房間組成一樣,指令就存放在這些單元里,單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)