一、單片機(jī)原理及應(yīng)用范圍
單片機(jī)又稱(chēng)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)。很多朋友可能聽(tīng)過(guò)單片機(jī),但對(duì)單片機(jī)不太了解,下面為大家介紹一下單片機(jī)的工作原理以及應(yīng)用范圍:
1、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??刂破饔沙绦蛴?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。
2、單片機(jī)的應(yīng)用范圍
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:
(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(chē)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)域都或多或少有所應(yīng)用。
二、單片機(jī)的工作過(guò)程是怎么樣的
單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成,它的工作過(guò)程是一個(gè)不斷“獲取指令-分析指令-執(zhí)行指令”的過(guò)程,具體的過(guò)程如下:
1、單片機(jī)的程序以一條一條指令的形式存放在程序存儲(chǔ)器中,單片機(jī)開(kāi)始工作后,就從程序存儲(chǔ)器的特定位置開(kāi)始取指令。
2、然后由單片機(jī)內(nèi)部的控制器對(duì)指令進(jìn)行分析,根據(jù)指令要求,進(jìn)行“取數(shù)、送數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、跳轉(zhuǎn)”等基本操作中的一種或幾種,這些操作都在一個(gè)規(guī)定的周期中完成。
3、執(zhí)行完這些操作以后,到下一個(gè)存儲(chǔ)器單元中取指令,重復(fù)剛才的操作(當(dāng)然,這些要執(zhí)行的操作具體內(nèi)容可能跟上一次不一樣了),如此不斷重復(fù),直到斷電為止。