單片機結構原理

㈠ stm32單片機工作原理小燈

首先應該了解51單片機最小系統：51最小系統也稱為51最小應用系統，是指用最少的元件組成的51單片機可以工作的系統。如圖2.1.1所示，51最小系統一般應該包括：單片機、晶振電路、復位電路。

晶振電路的原理及組成，作用：

在單片機系統里晶振的作用非常大，他結合單片機內部的電路，產生單片機所必須的時鍾頻率，單片機的一切指令的執行都是建立在這個基礎上的，晶振的提供的時鍾頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。簡單地說，沒有晶振，就沒有時鍾周期，沒有時鍾周期，就無法執行程序代碼，單片機就無法工作。單片機工作時，是一條一條地從RoM中取指令，然後一步一步地執行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基準。—個機器周期包括12時鍾周期。如果一個單選擇了12MHz晶振，它的時鍾周期是1/12us，它的一個機器周期是12×（1/12）us，也就是1us。

組成：晶振， 負載電容， 內部電路

原理：石英晶體振盪器（簡稱晶振）通過震動給單片機提供時間，有了時間，就有了時序，就可以無差錯的跑程序， 一般51最小系統用的是12MHZ的晶振， 比內部時鍾6MHZ要精確許多。晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作，以提供穩定，精確的單頻振盪。 就像給單片機帶上了時鍾。兩個30pF的電容。 起到起振和諧振作用。兩個電容的取值都是相同的，或者說相差不 大，如果相差太大，容易造成諧振的不平衡，容易造成停振或者乾脆不起振。

有一個高增益反相放大器（即振盪器），其輸入端為晶元引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2 。而在晶元的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振盪器和微調電容，從而構成一個穩定的自激振盪器，這就是單片機的時鍾電路。

復位電路的原理及作用：

復位電路是一種用來使電路恢復到起始狀態的電路設備。一般情況：上電復位；在RST復位輸入引腳上接一電容至VCC端，下接一個電阻到地即可。

原理：在控制系統中的作用是啟動單片機開始工作。但在電源上電以及在正常工作時電壓異常或干擾時，電源會有一些不穩定的因素，為單片機工作的穩定性可能帶來嚴重的影響。因此，在電源上電時延時輸出給晶元輸出一復位信號。上復位電路另一個作用是，監視正常工作時電源電壓。若電源有異常則會進行強制復位。復位輸出腳輸出低電平需要持續三個（12/fc s）或者更多的指令周期，復位程序開始初始化晶元內部的初始狀態。等待接受輸入信號。

為什麼必須使用低電頻點亮LED燈？

由於單片機的I/O口的結構決定了它灌電流能力較強，所以都採用低電平點亮led的方式。一般都採用低電平點亮LED，有一定的抗干擾作用。因為單片機的輸出能力有限，如果都讓管腳輸出高電平來驅動器件的話，即使有上拉電阻，還是會造成單片機運行狀態不穩定其實，採用低電平驅動LED，可以簡化單片機介面的設計，如果採用介面元件，則高電平驅動和低電平驅動是同樣的效果，另外，低電平驅動也簡化了控制代碼，避免了單片機上電復位時埠置高電平後對led的影響。

需注意：

程序中的while（1）語句去掉之後仍然可以執行操作的原因是因為：在後面的程序中已經有了LED=0，即規定了驅動LED燈的是低電頻

所以即使去掉了也可以執行。

在最後畫出了如下電路圖之後。在模擬軟體上protues確實可以點亮。但實際上這是不可以實現的。主要是因為在io埠EA為片外程序存儲器選擇輸入端。該引腳為低電平時，使用片外程序存儲器，為高電平時，使用片內程序存儲器。所以需要將這一埠街上電源。使其訪問片內的程序存儲器

㈡ 單片機微型計算機原理

DPTR是16位寄存器，由兩個8位寄存器組成（DPH、DPL），用於存放16位外部存儲器地址；
A為累加器，用於+-x/運算時存放其中一個操作數，B寄存器用於乘法、除法；
通常加法減法運算結果存放在累加器A中，乘法運算結果高8位存放在A，低8位存入B寄存器；除法整數結果存放在A寄存器，B寄存器存放余數；
除此之外A、B寄存器可當作通用寄存器使用。

㈢ 什麼是單片機原理是什麼

單片機到底是什麼呢？就是一個電腦，只不過是微型的，麻雀雖小，五臟俱全：它內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，並行匯流排，還有和硬碟作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機，排煙罩VCD等等的家電裡面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。

它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區別。

單片機是靠程序的，並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬體來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性！

由於單片機對成本是敏感的，所以目前占統治地位的軟體還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什麼還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什麼不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬碟那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序裡面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對於家用PC的硬碟來講沒什麼，可是對於單片機來講是不能接受的。 單片機在硬體資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟體拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。

㈣ 什麼是單片機它的原理是什麼

單片機誕生於20世紀70年代。所謂單片機是利用大規模集成電路技術把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數據存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊晶元上，構成一個最小的計算機系統，再加上了中斷單元，定時單元及A/D轉換等更復雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應用更廣泛。

現在更多單片機的發展已經進入了嵌入式系統時代, 由於製造工藝的進步,有如 VHDL、RTOS、CPLD、FPGA、DSP、ARM等這一系列可編程器件的體積越來越小、成本越來越低，而功能是越來越能滿足人們的需要。自上世紀80年代以來，單片機技術在我國各個控制領域得到了廣泛應用，各個世界半導體公司都非常看好中國這個龐大的市場而紛紛到中國來投資建廠，如在蘇州就有日本的瑞薩、松下、美國的快捷等半導體公司在中的生產廠地。同時面對這一技術的不斷發展，我國大部分高校都已經把單片機方面的課程作為學生的必修課，這為我國近些年來的科技、工業控制等方面的發展培養了大量人才，而且社會對此方面的人才需求還在不斷的增加。面對如此情況，作為在校學生,又該從何學起？如何學好這門課程呢？又怎樣才能不讓自己學了等於沒學呢？本文在多年實踐的基礎上，介紹自已的一些感受和經驗。

理解單片機的結構

對於一個初學者，最迷糊的就是對單片機晶元裡面的結構的理解，小小的一個晶元為何能完成如此神奇的功能。

第一次從事電子方面的工作，也總對那黑黑的晶元裡面感到不可思意的神奇。直到有一天，在檢修一台日本二手電筒子市場里買來的程式控制交換機時，發現裡面有一塊黑東西上的黑膠已經裂開，把它撬開一看，裡面就是一塊電路板，上面焊滿了密密麻麻的電子零件。終於有點明白，原來晶元也可以這樣做成。當然當時所見的那塊電路板是不能被稱之為晶元的，那隻是日本的電子製造公司為了防止別人抄襲而把整個電路板密封起來或其它原因，只引出幾個的引腳與其它電路連接。不過它可以讓人聯想到晶元的基本結構與此相類似，如果把那些內眼看得見的電子零件再縮小一千倍或更小以至於能把所有電子零件做在一個矽片上，那也就成了名副其實的晶元了。我們不防以圖1所示的電路及電路板來做一個生動形象的介紹。該圖是一個直流馬達可以正反兩個方向轉動的電路，做成電路板並焊好電子元件後，經測試沒有問題就可以用黑膠（通常採用酚醛樹脂等材料）把所有電子元件封起來，只留六個引腳來與外部電路連接，這樣看起來就好像是一個晶元。

知道了一般晶元的原理，同樣可以更進一步想像單片機為什麼會執行邏輯運算等功能，這就牽涉到數字電路和模擬電路的知識。其實不管一個單片機的功能是如何的強大，其只不過是把許多以微米，甚至是納米為單位級的數字的和模擬電子器件組成。為了形象的來說明單片機內部的結構原理，這里不訪舉如圖2所示的跑馬燈電路來闡述。圖中電路表明的最終目的是讓LED依次輪流被點亮。首先是通過計數器對輸入脈沖計數，從0到15共16個脈沖為一個輪回，也即計數器的輸出依次為二進制的0000B到1111B，再由四-十六解碼器把計數器的結果解碼輸出，即依次置Y0到Y15由高電平變為高電平。當某一輸出為高電平時，經過反向器後，與此線路相連接的LED的陰極被拉為低電平從而點亮該發光二極體。這樣一來，計數器和解碼器就相當於單片機里的處理器與PC地址寄存器了，與解碼器輸出腳相連的線就相當於地址線，與LED負極相連的輸出線就相當於數據線，每一條「地址線」都與8根「數據線」有一個交叉，每一個交叉就相當於存儲單元的每一個位。在這些交叉處是否要連通就相當於把程式燒錄到存儲器（ROM）里。最後總體來看就相當於一個只有16個地址的8位單片機。如果把LED換成圖中數碼管，改變圖中的二極體連接，在「單片機」通電和輸入時鍾脈沖後，就可以不停的來顯示數字了。

另外，要做到對單片機內部結果真正的了解，還必須得先要有很扎實的電路基礎、模擬電路、數字電路等方面的知識，否則可能就是空中樓閣。

㈤ 單片機的內部工作原理是怎樣的有動畫嗎

一台能夠工作的計算機要有這樣幾個部份構成：CPU（進行運算、控制）、RAM（數據存儲）、ROM（程序存儲）、輸入/輸出設備（例如：串列口、並行輸出口等）。在個人計算機上這些部份被分成若干塊晶元，安裝一個稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機中，這些部份，全部被做到一塊集成電路晶元中了，所以就稱為單片（單晶元）機，而且有一些單片機中除了上述部份外，還集成了其它部份如A/D，D/A等。
說實話，單片機其實蠻難的，如果你要學的話，一定要加倍努力喔，不是那麼容易的喔，祝你好運！

㈥ 單片機的原理是什麼了

單片機是包括了中央處理器CPU（Contral Processor Unit），隨機儲存器RAM(Random AccessMemory),只讀儲蓄器ROM(Read Only Memory)和各種輸入/輸出單元的單晶元微機系統。
單片微型計算機也稱為單片機，目前已被廣泛運用於自動測量，只能儀表，工業控制及家用電器等各方面。自從1976年9月美國Intel公司的MCS-48單片機問世以來，世界各大廠商相續研製出了60多個系列，上千個品種的單片機產品，它們在性能和控制上有些區別，能實現的功能也各有特色，但基本的結構還是一樣的。

㈦ 單片機的原理

單片機你在網上搜一下吧
如果想入門 最好去圖書館借點書看，比較難理解 祝好運了！！
我給你提供以下資料 是網路上找的。

概述
單片機是指一個集成在一塊晶元上的完整計算機系統。盡管它的大部分功能集成在一塊小晶元上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內存、內部和外部匯流排系統，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊介面、定時器，實時時鍾等外圍設備。而現在最強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網路、復雜的輸入輸出系統集成在一塊晶元上。
目錄[隱藏]

單片機介紹
單片機的應用領域
學習應用六大重要部分
單片機學習
常用單片機晶元簡介
從無線電世界到單片機世界
單片機攻擊技術
單片機侵入型攻擊的一般過程

單片機也被稱為微控制器（Microcontroller），是因為它最早被用在工業控制領域。單片機由晶元內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個晶元中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以後，單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。
早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此後在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。
單片機比專用處理器更適合應用於嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及滑鼠等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百台單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數量還要多。
[編輯本段]單片機介紹

單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。概括的講：一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，並行匯流排，還有和硬碟作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電裡面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。
它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區別。
單片機是靠程序的，並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬體來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性！
由於單片機對成本是敏感的，所以目前占統治地位的軟體還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什麼還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什麼不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬碟那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序裡面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對於家用PC的硬碟來講沒什麼，可是對於單片機來講是不能接受的。 單片機在硬體資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟體拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。
可以說，二十世紀跨越了三個「電」的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎麼熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的「肚子」里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——「智能型」，如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業余電子開發者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。
單片機歷史
單片機誕生於20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。
1.SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。「創新模式」獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。
2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與介面電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。
3.單片機是嵌入式系統的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在晶元上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基於SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。
[編輯本段]單片機的應用領域
目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網路通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程式控制玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
單片機廣泛應用於儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程式控制制等領域，大致可分如下幾個范疇：
1.在智能儀器儀表上的應用
單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用於儀器儀表中，結合不同類型的感測器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。採用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起採用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。
2.在工業控制中的應用
用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據採集系統。例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。
3.在家用電器中的應用
可以這樣說，現在的家用電器基本上都採用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。
4.在計算機網路和通信領域中的應用
現代的單片機普遍具備通信介面，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網路和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程式控制交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的行動電話，集群移動通信，無線電對講機等。
5.單片機在醫用設備領域中的應用
單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。
6.在各種大型電器中的模塊化應用
某些專用單片機設計用於實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子晶元中（有別於磁帶機的原理），就需要復雜的類似於計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存於存儲器中（類似於ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似於音效卡）。
在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便於更換。
7.單片機在汽車設備領域中的應用
單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基於CAN匯流排的汽車發動機智能電子控制器，GPS導航系統，abs防抱死系統，制動系統等等。
此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。
[編輯本段]學習應用六大重要部分
單片機學習應用的六大重要部分
一、匯流排：我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中，連線並不成為一個問題，因為各器件間一般是串列關系，各器件之間的連線並不很多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協調，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線，則線的數量將多得驚人，所以在微處理機中引入了匯流排的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數據線全部接到8根公用的線上，即相當於各個器件並聯起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數據，一個為0，一個為1，那麼，接收方接收到的究竟是什麼呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發送數據（可以有多個器件同時接收）。器件的數據線也就被稱為數據匯流排，器件所有的控制線被稱為控制匯流排。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配地址，才能使用，分配地址當然也是以電信號的形式給出的，由於存儲單元比較多，所以，用於地址分配的線也較多，這些線被稱為地址匯流排。
二、數據、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質都是一樣的——數字，或者說都是一串『0』和『1』組成的序列。換言之，地址、指令也都是數據。指令：由單片機晶元的設計者規定的一種數字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系，不可以由單片機的開發者更改。地址：是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據，內部單元的地址值已由晶元設計者規定好，不可更改，外部的單元可以由單片機開發者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執行過程）。數據：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，一般而言，被處理的數據可能有這么幾種情況：
1•地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1000H送入DPTR。
2•方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。
3•常數（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數。
4•實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用於LED的字形碼，也是實際輸出的值。
理解了地址、指令的本質，就不難理解程序運行過程中為什麼會跑飛，會把數據當成指令來執行了。
三、P0口、P2口和P3的第二功能用法：初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程，或者說要有一條指令，事實上，各埠的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執行到MOVX指令，就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上『不能作為通用I/O口使用』也並不是『不能』而是（使用者）『不會』將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，並且當單片機執行到這條指令時，也會使P3.7變為高電平，但使用者不會這么去做，因為這通常會導致系統的崩潰。
四、程序的執行過程： 單片機在通電復位後8051內的程序計數器（PC）中的值為『0000』，所以程序總是從『0000』單元開始執行，也就是說：在系統的ROM中一定要存在『0000』這個單元，並且在『0000』單元中存放的一定是一條指令。
五、堆棧： 堆棧是一個區域，是用來存放數據的，這個區域本身沒有任何特殊之處，就是內部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數據的方式，即所謂的『先進後出，後進先出』，並且堆棧有特殊的數據傳輸指令，即『PUSH』和『POP』，有一個特殊的專為其服務的單元，即堆棧指針SP，每當執一次PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執行一次POP指令，SP就（在原來值的基礎上）自動減1。由於SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設置在規定的內存單元中，如在程序開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就時把堆棧設置在從內存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開始往後，而08H到1FH這個區域正是8031的第二、三、四工作寄存器區，經常要被使用，這會造成數據的混亂。不同作者編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習慣問題。當設置好堆棧區後，並不意味著該區域成為一種專用內存，它還是可以象普通內存區域一樣使用，只是一般情況下編程者不會把它當成普通內存用了。
六、單片機的開發過程： 這里所說的開發過程並不是一般書中所說的從任務分析開始，我們假設已設計並製作好硬體，下面就是編寫軟體的工作。在編寫軟體之前，首先要確定一些常數、地址，事實上這些常數、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好後，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來後，其控制字也就被確定了。然後用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟體，編寫好後，用編譯器對源程序文件編譯，查錯，直到沒有語法錯誤，除了極簡單的程序外，一般應用模擬機對軟體進行調試，直到程序運行正確為止。運行正確後，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯後，生成了擴展名為HEX的目標文件，一般編程器能夠識別這種格式的文件，只要將此文件調入即可寫片。在此，為使大家對整個過程有個認識，舉一例說明：
單片機試驗板ORG 0000H
LJMP START
ORG 040H
START：
MOV SP，#5FH ;設堆棧
LOOP：
NOP
LJMP LOOP ；循環
END ；結束
[編輯本段]單片機學習

目前，很多人對匯編語言並不認可。可以說，掌握用C語言單片機編程很重要，可以大大提高開發的效率。不過初學者可以不了解單片機的匯編語言，但一定要了解單片機具體性能和特點，不然在單片機領域是比較致命的。如果不考慮單片機硬體資源，在KEIL中用C胡亂編程，結果只能是出了問題無法解決！可以肯定的說，最好的C語言單片機工程師都是從匯編走出來的編程者因為單片機的C語言雖然是高級語言，但是它不同於台式機個人電腦上的VC++什麼的單片機的硬體資源不是非常強大，不同於我們用VC、VB等高級語言在台式PC上寫程序畢竟台式電腦的硬體非常強大，所以才可以不考慮硬體資源的問題。還有就是在單片機編程中C語言雖然編程方便，便於人們閱讀，但是在執行效率上是要比匯編語言低10%到20%，所以用什麼語言編寫程序是要看具體用在什麼場合下。總是來說做單片機編程要靈活使用匯編語言與C語言，讓單片機的強大功能以最高是效率展示給用戶。
以8051單片機為例講解單片機的引腳及相關功能;
《單片機引腳圖》
40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鍾、控制和I/O引腳。
⒈ 電源:
⑴ VCC - 晶元電源，接+5V；
⑵ VSS - 接地端；
註：用萬用表測試單片機引腳電壓一般為0v或者5v，這是標準的TTL電平。但有時候在單片機程序正在工作時候測試結果並不是這個值而是介於0v-5v之間，其實這是萬用表的響應速度沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電壓仍保持在0v或者5v。
⒉ 時鍾:XTAL1、XTAL2 - 晶體振盪電路反相輸入端和輸出端。
⒊ 控制線:控制線共有4根，
⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖
① ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址
② PROG功能：片內有EPROM的晶元，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。
⑵ PSEN:外ROM讀選通信號。
⑶ RST/VPD:復位/備用電源。
① RST（Reset）功能：復位信號輸入端。
② VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。
⑷ EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。
① EA功能：內外ROM選擇端。
② Vpp功能：片內有EPROM的晶元，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。
⒋ I/O線
80C51共有4個8位並行I/O埠：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。
P3口還具有第二功能，用於特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制匯流排）
5. P3口第二功能
P30 RXD 串列輸入口
P31 TXD 串列輸出口
P32 INT0 外部中斷0（低電平有效）
P33 INT1 外部中斷1（低電平有效）
P34 T0 定時計數器0
P35 T1 定時計數器1
P36 WR 外部數據存儲器寫選通（低電平有效）
P37 RD 外部數據存儲器讀選通（低電平有效）
[編輯本段]常用單片機晶元簡介
STC單片機
STC公司的單片機主要是基於8051內核,是新一代增強型單片機,指令代碼完全兼容傳統8051,速度快8~12倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干擾強.
PIC單片機：
是MICROCHIP公司的產品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬介面,代碼保密性好,大部分晶元有其兼容的FLASH程序存儲器的晶元.
EMC單片機：
是台灣義隆公司的產品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產品的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差.
ATMEL單片機(51單片機)：
ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態時鍾模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機.
PHLIPIS 51PLC系列單片機(51單片機)：
PHILIPS公司的單片機是基於80C51內核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內RC振盪器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求.
HOLTEK單片機：
台灣盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用於消費類產品.
TI公司單片機(51單片機)：
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍介面模式,適用於復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特別適用於要求功耗低的場合
松翰單片機（SONIX）：
是台灣松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與PIC 8位單片機兼容，價格便宜，系統時鍾分頻可選項較多，有PMW ADC 內振 內部雜訊濾波。缺點RAM空間過小，抗干擾較好。
[編輯本段]從無線電世界到單片機世界
現代計算機技術的產業革命，將世界經濟從資本經濟帶入到知識經濟時代。在電子世界領域，從20世紀中的無線電時代也進入到21世紀以計算機技術為中心的智能化現代電子系統時代。現代電子系統的基本核心是嵌入式計算機系統(簡稱嵌入式系統)，而單片機是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統。

㈧ 單片機基本結構

單片機，全稱單片微型計算機，又稱微控制器，是把中央處理器、存儲器、定時/計數器、各種輸入輸出介面等都集成在一塊集成電路晶元上的微型計算機。 單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。

基本結構
1.運算器

運算器由運算部件——算術邏輯單元(Arithmetic&Logical Unit，簡稱ALU)、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來的數據進行算術或邏輯運算，輸入來源為兩個8位數據，分別來自累加器和數據寄存器。ALU能完成對這兩個數據進行加、減、與、或、比較大小等操作，最後將結果存入累加器。例如，兩個數6和7相加，在相加之前，操作數6放在累加器中，7放在數據寄存器中，當執行加法指令時，ALU即把兩個數相加並把結果13存入累加器，取代累加器原來的內容6。

運算器有兩個功能：

(1) 執行各種算術運算。

(2) 執行各種邏輯運算，並進行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。

運算器所執行全部操作都是由控制器發出的控制信號來指揮的，並且，一個算術操作產生一個運算結果，一個邏輯操作產生一個判決。

2.控制器

控制器由程序計數器、指令寄存器、指令解碼器、時序發生器和操作控制器等組成，是發布命令的「決策機構」，即協調和指揮整個微機系統的操作。其主要功能有：

(1) 從內存中取出一條指令，並指出下一條指令在內存中的位置。

(2) 對指令進行解碼和測試，並產生相應的操作控制信號，以便於執行規定的動作。

(3) 指揮並控制CPU、內存和輸入輸出設備之間數據流動的方向。

微處理器內通過內部匯流排把ALU、計數器、寄存器和控制部分互聯，並通過外部匯流排與外部的存儲器、輸入輸出介面電路聯接。外部匯流排又稱為系統匯流排，分為數據匯流排DB、地址匯流排AB和控制匯流排CB。通過輸入輸出介面電路，實現與各種外圍設備連接。

3.主要寄存器

(1)累加器A

圖1-2 單片機組成框圖

累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術和邏輯運算時它有雙功能：運算前，用於保存一個操作數;運算後，用於保存所得的和、差或邏輯運算結果。

(2)數據寄存器DR

數據寄存器通過數據匯流排向存儲器和輸入/輸出設備送(寫)或取(讀)數據的暫存單元。它可以保存一條正在解碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數據位元組等等。

(3)指令寄存器IR和指令解碼器ID

指令包括操作碼和操作數。

指令寄存器是用來保存當前正在執行的一條指令。當執行一條指令時，先把它從內存中取到數據寄存器中，然後再傳送到指令寄存器。當系統執行給定的指令時，必須對操作碼進行解碼，以確定所要求的操作，指令解碼器就是負責這項工作的。其中，指令寄存器中操作碼欄位的輸出就是指令解碼器的輸入。

(4)程序計數器PC

PC用於確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續地執行下去，因此通常又被稱為指令地址計數器。在程序開始執行前必須將程序的第一條指令的內存單元地址(即程序的首地址)送入PC，使它總是指向下一條要執行指令的地址。

(5)地址寄存器AR

地址寄存器用於保存當前CPU所要訪問的內存單元或I/O設備的地址。由於內存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內存讀/寫操作完成為止。

顯然，當CPU向存儲器存數據、CPU從內存取數據和CPU從內存讀出指令時，都要用到地址寄存器和數據寄存器。同樣，如果把外圍設備的地址作為內存地址單元來看的話，那麼當CPU和外圍設備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數據寄存器。

㈨ 單片機原理及應用技術

單片機的工作原理與計算機CPU的工作原理是一樣的，主要是利用片內的半導體存儲器存放用戶的程序和數據，單片機的核心中央微處理器CPU中有指令寄存器、指令解碼器，程序計數器等部件，由程序計數器尋找下一條要執行的指令，找到後，將指令送給指令寄存器，再由指令解碼器翻譯執行該指令，完成對指令功能的操作；單片機的工作就是不斷地取指令、分析指令、執行指令的循環過程。在計算機中，為了便於管理，常把一條指令的執行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。

單片機的周期

時鍾周期

時鍾周期也叫振盪周期或晶振周期，即晶振的單位時間發出的脈沖數，一般有外部的振晶產生，比如12MHZ=12×106，即每秒發出12000000個脈沖信號，那麼發出一個脈沖的時間就是時鍾周期，也就是1/12μs。通常也叫做系統時鍾周期，是計算機中最基本的、最小的時間單位。

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在8051單片機中把一個時鍾周期定義為一個節拍(用P表示)，二個節拍定義為一個狀態周期(用S表示)。

機器周期

在計算機中，為了便於管理，常把一條指令的執行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。

㈩ AT89C51單片機的結構原理與引腳功能

AT89C51是一種帶4K位元組閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K位元組閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件採用ATMEL高密度非易失存儲器製造技術製造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由於將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個晶元中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示

主要特性：

·與MCS-51兼容

·4K位元組可編程閃爍存儲器

·壽命：1000寫/擦循環

·數據保留時間：10年

·全靜態工作：0Hz-24MHz

·三級程序存儲器鎖定

·128×8位內部RAM

·32可編程I/O線

·兩個16位定時器/計數器

·5個中斷源

·可編程串列通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片內振盪器和時鍾電路

管腳說明：

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用於外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1後，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由於內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫「1」時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。並因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由於內部上拉的緣故。P2口當用於外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址「1」時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入「1」後，它們被內部上拉為高電平，並用作輸入。作為輸入，由於外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由於上拉的緣故。

P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管腳備選功能

P3.0RXD（串列輸入口）

P3.1TXD（串列輸出口）

P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（外部中斷1）

P3.4T0（記時器0外部輸入）

P3.5T1（記時器1外部輸入）

P3.6/WR（外部數據存儲器寫選通）

P3.7/RD（外部數據存儲器讀選通）

P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。

RST：復位輸入。當振盪器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用於鎖存地址的地位位元組。在FLASH編程期間，此引腳用於輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振盪器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用於定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。

/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。

/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用於施加12V編程電源（VPP）。

XTAL1：反向振盪放大器的輸入及內部時鍾工作電路的輸入。

XTAL2：來自反向振盪器的輸出。

振盪器特性:

XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振盪器。石晶振盪和陶瓷振盪均可採用。如採用外部時鍾源驅動器件，XTAL2應不接。有餘輸入至內部時鍾信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鍾信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。