單片機基本原理

㈠ 單片機原理的基本結構

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。

㈡ 單片機原理

單片機原理是指一種在線式實時控制計算機的原理方式。

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（比如家用PC）的主要區別。單片機就是一個微型電腦，它是靠程序工作的，並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能。

在單片機中主要包含CPU、只讀存儲器ROM和隨機存儲器RAM等，多樣化數據採集與控制系統能夠讓單片機完成各項復雜的運算，無論是對運算符號進行控制，還是對系統下達運算指令都能通過單片機完成。

硬體特點：

（1）單片機的體積比較小， 內部晶元作為計算機系統，其結構簡單，但是功能完善，使用起來十分方便，可以模塊化應用。

（2）單片機有著較高的集成度，可靠性比較強，即使單片機處於長時間的工作也不會存在故障問題。

（3）單片機在應用時低電壓、低能耗，是人們在日常生活中的首要選擇， 為生產與研發提供便利。

（4）單片機對數據的處理能力和運算能力較強，可以在各種環境中應用，且有著較強的控制能力。

㈢ 單片機原理及應用

單片機原理是單片機主要由運算器、控制器和寄存器三大部分構成。其中，運算器由算術邏輯單元(ALU)、累加器、寄存器等構成。

首先累加器和寄存器向ALU輸入兩個8位源數據，其次ALU完成源數據的邏輯運算，最後將運算結果存入寄存器中；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構成，是一個下達命令的「組織」，用於協調整個系統各部分之間的運作。

寄存器主要有累加器A、數據寄存器DR、指令寄存器IR、指令解碼器ID、程序計數器PC、地址寄存器AR等。

單片機具體在各個領域的應用如下：

1，在儀器儀表領域，一旦採用單片機對其進行控制，便使得儀器儀表變得數字化、智能化、微型化，且其功能更加強大。

2，在家用電器領域，已廣泛實現了家用電器的單片機控制，如電飯煲、電冰箱、空調、彩電、音響等等。

3，在網路通信領域，手機、小型程式控制交換機、樓宇自動通信呼叫系統等等都已實現了單片機控制，且單片機普遍具備通信介面，使得通信設備可以方便地與計算機之間進行數據通信。

4，在工業控制領域，可以使用單片機構成多種多樣的控制系統，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。

5，在醫療設備領域，單片機也極大的實現了它的價值，已廣泛應用於各種分析儀、監護儀、病床呼叫系統、醫用呼吸機等醫療設備中。

㈣ 單片機的原理是什麼

單片機相當於一個微型計算機，它是一個小晶元，但裡面具備了cpu,ram,rom,定時器/計算器，各種介面，原理主要是用命令去控製片內電路，從而實現對外部電路的控制。 它的用處隨處可見，如工業上控制車床，鑽床等；在家電方面，如手機，冰箱等等都離不開它；在航空航天，尖端武器等各種實時控制系統中都離不開它。
建議你好好去學習它，會讓你其樂無窮，受益匪淺！

㈤ 單片機原理單片機應用范圍

單片機是智能家居中較為常見的核心部件，所有智能型家居或電器都是通過單片機來實現或簡單或復雜的指令和操作，小巧但是結構簡單是單片機的主要特點，功能強大而豐富是單片機的基本性質，用途廣泛的單片機原理是怎樣的呢?單片機又是如何分類的?接下來我主要給大家講講有關於單片機原理的相關知識，如果你對這方面感興趣的話，不妨隨我一起來了解下吧！
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。相當於一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。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，就能起到使春盯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。
單片機原理
單片機的原理多指應用原理，在單片機未出現的時代，功能復雜的設備往往體積龐大，復雜操作都是通過大量的印刷線路板實現的。而單片機藉助其體積小巧，功能強大的優勢，依靠可執行多條命令的C語言，和獨立運算處理的計算機能力，控制相關線路的開合，達到對設備的控制和操作。簡單的說就是將一個微型計算機放置在設備線路上，通過規定指令，達到實際操作。
單片機結構和特性
單片機的結構不是很復雜，雖然是微型計算機，但是並不像真正的計算機一樣包括屏幕，鍵盤，滑鼠等等外設，而是只具有最為核心的處理器，內存，伏隱儲存部分。細化為運算器部分：執行各種運算;控制器部分：調用指令，編碼測試，控制cpu;主要寄存器部分：寄存各類數據供單片機使用。單片機的特性是結構簡單，體積小，操作方便，功能強，處理速度快，穩定可靠，工作時間長，低耗低壓，不易受環境影響。
單片機應用范圍
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、醫療器械以及各種智能機械了。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。
單片機價格
單片機在更換時，我們最好採用同型號的單片機，然後寫入公司給予的目標代碼，單片機的價格目前一般比較便宜，零售價格大概5元左右。單片機故障的排除
1單片機正常工作的三個條件
單片機工作的三個條件分別是電源、時鍾晶缺森廳振、復位。當單片機不能正常工作時，我們首先就要檢查這三個條件，用電壓表或者萬用表檢測他的電源和接地腳，檢測兩個引腳之間的電壓是不是5V左右；對於時鍾晶體振盪有沒有正常工作，我們最好用示波器進行檢測，看能否檢測到相應頻率的正弦波脈沖；復位檢測比較簡單，單片機的復位電平一般是高電平復位，單片機在接通電源的時候一般復位引腳上會出現5V左右的高電平，另外在按下復位按鍵時，復位引腳上也會出現高電平，用一般的電壓表或者萬用表都可以進行檢測。
2單片機內部是否正常工作的檢測
單片機內部有沒有正常工作，我們主要是通過寫入程序的方式來進行檢測和排查。這個檢測需要有「燒入」代碼的硬體和軟體才行，檢測的原理就是通過「燒入」代碼的硬體和軟體，將一段帶有檢測功能的正常代碼「燒入」到單片機。檢查兩個方面：第一就是能不能將目標代碼正常寫入單片機，不能正常寫入單片機時，說明單片機已經損壞，需要更換同型號的單片機；第二就是目標代碼可以正常寫入單片機，寫入後的效果是不是就是程序設定的功能，如果是說明單片機正常。

㈥ 單片機原理及應用是什麼

單片機的原理是把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM等功能集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機系統。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。
單片機就是一個微型電腦，它是靠程序工作的，並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能。只不過是微型的，麻雀雖小，五臟俱全：它內部也有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，用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。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。
單片機是靠程序工作的，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。如果是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。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。
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。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機和其他計算的總和，甚至比人類的數量還要多。