現(xiàn)在單片機(jī)已滲透到我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€領(lǐng)域，小到家用電器、儀器儀表，大到醫(yī)療器械、航空航天，無不存在著單片機(jī)的身影。一旦在某種產(chǎn)品上添加了單片機(jī)，便使得原產(chǎn)品向互聯(lián)網(wǎng)靠攏，獲得了“智能型”的前綴。那么單片機(jī)是如何工作的呢?原理是什么?下面一起來看看：
1.工作原理
單片機(jī)的工作原理與計算機(jī)CPU的工作原理是一樣的，主要是利用片內(nèi)的半導(dǎo)體存儲器存放用戶的程序和數(shù)據(jù)，單片機(jī)的核心中央微處理器CPU中有指令寄存器、指令譯碼器，程序計數(shù)器等部件，由程序計數(shù)器尋找下一條要執(zhí)行的指令，找到后，將指令送給指令寄存器，再由指令譯碼器翻譯執(zhí)行該指令，完成對指令功能的操作。一句話：單片機(jī)的工作就是不斷地取指令、分析指令、執(zhí)行指令的循環(huán)過程。按預(yù)先編寫的程序執(zhí)行，以達(dá)到用戶期待的結(jié)果。
單片機(jī)自動完成賦予它的任務(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)計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應(yīng)著一種基本操作;單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，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。
單片機(jī)執(zhí)行程序的過程
為使單片機(jī)能自動完成某一特定任務(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)先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元(最小的存儲單位)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房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。
程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器PC(包含在CPU中)，在開始執(zhí)行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。
2.應(yīng)用領(lǐng)域
2.1醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域
單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)施及醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如在醫(yī)用呼吸機(jī)、各種分析儀、醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)中都得到了實際應(yīng)用。
2.2商業(yè)營銷設(shè)備
在商業(yè)營銷系統(tǒng)中單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于電子秤、收款機(jī)、條形碼閱讀器、IC卡刷卡機(jī)、出租車計價器以及倉儲安全監(jiān)測系統(tǒng)、商場保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險系統(tǒng)等。
2.3辦公自動化設(shè)備
現(xiàn)在辦公自動化設(shè)備中大多數(shù)嵌入了單片機(jī)控制核心。如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、繪圖機(jī)、考勤機(jī)及電話等。通過單片機(jī)控制不但可以完成設(shè)備的基本功能，還可以實現(xiàn)與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。
2.4智能儀器
內(nèi)部含有點(diǎn)片劑的儀器系統(tǒng)稱為智能儀器，也稱為微機(jī)化儀器。這類儀器大多采用單片機(jī)進(jìn)行信息處理、控制及通信，與非智能化儀器相比，功能得到了強(qiáng)化，增加了諸如數(shù)據(jù)存儲、故障診斷、聯(lián)網(wǎng)集控等功能。以單片機(jī)作為核心組成智能儀器表已經(jīng)是自動化儀表發(fā)展的一種趨勢。
單片機(jī)
2.5家用電器
單片機(jī)功能完善、體積小、價格廉、易于嵌入，非常適合于對家用電器的控制。嵌入單片機(jī)的家用電器實現(xiàn)了智能化，是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、視盤機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種試聽設(shè)備等。
2.6汽車電子產(chǎn)品
現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)測控制系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)視器等裝置中都離不開單片機(jī)。特別是采用現(xiàn)場總線的汽車控制系統(tǒng)中，以單片機(jī)擔(dān)當(dāng)核心的節(jié)點(diǎn)通過協(xié)調(diào)、高效的數(shù)據(jù)傳送不僅完成了復(fù)雜的控制功能，而且簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
2.7信息和通信產(chǎn)品
信息和通信產(chǎn)品的自動化和智能化程度很高，其中許多功能的完成都離不開單片機(jī)的參與。這里最具代表性和應(yīng)用最廣的產(chǎn)品就是移動通信設(shè)備，例如手機(jī)內(nèi)的控制芯片就是屬于專用型單片機(jī)。另外在計算機(jī)外部設(shè)備中，如鍵盤、打印機(jī)中也離不開單片機(jī)。新型單片機(jī)普遍具備通信接口，可以方便地和計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供連接服務(wù)創(chuàng)造了條件。
2.8工業(yè)控制
工業(yè)自動化控制是最早采用單片機(jī)控制的領(lǐng)域之一，在測控系統(tǒng)、過程控制、機(jī)電一體化設(shè)備中主要利用單片機(jī)實現(xiàn)邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)通信等用途。單獨(dú)使用單片機(jī)可以實現(xiàn)一些小規(guī)模的控制功能，作為底層檢測、控制單元與上位計算機(jī)結(jié)合可以組成大規(guī)模工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。特別在機(jī)電一體化技術(shù)中，單排年級的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其更容易發(fā)揮其集機(jī)械、微電子和計算機(jī)技術(shù)于一體的優(yōu)勢。
單片機(jī)開發(fā)板塊
本文總結(jié)了單片機(jī)原理以及應(yīng)用。當(dāng)然除上述應(yīng)用外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領(lǐng)域都發(fā)揮了其本身的作用。
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