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單片機課程

行業(yè)前景:

單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫MCU表示單片機。單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機由運算器，控制器，存儲器，輸入輸出設備構成，相當于一個微型的計算機（小系統(tǒng)），和計算機相比，單片機缺少了外圍設備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)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選擇。它早是被用在工業(yè)控制領域。

由于單片機在工業(yè)控制領域的廣泛應用，單片機由僅有CPU的專用處理器芯片發(fā)展而來。早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)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8080是早按照這種思想設計出的處理器，當時的單片機都是8位或4位的。其中成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)。因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。盡管2000年以后ARM已經(jīng)發(fā)展出了32位的主頻超過300M的高端單片機，直到現(xiàn)在基于8051的單片機還在廣泛的使用。在很多方面單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應用。事實上單片機是世界上數(shù)量多處理器，隨著單片機家族的發(fā)展壯大，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。

現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)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、掌上電腦以及鼠標等電子產(chǎn)品中都含有單片機。 汽車上一般配備40多片單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百片單片機在同時工作。

學習對象： 電話：一八八伍八一七伍六一七

1：工廠普通工人很累，無腦上夜班，想快速步入單片機這行業(yè)！

2：現(xiàn)在做雜工和學徒的，想快速提升收入的！

3：迷茫的人，不知方向，每天渾渾噩噩過日子的！

4：目前在自學，學習找不到方向，遇到問題沒有指導！

學習內(nèi)容：

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(shù)據(jù)進行算術或邏輯運算，輸入來源為兩個8位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。ALU能完成對這兩個數(shù)據(jù)進行加、減、與、或、比較大小等操作，后將結果存入累加器。例如，兩個數(shù)6和7相加，在相加之前，操作數(shù)6放在累加器中，7放在數(shù)據(jù)寄存器中，當執(zhí)行加法指令時，ALU即把兩個數(shù)相加并把結果13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容。[2]

運算器有兩個功能：(1) 執(zhí)行各種算術運算。(2) 執(zhí)行各種邏輯運算，并進行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。

運算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術操作產(chǎn)生一個運算結果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個判決。

2.控制器

控制器由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機構”，即協(xié)調(diào)和指揮整個微機系統(tǒng)的操作。其主要功能有：

(1) 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。

(2) 對指令進行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應的操作控制信號，以便于執(zhí)行規(guī)定的動作。

(3) 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設備之間數(shù)據(jù)流動的方向。

微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把ALU、計數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路，實現(xiàn)與各種外圍設備連接。

3.主要寄存器

(1)累加器A

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

(2)數(shù)據(jù)寄存器DR

數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)總線向存儲器和輸入/輸出設備送(寫)或取(讀)數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等等。

(3)指令寄存器IR和指令譯碼器ID

指令包括操作碼和操作數(shù)。

指令寄存器是用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。當執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時，必須對操作碼進行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負責這項工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。

(4)程序計數(shù)器PC

PC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的條指令的內(nèi)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(zhí)行指令的地址。

(5)地址寄存器AR

地址寄存器用于保存當前CPU所要訪問的內(nèi)存單元或I/O設備的地址。由于內(nèi)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(nèi)存讀/寫操作完成為止。

顯然，當CPU向存儲器存數(shù)據(jù)、CPU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當CPU和外圍設備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。

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