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文檔簡介
單片機的基本結構單片機是一種集成了處理器、內存和外圍接口的微型計算機。它廣泛應用于各種電子設備中,實現(xiàn)智能控制功能。單片機的組成部分中央處理器(CPU)內存(Memory)輸入/輸出接口(I/OPorts)總線(Bus)CPU(中央處理器)運算單元執(zhí)行算術和邏輯運算,處理數(shù)據(jù)??刂茊卧忉屩噶?,協(xié)調各部件工作。寄存器存儲臨時數(shù)據(jù)和中間結果。內存(Memory)ROM(只讀存儲器)存儲程序代碼和固定數(shù)據(jù)。斷電后內容不丟失。RAM(隨機存取存儲器)存儲運行時的變量和數(shù)據(jù)。斷電后內容丟失。輸入/輸出接口(I/Oports)輸入接口接收外部信號和數(shù)據(jù)。輸出接口向外部設備發(fā)送信號和數(shù)據(jù)。雙向接口可以進行輸入和輸出操作??偩€(Bus)數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)信息。地址總線指定數(shù)據(jù)的來源或目的地??刂瓶偩€傳輸控制信號。CPU的基本工作原理1取指令從內存讀取指令。2解碼分析指令含義。3執(zhí)行執(zhí)行指令操作。取指令1程序計數(shù)器指向下一條指令地址。2地址總線傳送指令地址。3指令寄存器存儲當前指令。解碼1指令譯碼器分析指令操作碼。2控制單元生成控制信號。3寄存器組準備操作數(shù)。執(zhí)行算術邏輯單元(ALU)執(zhí)行算術和邏輯運算。寄存器存儲中間結果。標志寄存器記錄運算狀態(tài)。內存的基本工作原理地址解碼根據(jù)地址選擇存儲單元。讀寫操作根據(jù)控制信號進行數(shù)據(jù)讀取或寫入。代碼存儲區(qū)(ProgramMemory)存儲程序指令通常為ROM或Flash斷電后內容保持只讀或少量寫入數(shù)據(jù)存儲區(qū)(DataMemory)RAM存儲變量和臨時數(shù)據(jù)。高速訪問支持快速讀寫操作。易失性斷電后數(shù)據(jù)丟失。輸入/輸出接口的基本工作原理1配置設置端口方向和功能。2讀取獲取外部輸入信號。3寫入輸出信號到外部設備。并行輸入/輸出同時傳輸多位數(shù)據(jù)通常8位或16位。高速數(shù)據(jù)傳輸適用于本地設備通信。簡單直接無需復雜的時序控制。串行輸入/輸出數(shù)據(jù)序列化將并行數(shù)據(jù)轉換為串行。位傳輸逐位發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)反序列化將串行數(shù)據(jù)轉換為并行。單片機的時鐘系統(tǒng)1時鐘源產(chǎn)生基本時鐘信號。2分頻器調整時鐘頻率。3時鐘分配向各模塊提供時鐘。時鐘信號的產(chǎn)生晶振高精度,常用于主時鐘。RC振蕩器簡單,成本低,精度較差。鎖相環(huán)可編程,靈活性高。時鐘頻率的選擇高頻優(yōu)勢處理速度快響應時間短低頻優(yōu)勢功耗低抗干擾能力強單片機的工作模式正常工作模式低功耗模式待機模式復位模式單片機的啟動過程1上電復位初始化寄存器和內存。2引導加載加載啟動程序。3初始化外設配置I/O口和其他外設。4進入主程序開始執(zhí)行用戶程序。單片機的中斷機制中斷源觸發(fā)中斷的事件或信號。中斷向量表存儲中斷服務程序的地址。中斷優(yōu)先級決定多個中斷同時發(fā)生時的處理順序。中斷類型硬件中斷由外部事件觸發(fā)。軟件中斷由程序指令觸發(fā)。定時器中斷由內部定時器觸發(fā)。中斷處理程序保存現(xiàn)場保存當前程序狀態(tài)。執(zhí)行中斷服務程序處理中斷事件?;謴同F(xiàn)場恢復被中斷的程序狀態(tài)。單片機的外設存儲器擴展內部存儲擴展增加片上ROM或RAM容量。外部存儲擴展通過總線接口連接外部存儲芯片。模數(shù)轉換1采樣對模擬信號進行周期性采樣。2保持保持采樣值穩(wěn)定。3量化將采樣值轉換為數(shù)字量。4編碼生成對應的二進制數(shù)字。脈寬調制周期PWM信號的重復時間。占空比高電平時間占總周期的比例。分辨率可調節(jié)的占空比精度。單片機的應用領域工業(yè)控制自動化設備和生產(chǎn)線控制。消費電子智能家電和便攜設備。汽車電子車載系統(tǒng)和傳感器控制。醫(yī)療設備監(jiān)測儀器和診斷設備。工業(yè)控
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