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单片机结构及工作原理 单片机工作原理是什么

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有了电子电路和数字电路的基础知识 ， 就可以开始学习嵌入式系统的核心元件-单片机 。从本期开始我们将为大家介绍单片机的基础知识 。
在单片机入门系列讲座中 ， 首先学习单片机的基本构成和工作原理、以及外围功能电路 ， 然后 ， 挑战一个实际单片机的运行 。
单片机是控制电子产品的大脑
现如今 ， 我们生活中的许多电器都使用了单片机 。例如：手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及按下开关 ， LED就闪烁的儿童玩具 。那么 ， 单片机在这些电器中究竟做了些什么呢?
单片机是这些电器动作的关键 ， 是指挥硬件运行的 。例如：接收按钮或按键的输入信号 ， 按照事先编好的程序 ， 指挥马达和LCD的外围功能电路动作 。
那么 ， 单片机是如何构成的呢?
单片机是由CPU、内存、外围功能等部分组成的 。如果将单片机比作人 ， 那么CPU是负责思考的 ， 内存是负责记忆的 ， 外围功能相当于视觉的感官系统及控制手脚动作的神经系统 。
尽管我们说CPU相当于人的大脑 ， 但是它却不能像人的大脑一样 ， 能有意识的、自发的思考 。CPU只能依次读取并执行事先存储在内存中的指令组合(程序) 。当然CPU执行的指令并不是“走路”、“讲话”等高难度命令 ， 而是一些非常简单的指令 ， 象从内存的某个地方“读取数据”或把某个数据“写入”内存的某个地方 ， 或做加法、乘法和逻辑运算等等 。然而这些简单指令的组合 ， 却能实现许多复杂的功能 。
CPU读取指令时需要知道要执行的指令保存在内存的什么位置 ， 这个位置信息称为地址(相当于家庭住址) 。程序计数器(PC)就是存储地址的寄存器 。通常 ， PC是按1递增设计的 ， 也就是说 ， 当CPU执行了0000地址中的指令后 ， PC会自动加1 ， 变成0001地址 。每执行一条指令PC都会自动加1 ， 指向下一条指令的地址 。可以说 ， PC决定了程序执行的顺序 。
◇指令解码电路
指令解码电路是解读从内存中读取的指令的含义 。运算电路是根据解码结果操作的 。确切地讲 ， 指令解码电路就是我们在“数字电路入门(2)”中学过的解码电路 ， 只不过电路结构稍微复杂些 ， 所以 ， 指令解码电路的工作原理就是从被符号化(被加密)的指令中 ， 还原指令 。
◇运算电路
运算电路也称为ALU(Arithmetic and Logic Unit) ， 是完成运算的电路 。能进行加法、乘法等算术运算、也能进行AND、OR 、BIT-SHIFT等逻辑运算 。运算是在指令解码电路的控制下进行的 。通常运算电路的构成都比较复杂 。
◇CPU内部寄存器
【单片机结构及工作原理 单片机工作原理是什么】 CPU内部寄存器是存储临时信息的场所 。有存储运算值和运算结果的通用寄存器 ， 也有一些特殊寄存器 ， 比如存储运算标志的标志寄存器等 。也就是说 ， 运算电路进行运算时 ， 并不是在内存中直接运算的 ， 而是将内存中的数据复制到通用寄存器 ， 在通用寄存器中进行运算的 。
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