單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。

　　單片機(jī)應(yīng)用分類

　　通用型

　　這是按單片機(jī)（Microcontrollers）適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51式通用型單片機(jī)，它不是為某種專門用途設(shè)計的；專用型單片機(jī)是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測量控制電路。

　　總線型

　　單片機(jī)這是按單片機(jī)（Microcontrollers）是否提供并行總線來區(qū)分的。總線型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。

　　控制型

　　這是按照單片機(jī)（Microcontrollers）大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。

　　單片機(jī)硬件特性

　　1、主流單片機(jī)包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。

　　2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；

　　3、單片機(jī)可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時無故障；

　　4、處理功能強(qiáng)，速度快。

　　5、低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品

　　6、控制功能強(qiáng)

　　7、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)

　　單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)

　　1.運(yùn)算器

　　運(yùn)算器由運(yùn)算部件——算術(shù)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(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)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(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)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(dāng)執(zhí)行加法指令時，ALU即把兩個數(shù)相加并把結(jié)果13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容6。

　　運(yùn)算器有兩個功能：

　?。?） 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。

　?。?） 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。

　　運(yùn)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(shù)操作產(chǎn)生一個運(yùn)算結(jié)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(jī)構(gòu)”，即協(xié)調(diào)和指揮整個微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有：

　?。?） 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。

　?。?） 對指令進(jìn)行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應(yīng)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(shè)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(shè)備連接。

　　3.主要寄存器

　?。?）累加器A

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

　?。?）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(shè)備送（寫）或?。ㄗx）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。

　?。?）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(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)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(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時，必須對操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)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)行前必須將程序的第一條指令的內(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。

　?。?）地址寄存器AR

　　地址寄存器用于保存當(dāng)前CPU所要訪問的內(nèi)存單元或I/O設(shè)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(dāng)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(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當(dāng)CPU和外圍設(shè)備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。

　　單片機(jī)編程入門之基本思路和寫法

　　學(xué)習(xí)單片機(jī)最主要的是學(xué)習(xí)寫程序的方法，程序的功能千變?nèi)f化，是學(xué)不完的，只有掌握了一定方法，才能用這種方法去寫新的程序。

　　以c語言寫的單片機(jī)程序為例，程序總是從main程序開始，然后順序執(zhí)行到main結(jié)束。由此可知，程序必須包含而且只能包含一個main程序，也就是常說的主程序。

　　main（）

　　{

　　主程序的內(nèi)容。。。。。。

　　}

　　實際使用中還需要在main程序中建立一個主循環(huán)體while 或者do while，主循環(huán)體可以是死循環(huán)，也可以是條件循環(huán)，如下：

　　main（）2 I- l5 q. e， B“ t4 i） ~9 H： U

　　{” r h7 F） J5 G$ C5 C

　　while（1）

　　{

　　死循環(huán)體內(nèi)的程序會循環(huán)執(zhí)行* E& K） T7 c7 a7 u

　　}

　　}

　　/////////////////////////////////////////////////////////

　　main（）

　　{

　　2 e p# y- J！ V/ O

　　while（Flag）

　　{$ Z8 Y6 y‘ }$ m5 z（ k

　　條件循環(huán)體內(nèi)的程序會根據(jù)Flag的值的變化循環(huán)執(zhí)行或者跳出循環(huán)

　　}“ J% @0 q* p0 ？： s& C

　　}4 Z2 E. ^* K2 ［ u+ @. {

　　/////////////////////////////////////////////////////////。 u” D6 h！ E（ m

　　main（）& ？6 l7 i！ x# q+ W/ u

　　{

　　程序會順序執(zhí)行

　　while（1）； //在此處停止

　　}

　　////////////////////////////////////////////////////////

　　一般第一種用的最多，所有的需要循環(huán)執(zhí)行的程序都放在主循環(huán)體內(nèi)，然后內(nèi)部有可以再增加多個條件循環(huán)體。

　　main程序的開始一般要做哪些工作呢？再單片機(jī)中，c語言再進(jìn)入main程序的入口時會自動添加一些單片機(jī)的初始化工作，使單片機(jī)處在準(zhǔn)備工作的狀態(tài)。但僅僅單片機(jī)內(nèi)部做的并不一定似乎我們需要的，所以main程序的開始我們還需要些一些自己初始化的代碼，比如開機(jī)時候的各個端口的狀態(tài)，聲明的一些變量的初始化數(shù)值，定時器或者其他外設(shè)的初始化等，凡是需要在第一時間就需要設(shè)置的部分都再這個部分完成，然后到了主循環(huán)while部分，既然是循環(huán)，就說明循環(huán)體內(nèi)的程序是順序并循環(huán)執(zhí)行的，什么語句需要放在這個里面呢？那就是需要隨時變化的端口量，數(shù)值等，比方說，時鐘，時鐘是不停變化的，就需要循環(huán)的讀取時鐘的數(shù)值，然后更新數(shù)據(jù)到顯示器件上（數(shù)碼管或液晶或者電腦端），再比方按鍵，因為我們不知道什么時候會按下按鍵，所有最簡單的方法就是不停的檢測按鍵端口的變化，這個也必須放在主循環(huán)體內(nèi)，以保證檢測按鍵的時效性

　　舉例說明：開機(jī)后P1.1連接的LED點亮，然后隨這按鍵的按下LED熄滅，釋放按鍵在點亮，設(shè)置P3.4端口按鍵3

　　sbit LED=P1^1;* k/ ］- L（ H. w： `1 B

　　sbit KEY=P3^4; //定義按鍵端口，可以根據(jù)硬件連接不同更改到其他端口） i* C; r* m“ O- x！ ~3 }

　　9 b9 Z， w* j3 ］

　　main（）

　　{。 ］！ d& v6 ［1 E7 z4 h& o

　　LED=0;//這里以低電平點亮LED為例子，這個語句是初始化端口8 p+ h* Q4 B- m！ @

　　while（1）/ e. a： u（ Q1 O. @6 |8 _

　　{* w; W# F6 E+ ; r8 R P： I

　　if（KEY） //檢測按鍵端口是否為1，如果為1表示沒有按下，如果為0表示按鍵按下% Q% G4 e$ X* ］3 e% ` L

　　LED=0;//沒有按下則LED點亮： ［’ b8 ~） k& Q3 h‘ C r

　　else

　　LED=1;//按下則LED熄滅+ ］# L& U’ D/ _） K‘ Y4 J

　　}% d） D6 g8 9 a2 s5 K1 |$ _* P！ o

　　}