单片机是一种将微处理器、存储器和各种接口电路集成在一块芯片上,形成单片的微型计算机系统。它通常由中央处理器、存储器、输入输出接口和各种外设模块构成。
单片机主要由CPU、RAM、ROM、I/O接口、定时器/计数器、串口、模/数转换器等模块组成。
CPU是单片机的中央处理器,它通过总线连接其他模块。常见的CPU包括8位、16位、32位等,不同的CPU有不同的指令集、计算能力和内部结构。
单片机的CPU通常包含运算器、控制器和时序发生器,运算器实现各种运算、比较和逻辑运算;控制器则负责指令的执行和程序的控制。
单片机中的存储器包括ROM和RAM。ROM存储程序和常量数据,不可随意修改;而RAM用于存储程序运行过程中的变量和临时数据。
ROM分为OTP-ROM、Mask-ROM和EPROM。其中OTP-ROM是一次性可编程ROM,由于成本高昂,现已逐渐被Mask-ROM和EPROM取代。
单片机中的I/O接口用于实现与外部设备的通信,包括输入口和输出口。输入口的主要作用是将外界的信号采集到单片机中,而输出口则用于向外部设备输出信号。
定时器/计数器用于计算时间或者脉冲数量,它是单片机中最常用的模块之一。
串口模块用于实现单片机与外部设备之间的串行数据传输。
模/数转换器可以将模拟信号转换成数字信号,它是单片机用来采集外部模拟信号的重要模块。
总之,单片机以其体积小、功能强大、易程序化、适应性强等优点,成为控制系统、测量仪器、家电、汽车电子、通讯产品等领域中广泛使用的控制软硬件。