单片机是集成了微处理器、内存、时钟及IO口等所需的所有外部电路的一种专用集成电路(IC)。
单片机由于具有体积小、功耗低和灵活性高等特点,广泛应用于电子设备控制,如汽车发动机控制、办公自动化、家用电器、医疗器械、机床数控等领域。
单片机的结构大多采用冯诺依曼构架,即由中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出口(I/O)和系统总线(Bus)等组成的结构。
其中,中央处理器负责指令的处理和数据的运算,存储器用于存储程序和数据,输入输出口则连接外围设备和单片机,系统总线则起到连接各个模块的作用。
CPU是单片机中最关键的部分,它负责解释计算指令和控制各个模块的操作。CPU通常包括运算器、控制器和寄存器等部分,它们通过总线相互连接,实现指令的执行和数据的传输。
存储器分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。RAM主要用于存储程序数据和运行时的临时数据,ROM则用于存储程序和常数数据。
此外,单片机还支持可擦写可编程存储器(EEPROM)和闪存等存储器。
输入输出口连接外围设备和单片机,用于实现单片机与外界的交互。例如,连接继电器的输出口可用于控制电路的开关。
系统总线连接各个模块,实现了它们的数据和指令的传输。系统总线通常包括地址总线、数据总线和控制总线等。
地址总线用于传输存储器中数据的地址,数据总线则负责数据的传输,控制总线则用于传输控制信息。