单片机原理及接口技术总结_0.doc

单片机原理及接口技术总结 篇一：单片机原理及精华总结 2.1微机原理概述 迄今为止，所有计算机的组成结构都是冯·诺伊曼型的，即：它是执行存储器中程序而工作的。计算机执行程序是自动按序进行的，毋需人工干预，程序和数据由输入设备输入存储器，执行程序所获得的运算结果由输出设备输出。因此，计算机通常有运算控制部件、存储器部件、输入设备和输出设备四部分组成，如图2-1所示。 图2-1 计算机组成框图 输入设备能自动把人们编好的解题程序和原始数据转换成计算机能识别的二进制数码，送到存储器存放起来。常用的输入设备有键盘、纸带输入机和卡片读入机，等等。此外，当计算机从磁盘上读入程序和数据时，磁盘驱动器也是作为输入设备而工作的。因此，输入设备是计算机输入解题程序和原始数据不可缺少的部件。 运算控制器有运算器和控制器两部分电子线路组成，是计算机赖以工作的核心部件。运算器主要包括加法器、移位、判断和寄存器电路等等，用于进行算术运算和逻辑操作；控制器由指令寄存器、指令译码器和控制电路等组成，是整个计算机的中枢，它根据指令码指挥着运算器、存储器、输入设备和输出设备自动协调地工作（如图中箭头所示）。因此，运算器和控制器唇齿相依，融为一体。过去，运算器和控制器采用电子管、晶体管和集成电路芯片组成，体积十分庞大。现在，运算器和控制器通常集成在单块或几块大规模集成电路芯片内，人们称为中央处理单元促CPU, 即微处理器。 通常，存储器分为内存储器和外存储器两种。内存储器工作速度快，但存储容量有限，过去采用磁心存储器，现在毫无例外地采用半导体存储器。外存储器称为海量存储器，它存储容量大，但存取速度慢，如磁盘、磁鼓、磁带和光盘等等。微型计算机中用的最广泛的是软磁盘和硬磁盘两种外存储器。 输出设备用于输出计算机的中间结果和最终结果，也可以输出原始程序和实时信息。常见的输出设备有CRT显示器、打印机、绘图机和电传打字机，等等。外存储器，当它存储数据时也可以看作输出设备。因此，外存储器是一种既可以作输 入又可以作输出设备。常常称之为输入/输出设备。 上述四部分统称为计算机硬件，各部分相互独立，但又相互相连，组成一个有机整体。其中，中央处理器CPU和内存储器又称为计算机的主机；输入/输出设备统称为外部设备或I/O设备。 2.1.1 微型计算机的基本机构 微型计算机是在中小型计算机基础上发展起来的，并以大规模集成电路技术为条件的一种新型计算机。因此，它在结构上和通用计算机十分相似，但也有独到之处。和其它计算机相比，微型计算机的最大特点是采用总线结构，其中三总线结构尤为普遍，目前已成为微型计算机的一种基本结构，如图2-2所示。 图2-2 微型计算机的基本结构 由图2-2可见，微处理器MPU是通过AB、DB和CD三总线同ROM存储器、RAM存储器及I/O接口相连的,虽然这个结构并不复杂，但并不好理解。为此，在分析微型计算机基本工作原理前，先对图中各部件作基本介绍是十分必要的。 （1）ROM和RAM存储器 这里的R()M和RAM是半导体存储器，是一种采用大规模或超大规模集成电路工艺制成的存储器芯片。这种芯片体积小、重量轻、集成度高，现已制成包含 1.4亿只晶体管的8MBDRAM芯片,并已投放市场。 ROM存储器是一种在正常工作时只能读不能写的存储器，故它通常用来存放固定程序和常数，固定程序和常数是利用特殊手段存放进去的，一旦写入便能长期保存，需要时便可读出使用。ROM种类虽然很多,但常按存储容量分类。例如：4K(1K=1024)×8 ROM最多可以存放4096个8位二进制数。每片ROM上都有用于传送信号的引脚线。这些引线共分四组，地址线用于输送ROM的地址码：数据线是双向的，可以为芯片传送读/写数据；控制线用于传送控制信号,以控制芯片是否工作以及是读还是写等等；电源线可以供给芯片+5V直流电源。在这些引脚线中．地址线及数据线条数和芯片的存储容量有关。地址线越多，存储容量就越大； 数据线越多，每个二进制数的位数就越长。 RAM存储器是一种在正常工作时既能读又能写的存储器，故它通常用来存放原始数据、中间结果、最终结果和实时数据等。RAM中存入的信息不能长久保存，停电后便立即消失，故它又称为易失性存储器。RAM存储器的规格品种也很多，如4KB、8KB、32KB、64KB、256Kb、1MB，等等。 ROM和RAM的内部结构大致相同，所不同的是存储每位二进制数码的基本电路不一样。ROM的基本存储电路采用特殊的FAMOS管,由FAMOS管浮栅内有电荷和无电荷表示存“0”还是存“1”；RAM的基本存储电路是触发器，用触发器的两个暂稳状态来表示存“0”或存“1”。为使读者对存储器内部结构有一个基本了解，我们在图2-3中示出了一个容量为1