2025年单片机的工作过程 以及原理.pdfVIP

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

以及原理

单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即

一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命

令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应

着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不

同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，

必须把要解决的问题编成一系列指令这些指令必须是选定单片机能识别和执行

的指令)，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能

的部件--存储器中。存储器由许多存储单元(最小的存储单位)组成，就像大楼

房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行

就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也

必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了

存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，

然后再被执行。

程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片

机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追

踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC(包含在CPU中)，在开始执行

程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命

令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2

或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。

单片机介绍

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller

Unit)，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大

量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂

的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计

出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。

操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器。——刘勰

位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简

单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片

机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领

域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛

的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随

着INTELi960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代

16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得

到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片

机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号

出厂价格跌落至1美元，最高端[1]的型号也只有10美元。当代单片机系统已

经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在

全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以

直接使用专用的Windows和Linux操作系统。

单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。

事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电