单片机工作原理

一、单片机原理及应用范围

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型的计算机。很多朋友可能听过单片机，但对单片机不太了解，下面为大家介绍一下单片机的工作原理以及应用范围：

1、单片机的原理

单片机主要由运算器、控制器和寄存器三大部分构成。其中，运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、寄存器等构成，首先累加器和寄存器向ALU输入两个8位源数据，其次ALU完成源数据的逻辑运算，最后将运算结果存入寄存器中。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等构成，是一个下达命令的“组织”，用于协调整个系统各部分之间的运作。寄存器主要有累加器A、数据寄存器DR、指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器PC、地址寄存器AR等。

在微处理器内部运算器、控制器、寄存器之间是相互连接的，由控制器向各部分发布操作命令，运算器接到命令后进行相应运算，并将运算后结果存入相应的寄存器中。

2、单片机的应用范围

单片机现已渗透到我们日常生活中的各个领域，小到家用电器、仪器仪表，大到医疗器械、航空航天，无不存在着单片机的身影：

（1）在仪器仪表领域，一旦采用单片机对其进行控制，便使得仪器仪表变得数字化、智能化、微型化，且其功能更加强大。

（2）在家用电器领域，已广泛实现了家用电器的单片机控制，如电饭煲、电冰箱、空调、彩电、音响等等。

（3）在网络通信领域，手机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统等等都已实现了单片机控制，且单片机普遍具备通信接口，使得通信设备可以方便地与计算机之间进行数据通信。

（4）在工业控制领域，可以使用单片机构成多种多样的控制系统，如工厂流水线的智能化管理、电梯智能化控制、各种报警系统、与计算机联网构成二级控制系统等。

（5）在医疗设备领域，单片机也极大的实现了它的价值，已广泛应用于各种分析仪、监护仪、病床呼叫系统、医用呼吸机等医疗设备中。

（6）在模块化系统中，可利用单片机实现特定功能，进行模块化应用，而不要求操作人员了解其内部结构，这样做大大地缩小了体积、简化了电路，也降低了损坏率、错误率。

（7）在汽车电子领域，单片机已广泛应用于发动机控制器、GPS导航系统、ABS防抱死系统、制动系统中。

（8）除上述应用外，单片机在工商、金融、教育、物流等领域都或多或少有所应用。

二、单片机的工作过程是怎么样的

单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，它的工作过程是一个不断“获取指令-分析指令-执行指令”的过程，具体的过程如下：

1、单片机的程序以一条一条指令的形式存放在程序存储器中，单片机开始工作后，就从程序存储器的特定位置开始取指令。

2、然后由单片机内部的控制器对指令进行分析，根据指令要求，进行“取数、送数、算术运算、逻辑运算、跳转”等基本操作中的一种或几种，这些操作都在一个规定的周期中完成。

3、执行完这些操作以后，到下一个存储器单元中取指令，重复刚才的操作（当然，这些要执行的操作具体内容可能跟上一次不一样了），如此不断重复，直到断电为止。