对于大学读电子方面专业的同学们,肯定知道有这么一个神奇的元器件,它枯燥难懂,但也十分吸引人,它就是我们今天要讲的元器件--单片机

专用控制器单片机的开发(浅谈工业控制领域领头羊--单片机)(1)

单片机作为工业控制领域里面最核心的部件,它存在于每一台机器,小到扫地机器人,大到飞机导弹,它无处不在,但人们对它们的存在却是知之甚少,就让作者和大家一起揭开它的层层面纱吧。

专用控制器单片机的开发(浅谈工业控制领域领头羊--单片机)(2)

机器内部的控制板

单片机又称微控制器,它把一个计算机系统集成到一个芯片上。它像一台电脑一样,具备解决逻辑问题的能力,并且可以通过外部引脚进行信号的输入与输出。只需要根据逻辑去编写程序,就可以控制包括开关器件(继电器,mos管,三极管,晶闸管)、指示器件(显示屏,指示灯,喇叭)等,外加各类输入器件(各类感应器件,热敏光敏电阻等)而构成一整套控制系统

随着半导体工业的发展单片机已经发展得越来越厉害,从最初的4位单片机,到8位单片机(典型代表就是51内核类),还有16位,甚至32位(典型代表ARM内核类),市面上的单片机型号也是多如牛毛,但无论是多么厉害的单片机,其都是由以下几部分构成的。

专用控制器单片机的开发(浅谈工业控制领域领头羊--单片机)(3)

32位的ARM内核单片机

专用控制器单片机的开发(浅谈工业控制领域领头羊--单片机)(4)

Arduino也输于单片机

  1. CPU--CPU是单片机内部负责进行算术运算的单元,它负责处理各类指令,包括对RAM的操作,ROM的操作,以及外设的控制等。
  2. RAM--数据存储器,也称随机存储器,它负责存放一些CPU需要计算的数值的存放,包括运算过程产生的中间值。它只能在整个单片机供电的情况下才能存储数据,一但掉电,数据将丢失
  3. ROM--程序存储器,ROM是在整个系统未启动之前已经把数据烧录进去的一类存储器,原有的数据不会随着系统运行而改变,它即使在断电情况下也能存储数据,所有又叫做非易失性存储器,主要用来存储运行程序,和一些系统运行时所需要的一些参数
  4. 时钟--如果说CPU相当于人类的大脑,RAM就是人目前的记忆,而ROM就是本能的记忆(像人类的动作一样,比如如何吃饭,如何洗澡一样),那时钟就是心脏,它负责整个系统能持续运行下去的动力,CPU的每一个动作,都需要一个节拍来控制,而时钟就是这个节拍。
  5. 外设--外设就是各种定时器(用来统计时间),串口(用来进行通信),ADC(模拟信号转数字信号,单片机内部是基于数字信号的,用于输入模拟信号),DAC(数字转模拟,用于输出模拟信号),GPIO(就是IO口,用于输出信号),PWM(用于控制输出PWM信号)等,除了系统核心外的都统称为外设,还有一些厉害的单片机,还具备有以太网

下图是作者对于单片机内部的注释,分为三部分,分别是系统核心,外设,时钟

专用控制器单片机的开发(浅谈工业控制领域领头羊--单片机)(5)

51内核单片机内部图

只要我们理解单片机内部的每一部分的作用,再配合单片机的数据手册对于单片机的使用就会变得信手掂来。好了,因篇幅有限,单片机就先说到这里了,之后可能要写一下关于如何编写代码操作单片机的内容,快来关注我吧,一起学习,一起进步,谢谢大家的阅读!

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