什么是單片機，從工作原理上講，單片機就是一種微型計算機，是一種“程序存儲式”計算機。它是在一塊硅片上集成了中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM或EPROM）、定時(shí)/計數器以及各種I/O接口，也就是集成在一塊芯片上的計算機。
   在現在的社會(huì )生活中，可以說(shuō)“單片機”無(wú)處不在，象全自動(dòng)洗衣機、空調、工業(yè)自動(dòng)控制等方面都是在內置“單片機”的情況下實(shí)現的。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，“單片機”以越來(lái)越和我們的生活息息相關(guān)。
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1。在上圖中AT89C51/C52一塊芯片就包括：中央處理器CPU、隨機數據存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM）、定時(shí)/計數器；AT24C02為外接數據存儲器，用來(lái)存放程序運行時(shí)需保存的數據或用戶(hù)設定的參數，掉電后不會(huì )丟失可保存10年；MAX232為串行通信轉換接口可直接接PC串口，用于做通信實(shí)驗；J4為外接溫度傳感器 DS18B20用，用于采集溫度實(shí)驗；J3可接紅外線(xiàn)一體化接收頭；J7為無(wú)線(xiàn)接收實(shí)驗接口（或用于液晶LCD擴展接口或外接記數等擴展輸入），用于接收（PT2262）無(wú)線(xiàn)遙控發(fā)射器的信號，可控制相應繼電器輸出。

 2。單片機內部結構：
    
    微處理器（CPU）主要由：運算器、數據總線(xiàn)、控制器組成。運算器內部我們不去細研究只要知道組成，關(guān)鍵是如何控制它使用它，而我們能操作的只有累加器A、寄存器B、程序狀態(tài)字寄存器PSW；而控制器是計算機的指揮中心，如人腦的神經(jīng)中樞，有必要搞清它的組成和原理。
    控制器包括：
   1.指令部件
     包括程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器等；
    程序計數器PC：（Program Counter)
    程序是指令的集合，計算機運行時(shí)，通常按順序執行存放在存儲器中的程序。先由PC指出當前要執行指令的地址，每當該指令取出后，PC的內容自動(dòng)加1（除轉移指令外），指向按順序排列的下一條指令的地址。在正常情況下，CPU按順序逐條地執行指令。如遇轉移指令（JMP）、調用子程序指令（CALL）或返回指令（RET）等，這些指令就會(huì )把下一條指令的地址直接置入PC中。
    程序計數器的位數決定了CPU所能尋址的存儲空間。
    指令寄存器IR（Instruction Register)
    它用來(lái)存放當前要執行的指令內容，它包括操作碼和地址碼兩部分。操作碼送往指令譯碼器；地址碼送往操作數地址形成電路。
    指令譯碼器ID:(Instruction Decoder)
     它是分析指令功能的部件。
    堆棧指示器SP(Stack Pointer)
    堆棧指針是專(zhuān)用的寄存器，堆棧區一般設置在內存單元區RAM。 堆棧中的數據是以“后進(jìn)先出”的結構方式處理的。對于處理中斷、調用子程序非常方便。
    實(shí)現堆棧的方式有兩種，既硬件堆棧和軟件堆棧；常用軟件堆棧。軟件堆棧是開(kāi)辟某一內存區域作為堆棧，如MOV SP，#70H；就是將棧頂設置在70H（相當于門(mén)牌號）單元(注：CPU上電復位后SP的地址為07H單元，應在主程序開(kāi)始時(shí)將SP的地址設置在RAM區的上端如70H），程序運行時(shí)棧頂由CPU的堆棧指針SP自動(dòng)管理，讀者不需搞清原理，但要留有足夠空間便于程序壓棧（PUSH）和出棧 （POP）。如使用中斷時(shí)要注意壓棧和出棧操作。PUSH XX；POP XX；SP指針相應加1或減1。
   2.時(shí)鐘系統
       在微型機中，一般都使用石英晶體振蕩器來(lái)作為CPU的時(shí)鐘脈沖源。計算機的電源一旦通電，脈沖源立即以固定的頻率重復發(fā)出矩行脈沖。兩個(gè)相鄰脈沖前沿的時(shí)間間隔，稱(chēng)為一個(gè)時(shí)鐘周期或T.它是CPU操作的最小時(shí)間單位。由12個(gè)時(shí)鐘周期組成一個(gè)機器周期。一條指令的取出和執行所需時(shí)間稱(chēng)為指令周期。  
       3.數據指針DPTR
     它是一個(gè)16位寄存器，由高位字節DPH和低位字節DPL組成。它的功能是存放16位的地址。作為訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器和外部數據存儲器時(shí)的地址指針。
  4.寄存器區
     單片機8051的內部有兩片寄存器區，一片在片內RAM區的低端，占00-1FH共32個(gè)單元，每8個(gè)單元為一組或一區（用R0-R7表示8個(gè)寄存器），共4組，究竟 用哪一區，由特殊功能寄存器PSW中的RS1，RS0的取值決定，該寄存器區稱(chēng)為工作寄存器或通用寄存器區。另一片在內部RAM的高端，占80H-0FFH共128個(gè)單元，叫特殊寄存器區。這些特殊寄存器的用法以后詳解。

而單片機的所有的工作和運行都是在其一定的時(shí)序和頻率下實(shí)現的，以上介紹是定義式的，只要記住單片機的使用時(shí)如何控制就行了下面詳細講一下，您只要可以理解就行了：

一單片機的時(shí)序

1時(shí)序的由來(lái)

我們已經(jīng)知道單片機執行指令的過(guò)程就是順序地從ROM程序存儲器中取出指令一條一條的順序執行然后進(jìn)行一系列的微操作控制來(lái)完成各種指定的動(dòng)作它在協(xié)調內部的各種動(dòng)作時(shí)必須要有一定的順序換句話(huà)說(shuō)就是這一系列微操作控制信號在時(shí)間上要有一個(gè)嚴格的先后次序這種次序就是單片機的時(shí)序這就好比我們學(xué)校上課時(shí)用的電鈴為了保證課堂秩序學(xué)校就必須在鈴聲的統一協(xié)調下安排各個(gè)課程和活動(dòng)那么單片機的時(shí)序是如何規定的呢接著(zhù)往下看

2時(shí)序的周期

計算機每訪(fǎng)問(wèn)一次存儲器的時(shí)間我們把它稱(chēng)為一個(gè)機器周期它是一個(gè)時(shí)間基準就象我們日常生活中使用的秒一樣計算機中一個(gè)機器周期包括12個(gè)振蕩周期什么是振蕩周期一個(gè)振蕩周期是多少時(shí)間振蕩周期就是振蕩源的周期也就是我們使用的晶振的時(shí)間周期一個(gè)12M的晶振它的時(shí)間周期是多少呢電子技術(shù)過(guò)的朋友應該不難算出T=1/f也就是1/12微秒那么使用12M晶振的單片機它的一個(gè)機器周期就應該等于12*1/12微秒也就是1S

在89C51單片機中有些指令只要一個(gè)機器周期而有些指令則需要兩個(gè)或三個(gè)機器周期另外還有兩條指令需要4個(gè)機器周期這也不難理解你在家擦地板的話(huà)總比擦桌子的時(shí)間要長(cháng)不過(guò)我可是大男子主義很少做家務(wù)的開(kāi)句玩笑如何衡量指令執行時(shí)間的長(cháng)短我們就要用到一個(gè)新的概念指令周期—即執行一條指令所需的機器周期INTEL公司規定了每一條指令執行的機器周期當然這不需要我們非把它記住不過(guò)在這里DJNZ指令我們是要記住的它是雙周期指令執行一次需要兩個(gè)機器周期即2S12M晶振的話(huà)以后我們的實(shí)驗延時(shí)的時(shí)間就應該算出來(lái)了吧是62500*2S=125000S也就是125mS這么大的數字也就0.125S怪不得LED1閃爍的這么快，這延時(shí)的使用以后會(huì )講。。。
二單片機的時(shí)鐘電路
 

內部時(shí)鐘電路：
    在MCS-51單片機的內部有一個(gè)高增益的反相放大器其輸入端為引腳XTAL119腳輸出端為XTAL218腳我們只要在外部接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振就能構成一個(gè)穩定的自激振蕩器它的內部電路的工作原理就不介紹了這里主要講一下電容和晶振的選擇看上面的圖晶振的大小與單片機的振蕩頻率有關(guān)我們到串行接口時(shí)再詳細講解電容的大小影響著(zhù)振蕩器振蕩的穩定性和起振的快速性通常選擇10-30P的瓷片電容或校正電容另外在設計電路時(shí)晶振和電容應盡可能的靠近芯片以減少PCB板的分布電容保證振蕩器工作的穩定性提高系統的抗干擾能力

2 外部時(shí)鐘電路

除了內部時(shí)鐘方式外單片機還可以采用引入外部時(shí)鐘的振蕩方式什么時(shí)候需要采用外部時(shí)鐘方式呢當我們的系統由多片單片機組成時(shí)為了保證各單片機之間時(shí)鐘信號的同步就應當引入唯一的公用的外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖此時(shí)應將XTAL2懸空不用外部脈沖信號由XTAL1引入如上右圖所示這是大蝦們的作品在此就不介紹了