名词解释-单片机原理与应用实例

前面讲到的各种单片机的电路组成基本一样，都是由CPU、RAM、ROM、I/O接口等电子集成电路组成的。为了便于理解与记忆这些名词，可以用如图1-3所示的简易画法来说明单片机各部分电路的特点、功能与连接关系。

图1-2 单片机典型结构图

1.单片机的核心部件CPU

CPU是Central Processing Unit的缩写，直译是中央处理器。在单片机中CPU也常称为MPU，这是Microprocessor Unit的缩写，直译是微处理器。通常中央处理单元CPU集成在一块芯片上，是整个单片机系统的核心，具有运算能力和控制能力。需要说明的是，单片机中的CPU只是单片机芯片中的一部分集成电路。

CPU主要由运算器和控制器组成。其中运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，它的任务是对信息进行加工处理；控制器负责从存储器中取出指令，进行译码，发出控制信号，协调各部分正常工作。这里要记住的是，所有计算机CPU处理的信息都是二进制数。这些二进制数通过数据总线（DB）由ROM、RAM、I/O接口电路送入CPU。

2.存储器ROM和RAM

存储器是存放数据及程序的功能部件，是单片机中非常重要的组成部分。在单片机系统中，存储器按其所处的位置，分为外部存储器和内部存储器。外部存储器简称外存，主要是各种大容量的磁盘存储器、光盘存储器等。这类存储器的存储容量大，但存取速度较慢。内部存储器简称内存，主要是能与CPU直接进行数据交换的半导体存储器。这类存储器的存储容量比外存小，但存取速度快。按访问方式可分为ROM和RAM。

ROM是Read Only Memory的英文缩写，其直译是只读存储器。单片机系统中必须要有ROM。ROM里存放不变的数，如固定的程序和一些程序中用的常数。ROM的工作特点是在单片机工作过程中只能读，不能写，也就是CPU只能从ROM中取出信息，而不能在ROM中随机存放信息。ROM中的内容一般只能在设计、开发时一次性写入。ROM的另一工作特点是在断电后仍能保持数据，这样才能保证单片机在断电后不会丢掉已有的程序。

RAM是英文Random Access Memory的缩写，直译是随机访问的存储器，或随机存取存储器，这种存储器在单片机运行时，不仅可以从中读出数据，还可以写入数据。“访问”是计算机常用的术语，是指单片机的CPU对存储器进行读或写数据的操作过程。单片机中也必须有RAM，用来在单片机运行时存放各种临时的数据信息，这些数据在开机时可以随时写入、修改与取用，关机后，RAM中的数据信息就会全部消失。(www.xing528.com)

这里再强调一下，ROM、RAM中的二进制数信息都是为CPU服务的，通过数据总线（DB）送入CPU，所以ROM、RAM都必须通过数据总线（DB）、地址总线（AB）、控制总线（CB）三总线与CPU连成一体。

图1-3 微型计算机组成示意图

3.I/O接口电路

I/O是Input＆Output的英文缩写，其直译是输入/输出接口，就是单片机的对外输入/输出数据接口电路。“接口”是计算机常用的术语，也往往直译为“界面”。I/O接口电路也是单片机中必须要有的电路，是单片机的CPU与外部电路或设备沟通时所必需的过渡电路，以实现外部设备与主机之间的连接和信息交换。另外，外部设备与CPU之间的逻辑电平、速度、时序、驱动能力等都有很大的差别，必须通过I/O接口电路解决它们之间的匹配问题。

这里要记住的是，计算机CPU只能处理二进制数，因而CPU通过I/O接口所能接受的外部输入信息必须是二进制数；CPU向I/O接口输出到外部电路或设备的信息也只能是二进制数。当然，CPU也是通过DB与I/O接口电路交换二进制数的，所以I/O接口也必须通过DB、AB、CB三总线与CPU连成一体。

4.总线

总线是微型计算机各种电路器件或芯片间的通道，是用来相互传送数字信息的公共通道，它的英文词是Bus，意思是总线在计算机中的作用就像是公共汽车，其上下的“乘客”则是各种电路器件间传送的信息。对于单片机而言，总线是单片机芯片中CPU与ROM、RAM、I/O接口等电路之间的内部连线，也称内部总线。

各个器件共同享用这些总线，所有器件的数据线全部接到公用的线上，即数据总线（Data Bus，DB），当有两个器件同时送出数据时，需要通过控制线进行控制，使器件分时工作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有多个器件同时接收），这些控制线被称为控制总线（Con_- trol Bus，CB）。在单片机内部或者外部存储器及其他器件中有存储单元，这些存储单元要被分配地址才能访问，分配地址当然也是以电信号的形式给出的，这些传送地址电信号的线被称为地址总线（Address Bus，AB）。