单片机实现原理,单片机工作原理简短

首页 > 数码 > 作者:YD1662024-05-01 05:24:17

当锁存器-1控制G为有效信号时,D的输入传到到锁存器-2的输入,但是此时锁存器-2的控制信号不是有效的,所以锁存器-2的输出Q没有改变;当锁存器-1的控制G变为无效,锁存器-2的控制信号变为有效,锁存器-2的输出Q就改变了,也就是触发器的D输入传到了Q,并且D没有输入就一直不变。

时序电路

我们再来看看1—100的累加过程,如果寄存器-1和寄存器-2的存储速度不一样,或者运算单元取数不协调,也就是寄存器-2没来得及存储,或者寄存器-1还没取出下一个参与运算的数字,则此次的运算就会就会出错,又会影响到下一次的运算,这个影响会无限放大到之后的结果,并且单片机还有很多外设需要同步运行,这时就需要一个统一指挥来同步各个部分的行动,什么时候该做什么,做到哪一步了。

单片机实现原理,单片机工作原理简短(13)

这个指挥就是时钟。时钟电路产生脉冲信号给电路,可以认为给一次脉冲信号,单片机各个部位就动一下,电路就刷新一下,这就做到了行动统一。前面的D锁存器,D触发器G输入端就是时钟脉冲信号输入,控制G输入信号,进而控制Q的输出,或者记住Q值。这是内存最初的样子。

到此,我们知道了寄存器就是一种时序逻辑电路,但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的,用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。

一个锁存器或触发器能存储1位二进制数,所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器,一般有8位寄存器、16位寄存器等。它被广泛的用于各类数字系统和计算机中。

- 运行程序 -

有了前面的铺垫,我们来分析一下,代码从是怎么被单片机识别的,并转换成功能输出的。

首先工程师把代码逻辑写好,再编译成单片机的可执行程序,这个可执行程序实际上就是变成由0,1组成的按一定规律排列好的二进制数,再用烧录器写进单片机。

单片机内部就是由我们前面学的门电路的各种组合,门电路也由半导体器件构成,这些半导体PN结是一种特殊的熔丝。空白的单片机内部是矩阵排列的熔丝,在烧录过程,程序中0的地方就熔断,1的地方就导通。烧录好之后,单片机就有了逻辑功能。

执行程序过程:从程序存储区读取程序指令——分析指令——执行指令。

读取指令:就是根据程序计算器(PC)的地址取出相应的指令,送到指令寄存器。

分析指令:将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码,分析其指令性质。如指令是我们之前的加法运算中的取加数,则寻找加数的地址。

执行指令:无非是把一条二进制代码,转换成数字信号(高低电平),操作逻辑门电路,就像我们的加法器一样输入输出。把经过逻辑门运算的结果输出,把单片机的相关引脚电平输出高或低。

也就是单片机上电开机,单片机处于初始状态,可以认为初始状态中程序计算器(PC)就有了第一个指令地址,在时序电路作用下,送到指令寄存器,分析指令,执行指令,输出功能,如此循环。单片机就这样自动进入执行程序过程。

当然单片机运行的过程是很复杂的,这里只是个人简单的理解,总结。

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