1.1.1 单片机的组成

单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一块芯片上，主要包括微处理器（CPU）、存储器（随机访问存储器 RAM、只读存储器 ROM）和各种输入/输出接口（包括定时器/计数器、并行I/O接口、串行口、A/D转换器，以及脉冲宽度调制器等），如图1-1所示。

1．程序存储器（ROM）

ROM用来存放用户程序，可分为EPROM、Mask OTPROM和Flash ROM等。

EPROM 型存储器编程（把程序代码通过一种算法写入程序存储器的操作）后，其内容可用紫外线擦除，用户可反复使用，故特别适用于开发过程，但EPROM型单片机价格很高。

Mask ROM型存储器的单片机价格最低，适用于大批量生产。由于Mask ROM型单片机的代码只能由生产厂商在制造芯片时写入，故用户更改程序代码十分不便，在产品未成熟时选用此型单片机风险较高。

OTP ROM型（一次可编程）单片机价格介于EPROM和Mask ROM型单片机之间，它允许用户自己对其编程，但只能写入一次。

Flash ROM型单片机可采用电擦除的方法修改其内容，允许用户使用编程工具或在系统中快速修改程序代码，且可反复使用，故一推出就受到广大用户的欢迎。Flash ROM型单片机既可用于开发过程，也可用于批量生产，随着制造工艺的改进，价格不断下降，使用越来越普遍，已成为现代单片机的发展趋势。

2．中央处理器（CPU）

CPU是单片机的核心单元，通常由算术逻辑运算部件ALU和控制部件构成。CPU就像人的大脑一样，决定了单片机的运算能力和处理速度。

3．随机存储器（RAM）

RAM 用来存放程序运行时的工作变量和数据，由于 RAM 的制作工艺复杂，价格比ROM 高得多，所以单片机的内部RAM 非常宝贵，通常仅有几十到几百字节。RAM 的内容具有易失性（也称易挥发性），掉电后会丢失。最近出现了 E2PROM 或 FlashROM 型的数据存储器，方便用户存放不经常改变的数据及其他重要信息。单片机通常还有特殊寄存器和通用寄存器，也属于 RAM 空间，但它们在单片机中存取数据速度很快，特殊寄存器还具有充分发挥单片机各种资源的功效，但这部分存储器占用存储空间更小。

4．并行输入/输出（I/O）接口

通常为独立的双向 I/O 接口，任何接口既可以用做输入方式，又可以用做输出方式，通过软件编程设定。现代单片机的 I/O 接口也有不同的功能，有的内部具有上拉或下拉电阻，有的是漏极开路输出，有的能提供足够的电流可以直接驱动外部设备。I/O 接口是单片机的重要资源，也是衡量单片机功能的重要指标之一。

5．串行输入/输出接口

用于单片机和串行设备或其他单片机的通信。串行通信有同步和异步之分，可以用硬件或通用串行收发器件实现。不同的单片机可能提供不同标准的串行通信接口，如 UART、SPI、I ² C、MicroWire等。

6．定时器/计数器（T/C）

用于单片机内部精确定时或对外部事件（输入信号，如脉冲）进行计数，通常单片机内部有两个或两个以上的定时器/计数器。

7．系统时钟

通常需要外接石英晶体或其他振荡源提供时钟信号输入，也有的使用内部 RC 振荡器。系统时钟相当于PC中的主频。

以上只是单片机的基本构成，现代的单片机又加入了许多新的功能部件，例如模拟/数字（A/D）转换器、数字/模拟（D/A）转换器、温度传感器、液晶（LCD）驱动电路、电压监控、看门狗（WDT）电路、低压检测（LVD）电路等。此时的单片机才属于真正的单片化，内部的RAM和ROM的容量也越来越大，ROM寻址空间甚至可达64KB，可以说，单片机发展到了一个全新的阶段，应用领域也更为广泛，许多家用电器均走向利用单片机控制的智能化发展道路。 f+gOzk6xWGProVkOhExo8eCQPQiWagmaoWUE5ER9PWAkwvwJv+T7wr1bTsuAYZ7O