【单片机-序幕】笔记1

【单片机是什么？】

了解单片机之前，我们先了解计算机。

计算机内部

计算机主要有这几个部位组成：中央处理单元CPU（进行运算、控制）、随机存储器RAM（数据存储）、存储器ROM（程序存储）、输入/输出设备I/O（串行口、并行输出口等）。在个人计算机（PC）上这些部份被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。

单片机外观

而在单片机中，这些部份全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如模拟量/数字量转换（A/D）和数字量/模拟量转换（D/A）等。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。

【单片机有什么用？】

看了上面的图片和文字介绍，似乎还是有点不理解，别灰心，这很正常。

因为一个应用型的东西，没有在一个具体的应用场景中去观察理解，你是很难想像出它到底有什么用的。所以，在学习一 门技术或设计一个系统前，先对技术或系统的整体进行感性认识大有裨益。这样的认识可以让我们很快爬到巨人的肩膀之上，而不是在一开始就被单片机硬件结构或指令折磨。

第一个：冰箱中的单片机

冰箱基本上都见过和用过，在它的里面呢，就存在一个单片机，那么一个小小的单片机是如何控制着冰箱工作的呢？

当然了，不能为了研究这个把家里的冰箱拆开吧。所以我们就找了一个冰箱内部控制的一个系统图来研究。

单片机与冰箱

如图 1-1 所示为电冰箱的系统结构框图。用户通过控制面板上的温度设置按钮设定冰箱内的温度，比如 5℃。单片机接收冰箱箱体内温度传感器实测的冰箱内温度，比如 9℃，并驱动显示器显示出测试。很明显，冰箱箱体内的温度（9℃）高于设定温度（5℃），如果再不降温，冰箱里的牛奶恐怕很快就会变质。于是，单片机启动压缩机开始制冷，降低箱体内温度。当温度传感器所测温度降到 5℃时，单片机就关闭压缩机。

图 1-1 中箭头方向表示了“谁”给“谁”传送信号，比如温度传感器向单片机传递温 度信号，所以箭头指向单片机；又比如单片机向压缩机传递启动/停止信号，所以箭头指向 压缩机。可以想象，在许多家用电器中，都会有单片机这个“管家婆”在不断接收信号并 发出控制指令，以协调各个机构有序工作，实现整体功能。

第二个：电磁炉中的单片机

同样我们先来看看电磁炉的内部系统图。

电磁炉与单片机

如图 1-2 所示，它可以通过加、减按钮设定加热温度。每次按下加按钮时，指示灯向右跳一位，表示设定温度升高。同时驱动电路向电磁线圈输出更大的功率以提高加热温度。如果每次按下减按钮时，指示灯向左跳一位，表示设定温度降低，驱动电路减小输出功率以降低温度。

加、减按钮按下时向单片机送入相应的信号，单片机根据这个信号判断我们控制温度的意图。4个温度指示灯分别被单片机控制着，提高温度时熄灭当前的指示灯并点亮相邻右侧的指示灯，同时向驱动电路输出增加输出功率的信号。

【总结：】看了上面两个案例，我们应该大概知道单片机有什么用了吧。之后在找一些生活中的其它案例来研究。

简单点来说，单片机就相当于我们的大脑，最简单的一个例子就是我们过马路，眼睛左右环视看看有没有车，视觉信号输入大脑。大脑判断如果没有车，就快速穿过马路。这里，眼睛就是输入设备，大脑相当于单片机，双腿就是输出设备。和人体一样，单片机系统的生命也就体现在接收输入信号，经过分析和判断后，控制输出设备执行操作。

图 1-2 中，相对单片机来说，加、减按钮是输入设备，因为它们把用户的按钮操作“告诉”单片机，信号从按钮进入单片机；4 个指示灯为输出设备，因为它们在单片机的控制下指示状态，电磁线圈的驱动电路也是这样，信号从单片机出发。

于是可归纳电磁炉系统的输入、输出设备如下。
• 输入设备（箭头指向单片机）：加、减按钮。
• 输出设备（箭头指向设备）：4 个指示灯、电磁线圈的驱动电路。

找准输入输出设备，我们就很好理解单片机系统了，当然单片机具体是如何来控制的我们需要等到往后深入学习才能了解，通过这样的案例，对于单片机系统和工作我们应该有了一个初步的认知了。