运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，并且，一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。
控制器
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有：
(1) 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。
(2) 对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作。
(3) 指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。
微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备连接。
主要寄存器
（1）累加器A
图1-2 单片机组成框图
累加器A是微处理器中使用最频繁的寄存器。在算术和逻辑运算时它有双功能：运算前，用于保存一个操作数；运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。
（2）数据寄存器DR
数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送（写）或取（读）数据的暂存单元。它可以保存一条正在译码的指令，也可以保存正在送往存储器中存储的一个数据字节等等。
（3）指令寄存器IR和指令译码器ID
指令包括操作码和操作数。
指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存中取到数据寄存器中，然后再传送到指令寄存器。当系统执行给定的指令时，必须对操作码进行译码，以确定所要求的操作，指令译码器就是负责这项工作的。其中，指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。
（4）程序计数器PC
PC用于确定下一条指令的地址，以保证程序能够连续地执行下去，因此通常又被称为指令地址计数器。在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址（即程序的首地址）送入PC，使它总是指向下一条要执行指令的地址。
（5）地址寄存器AR
地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存与CPU之间存在着速度上的差异，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存读/写操作完成为止。显然，当CPU向存储器存数据、CPU从内存取数据和CPU从内存读出指令时，都要用到地址寄存器和数据寄存器。同样，如果把外围设备的地址作为内存地址单元来看的话，那么当CPU和外围设备交换信息时，也需要用到地址寄存器和数据寄存器。
1.3单片机发展史
1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一 。
1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器 ）其中4004包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。
1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。
1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。
主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。
1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。
1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。
Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。
20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。
展。
第2章 单片机学习应用
2.1单片机的硬件特征
1、单片机集成度高。单片机包括CPU、4KB容量的ROM（8031 无）、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口。
2、系统结构简单，使用方便，实现模块化;
3、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障;
4、处理功能强，速度快。
2.2单片机工作过程
单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。
程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC之中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。
2.3单片机学习
单片机学习是很难的，不能速成，你必须承认这一点，有些号称能帮你从入门到精通，那些大多都是牛皮膏药，基本上讲的都是些入门的东西，市面上的讲单片机的书本内容基本上八九成是一样的。学习单片机的视频，八九成一样，不同的人讲的，主讲人的水平高低不同。
而正真高深的单片机程序处理，你在网上基本上找不到，偶尔能有那么一两个高手把自己的一点点心得分享出来，也许你半天都不能领悟其真谛。
正真的高手是这么炼成的？唯有自己日积月累，不断坚持、思考读成熟的程序，加上自己对程序的悟性，等到2到3年方可有所造诣。
1、首先我们来谈谈C基础，单片机程序开发，基本上用的是C语言，你的 语言学的怎么样了，对于关键词的使用是否已经融会贯通了，对于语法规则是否已经掌握。这是一门实践行的知识，没有实践你的C语言等于0，他的功能可不是书上那些例子，输个数做个加减乘除把结果输出。利用他的关键字及语法规则，勾画出无限的生产力。对于C语言的基础知识你要达到那种水平了，当你的想法出现的时候，功能要求已有，你能立刻用C语言描绘出来。C语言只是工具，实现我们的想法的工具，对于工具的使用要信手拈来，例如：把一个字节数据高底位一一兑换、把脉冲数转换为时间及检测出按键的连续两次按下等等，看到问题的时候具体的实现代码在老海呈现了没。
2、工具用熟了以后，我们该学习什么了了？对语法熟练以后就应该重点学习程序设计的方法，请大家分清两个概念，C语言只是工具，会C语言并代表你会设计程序，程序设计能力可分为，首先是能将复杂的功能要求拆分为若干个细小功能，用C语言描述实现，再将这些小功能用你的C语言工具串起来组成我们所需要的复杂功能。整个过程下来C语言都只是实现你想法的工具。看到这里你是否还敢用“玩”、“精通”来形容单片机吗，当真正进入单片机殿堂的时候你会感觉这是一个浩瀚无边的宇宙，你会越发感觉自己的渺小，只有更好，没有最好。总结几点个人的学习的经验：C语言与程序设计的学习是相辅相成的，他们共同进步，就如同你的两只脚，谁都不能超过谁很远。学习单片机之前请先学习C语言，请不要相信什么零基础也能学好，至少20天，要把基础知识掌握，在进入单片机学习，视频网上一大把，学会操作基础模块，在这个阶段你可以在网上寻找知识学习，将你开发板的模块程序都练一遍。当你开发板学完了， 这个时候该这么办了，这就是我今天重点要的。如果你就是浅尝辄止，那么你可以说自己入门了，如果你想有所造诣那么你还远着了，对于走过了这个阶段以后，我对我的学生的要求就是“背程序”，就如同别人学习英语背文章增强语感。我说所的“背程序”，并非死记硬背，属于一种重复强化训练，围绕几个主题，①、按键读取；②、数码管显示（重复计算显示代码） ；③、LCD1602液晶显示；④、AT24C02读写；⑤、DS1302读写；⑥、DS18B20读写。每个项目从建工程到下载成功在20分钟以内，最好练到在10分钟左右。对于代码需要精简而又有内涵，当你做好以后能增强你的语感及常规程序设计能力。最后以同样的方式训练一个综合项目——多功能数字钟，这个项目可能需要一个上午才能做好。这个过程的目的很简单，增强C语言工具的使用能力，在单片机编程这块，对于基础模块的程序设计能力，完成从感觉自己什么都懂，可要写点什么东西时又不知如何下手到实现一些简单功能程序能迅速写出来的转变。这个方式枯燥乏味但是效果还可以，可以借鉴借鉴。完成了上述工作，紧接着多练习综合项目，这个时候这能靠自己，学程序没有别的，只能多练，多想。用你的开发板编写：计算器、电子日历、电子密码等各类能把你开发板上的资源综合起来用的程序。假想就是在做项目，要对自己提出苛刻的功能要求，切记不多说差不多了，要做到完美。
再往下走，完美要回过头学习单片机原理，去学习汇编，学习单片机的运行原理对你编程有极大的帮助，再把你的C语言书拿出来，细细的看前几章节，是时候该去看看指针了。在程序中简单的使用指针。就这样往下练吧，估计至少得年吧时间。再往下走，你应该去研究指针了，将指针应用到你的程序当中，它可以给你解决以往你所遇到的很棘手的问题。讲到指针，该想到结构体了，我们应该去学习链表了，我们要将简单数据结构应用到单片机了。这个期间你如果能去学习在操作系统上的编程是很有必要的。如在VC上做简单功能界面，Linux系统编程。这可以让你看看别人优秀代码，从中吸取经验，就算看不到源代码，也可以从别人的函数所具备的功能上思考的自己的函数设计，改善自己的函数，我的很多函数功能设计方式就是这么来的。
差不多又是一年时间过去了。真心希望你坚持下来了，到这个时候你基本上已经能独立解决很多问题了。这个时候我们该去学习什么了了，该去学习“易经经”——C语言描述数据结构与算法分析。在程序的世界里，它就是最高的内功心法，能在里面学的一招半式，就可以行走江湖了。这本书目前我也只是研究过几个章节，在这里面你会看到操作系统的具体实现，文件系统的设计思想等等，各类大型程序设计设计思想。
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