微控制器是單芯片微計算機，將微計算機的主要部件集成在一個芯片上。該微控制器誕生于1970年代中期。經過20年的發展，其成本越來越低，性能越來越強大，這使其在各個領域和各個領域都得到應用。例如，電機控制，條形碼閱讀器/掃描儀，消費電子產品，游戲設備，電話，HVAC，樓宇安全和訪問控制，工業控制和自動化以及白色家用電器（洗衣機，微波爐）。本文主要介紹微控制器的應用和工作原理，包括微控制器的類型；微控制器和微處理器之間的區別；或世界頂級微控制器制造商等。

根據Wiki，微控制器（或微控制器單元的MCU）是位于單個集成電路上的小型計算機。用現代術語來說，它類似于片上系統或SoC，但不如后者復雜。SoC可能包括微控制器作為其組件之一。微控制器包含一個或多個CPU（處理器內核）以及存儲器和可編程輸入/輸出外設。鐵電RAM，NOR閃存或OTP ROM形式的程序存儲器通常也包含在芯片上，以及少量RAM。與個人計算機或其他由各種分立芯片組成的通用應用中使用的微處理器相比，微控制器是為嵌入式應用而設計的。單片機用于自動控制的產品和設備，例如汽車發動機控制系統，植入式醫療設備，遙控器，辦公機器，設備，電動工具，玩具和其他嵌入式系統。與使用單獨的微處理器，存儲器和輸入/輸出設備的設計相比，通過減小尺寸和成本，微控制器使數字控制更多的設備和過程變得經濟。混合信號微控制器很常見，集成了控制非數字電子系統所需的模擬組件。

微控制器功能

微控制器具有以下幾個主要功能：

（1）可靠性好。由于微控制器的各種功能部件都集成在芯片上，特別是存儲器集成在芯片上，布線短，數據大部分在芯片內部傳輸，不易受到外界干擾，增強了抗干擾能力強，使系統運行更加可靠。因此，可靠性顯然優于一般的通用CPU系統。

（2）強大的控制功能。為了滿足工業控制的要求，通用微控制器的指令系統具有豐富的條件分支轉移指令，I / O端口的邏輯運算和位處理功能。通常，微控制器的邏輯控制功能和運行速度高于相同級別的CPU。

（3）易于擴展。有許多三個總線和用于擴展的并行，串行輸入/輸出引腳，很容易形成各種尺寸的計算機應用系統。

（4）通用微控制器中沒有監控程序或系統管理軟件，開發需要相應的仿真系統。

單片機類型

微控制器可分為兩大類：普通單片機和數字信號處理單片機（DSP）。

根據字長，目前常見的單片機是4到32。功能強弱，適合不同場合。世界上大多數最大的半導體公司都有自己的微控制器。

單片機8051

它是一個40引腳微控制器，其Vcc為5V，連接到引腳40，而Vss的引腳20保持為0V。并且有P1.0-P1.7的輸入和輸出端口，并且具有開漏功能。Port3具有其他功能。引腳36處于開漏狀態，引腳17內部在微控制器內部上拉晶體管。當在端口1上應用邏輯1時，則在端口21上獲得邏輯1，反之亦然。微控制器的編程非常復雜?；旧?，我們用C語言編寫一個程序，然后將其轉換為微控制器可以理解的機器語言。RESET引腳連接到與電容器相連的引腳9。當開關接通時，電容器開始充電并且RST為高。向復位引腳施加高電平將使微控制器復位。如果我們對該引腳施加邏輯零，程序將從頭開始執行。

8051的存儲器架構

8051的存儲器分為兩部分：程序存儲器和數據存儲器。程序存儲器存儲正在執行的程序，而數據存儲器臨時存儲數據和結果。8051已在多種設備中使用，主要是因為它易于集成到設備中。微控制器主要用于能源管理，觸摸屏，汽車和醫療設備。

8051的數據存儲器

8051微控制器的引腳說明

引腳40：Vcc是+ 5V DC的主要電源。

針20：Vss –表示接地（0 V）連接。

引腳32-39：稱為端口0（P0.0至P0.7）用作I / O端口。

Pin-31：地址鎖存使能（ALE）用于解復用端口0的地址數據信號。

針30：（EA）外部訪問輸入用于啟用或禁用外部存儲器接口。如果沒有外部存儲器要求，則此引腳始終保持高電平。

引腳29：程序存儲使能（PSEN）用于從外部程序存儲器讀取信號。

引腳21-28：稱為端口2（P 2.0至P 2.7）–除了用作I / O端口外，高階地址總線信號還與該準雙向端口復用。

引腳18和19：用于連接外部晶振以提供系統時鐘。

引腳10 – 17：此端口還具有其他功能，例如中斷，定時器輸入，用于外部存儲器與讀寫接口的控制信號。這是具有內部上拉功能的準雙向端口。

針腳9：這是一個RESET針腳，用于在單片機正在工作或開始應用程序啟動時將8051單片機設置為其初始值。必須在兩個機器周期內將RESET引腳設置為高電平。

引腳1 – 8：此端口不具有任何其他功能。端口1是準雙向I / O端口。

微控制器嵌入設備內部，以控制產品的動作和功能。因此，它們也可以稱為嵌入式控制器。它們運行一個特定的程序，專門用于一項任務。它們是具有專用輸入設備和小型LED或LCD顯示輸出的低功率設備。微控制器可以從他們控制的設備中獲取輸入，并通過將設備信號發送到設備的不同部分來保持控制。電視的微控制器就是一個很好的例子。它從遙控器獲取輸入，并在電視屏幕上輸出其輸出。

像傳統計算機一樣，微控制器依靠不同的功能來完成其工作。這些功能包括：

內存

RAM用于存儲數據以及微控制器工作時創建的其他結果。但是，一旦切斷微控制器的電源，它就不會永久存儲數據，并且其內存也會丟失。 RAM包含一個特殊功能寄存器（SFR）。這是微控制器制造商提供的預先配置的內存。它控制串行通信和模數轉換器等特定電路的行為。

只讀存儲器

微控制器作為程序執行的特殊任務存儲在ROM（只讀存儲器）中，永遠不變。 ROM使微控制器知道某些動作應觸發特定的響應。例如，ROM使電視的微控制器知道按下頻道按鈕會改變屏幕上的顯示。 ROM中存儲的程序大小取決于ROM的大小。一些微控制器以外部芯片的形式接受ROM的添加，而另一些則帶有內置ROM。

程序計數器

程序計數器允許小型計算機基于一系列不同的編程指令來執行程序。每當執行一行指令時，程序計數器就會增加1。這有助于在代碼行中跟蹤柜臺的位置。

輸入和輸出

與通過鼠標或鍵盤控制的計算機不同，微控制器具有通過輸入和輸出與人進行交互的獨特方式。微控制器上的典型輸入和輸出設備包括LED顯示屏，開關和確定濕度，溫度和光照水平的傳感器。大多數嵌入式系統不具有用于直接人機交互的屏幕或鍵盤。取而代之的是，微控制器具有多種輸入和輸出引腳或GPIO，它們被配置用于不同的輸入和輸出設備。

例如，您可以將一個引腳配置為通過感測溫度工作的微控制器上的輸入，而將另一個引腳配置為輸出并連接至自動調溫器，該自動調溫器根據預先設置觸發空調或加熱器的開和關。設定溫度范圍。輸入和輸出動力學完全是機器對機器的，不需要直接的人工交互即可做出決定。
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