拥有电子器件电路和数据电路的基本知识，就可以开始学习嵌入式操作系统的关键元器件-单片机。从当期刚开始大家将为大伙儿详细介绍单片机的基本知识。
在单片机新手入门系列讲座中，最先学习培训单片机的基础组成和原理、及其外场作用电路，随后，挑戰一个具体单片机的运作。
单片机是操纵电子设备的人的大脑
目前，大家日常生活的很多家用电器都应用了单片机。比如：手机上、电视、电冰箱、全自动洗衣机、及其按住电源开关，LED就闪动的小孩玩具。那麼，单片机在这种家用电器中到底干了些什么？
单片机是这种家用电器姿势的重要，是指引硬件配置运作的。比如：接受按键或功能键的键入数据信号，依照事前编完的程序流程，指引电机和LCD的外场作用电路姿势。
那麼，单片机是怎样组成的呢？（图1）
单片机是由CPU、运行内存、外场作用等一部分构成的。假如将单片机比成人，那麼CPU是承担思索的，运行内存是承担记忆力的，外场作用等同于视觉效果的感观系统软件及操纵手和脚姿势的中枢神经系统。
图1：单片机的组成因素
虽然大家说CPU等同于人脑，可是它却不可以像人脑一样，能有目的的、自发性的思索。CPU只有先后载入并实行事前储存在运行内存中的指令组成（程序流程）。自然CPU实行的指令并并不是“行走”、“发言”等难度很大指令，只是一些比较简单的指令，象从运行内存的某一地区“获取数据”或把某一数据信息“载入”运行内存的某一地区，或做加减法、加法和逻辑性运算这些。殊不知这种简易指令的组成，却能完成很多繁杂的作用。
会思索的CPU
使我们从CPU的组成来掌握它的功效吧。（图2）
图2：CPU的功效
◇程序计数器
CPU载入指令时必须了解要实行的指令储存在运行内存的什么位置，这一位置信息称之为详细地址（等同于住址）。程序计数器（PC）便是储存详细地址的寄存器。一般，PC是按1增长设计方案的，换句话说，当CPU实行了0000详细地址中的指令后，PC会全自动加1，变为0001详细地址。每实行一条指令PC都是会全自动加1，偏向下一条指令的详细地址。可以说，PC决策了程序运行的次序。
◇指令解码电路
指令解码电路是讲解从运行内存中载入的指令的含意。运算电路是依据解码結果实际操作的。准确地讲，指令解码电路便是我们在“数据电路新手入门（2）”初中过的解码电路，只不过是电路构造略微繁杂些，因此，指令解码电路的原理就是以被抽象化（被数据加密）的指令中，复原指令。
◇运算电路
运算电路也称之为ALU（Arithmetic and Logic Unit），是进行运算的电路。能开展加减法、加法等算数运算、也可以开展AND、OR 、BIT-SHIFT等逻辑性运算。运算是在指令解码电路的操纵下开展的。一般运算电路的组成都非常复杂。
◇CPU內部寄存器
CPU內部寄存器是储存临时性信息内容的场地。有储存运算值和运算結果的通用性寄存器，也是有一些独特寄存器，例如储存运算标示的标示寄存器等。换句话说，运算电路开展运算时，并并不是在运行内存中立即运算的，只是将运行内存中的数据信息拷贝到通用性寄存器，在通用性寄存器中开展运算的。
CPU的原理
使我们根据一个实际运算3 4，来表明CPU的操作流程吧。
假定储存在运行内存中的程序流程和数据信息以下。
◇流程1：当程序流程强制执行时，CPU就载入当今PC偏向的详细地址0000中的指令（该实际操作称之为指令载入）。历经解码电路讲解后，这条指令的意思是“载入0100详细地址中的內容，随后，储存到寄存器1”。因此CPU就实行指令，从0100详细地址中获取数据，存进寄存器1。
寄存器1： 0→3（由0变成3）
因为实行了1条指令，因而，PC的值变成0001
◇流程2：因为PC的数值0001，因而CPU就载入0001详细地址中的指令，经解码电路解码后，CPU实行该指令。随后PC加上1。
寄存器2：0→4（由0变成4）
PC：0001→0000
◇流程3：因为PC的数值0002，因而CPU从0002详细地址中载入指令，赠给指令解码电路。解码結果是：将寄存器1和寄存器2求和，随后将結果存于寄存器1。
寄存器1：3→7
PC：2→3
因此3 4的結果7被存于寄存器1，加减法运算完毕。CPU就这样，先后解决每一条简易的指令。
能记忆力的运行内存
运行内存是单片机的记忆力设备，关键记忆力程序流程和数据信息，大致分成ROM和RAM两类。
◇ROM
ROM（Read Only Memory）是写保护运行内存的通称。储存在ROM中的数据信息不可以删掉，也不会因关闭电源而遗失。ROM关键用以储存可执行程序与在程序运行中维持不会改变的参量。
大部分瑞萨 （Renesas）的单片机都用闪存芯片做为ROM。这是由于闪存芯片不但能够象ROM一样，即便待机也不会遗失数据信息，并且还容许改动数据信息。
◇RAM
RAM（Random Access Memory）是可任意读/写运行内存的通称。能够随时随地读写能力数据信息，但待机后，储存在RAM中的数据信息也随着消退。关键用以储存程序流程中的自变量。
在单芯片单片机中（*1），经常用SRAM做为內部RAM。SRAM容许髙速浏览，可是，内部构造太繁杂，难以完成密度高的集成化，不宜作为大空间运行内存。
除SRAM外，DRAM也是普遍的RAM。DRAM的构造较为非常容易完成密度高的集成化，因而，比SRAM的容积大。可是，将髙速逻辑性电路和DRAM安裝于同一个芯片上比较艰难，因而，一般在单芯片单片机中非常少应用，大部分全是作为外场电路。
（*1）单芯片单片机就是指：将CPU，ROM，RAM，震荡电路，计时器和串行通信I/F等集成化于一个LSI的微控制器。单芯片单片机的基本上再配备一些系统软件的关键外场电路，而产生的规模性集成化电路称之为系统软件LSI。
“为什么要应用单片机……”
为何许多 电气设备必须应用单片机呢？
使我们用一个照亮LED的电路为例子，来表明。如图所示3所显示，不应用单片机的电路是一个由LED，电源开关和电阻器组成的简易电路。
图3：不安裝单片机的LED电路
应用单片机的电路如图16所显示。
图16：安裝单片机的LED电路图
很显而易见，应用单片机的电路要繁杂得多，并且设计方案电路也要花销活力与资金。好像应用单片机并没什么优势。可是，如今得出结论还不留后路。
如果我们让这一电路做一些非常复杂的实际操作，会怎么样呢。比如：假如期待LED在按住电源开关后，历经一段时间再照亮或灭掉，那麼，针对安裝有单片机的电路而言，只需变更单片机中的程序流程就可以了，并不需变更原电路。另一方面，针对沒有单片机的电路而言，就务必在元电路中添加计时器IC，或是用规范逻辑性IC和FPGA组成逻辑性电路，才可以完成这一作用。
换句话说，在变更和加上新作用时，含有单片机的电路显而易见更为非常容易完成。这更是电气设备应用单片机的缘故。单片机可简直个便捷的物品哦！
