单片机，全称单片微型计算机（Single-Chip
Microcomputer），也常被称为微控制器（Microcontroller
Unit，MCU）。它是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术，将具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能部件集成在一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。
单片机能做什么
单片机的使用领域已十分广泛几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，在智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
1、在智能仪器仪表中的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2、在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管芯片理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3、在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4、在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5、在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6、在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。
在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。
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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（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一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到的地址号，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。
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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赋以程序中条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在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。
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如果你熟悉C语言中的这些工具，那你就能更好地解决问题。比如，数据类型就像是不同种类的材料，变量和常量就像是存储数据的容器，控制语句就像是编程的指令，操作符就像是数学中的符号，数组就像是列表，指针就像是内存中的地址，结构体就像是数据的结构化表示，枚举和联合则是更高级的数据类型，动态内存管理就像是内存的分配和释放，文件操作就像是读写文件，预处理则是编译前的准备工作，标准库则是提供了一些常用的功能。
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单片机主要由以下6个部分构成
1. 中央处理器（CPU）
中央处理器是单片机的核心部件，类似于人脑中的思考和决策中心。CPU负责执行程序指令，进行算术和逻辑运算，以及控制单片机内部各个部件的工作。CPU的性能直接决定了单片机的运算能力和处理速度。
2. 存储器
单片机的存储器包括程序存储器（ROM/EPROM/EEPROM/FLASH等）和数据存储器（RAM）。程序存储器用于存储程序代码，而数据存储器则用于存储程序运行过程中产生的各种数据。
a.程序存储器：用于存储单片机运行所需的程序代码，常见的存储器类型有掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）和电可擦除可编程ROM（EEPROM）等。随着技术的发展，FLASH存储器因其可擦写、可重复编程的特性，逐渐成为了单片机程序存储器的主流选择。
b.数据存储器：用于在程序运行过程中存储临时数据或中间结果。数据存储器通常分为RAM和特殊功能寄存器（SFR）两部分。RAM用于存储一般数据，而SFR则用于存储控制单片机各个部件工作的特殊数据。
3. I/O接口
I/O接口是单片机与外部世界进行信息交换的桥梁。它负责将单片机内部的数字信号与外部设备（如传感器、执行器等）进行转换和传输。I/O接口通常包括并行I/O接口和串行I/O接口两种类型。
a.并行I/O接口：可以同时进行多个数据位的传输，适用于与多个外部设备同时通信的场景。
b.串行I/O接口：数据一位一位地顺序传送，虽然传输速度相对较慢，但所需的硬件资源较少，适用于长距离通信或与其他串行设备连接的场景。
4. 定时器/计数器
定时器/计数器是单片机内部的一个计时部件，用于实现定时和计数功能。定时器/计数器可以用于产生精确的时间延迟、测量外部事件的持续时间或频率等。在很多实际应用中，定时器/计数器都是不可或缺的部件。
5. 中断系统
中断系统是单片机响应外部事件的一种机制。当单片机在执行程序的过程中遇到某个特定事件（如外部中断、定时器溢出等）时，中断系统会暂停当前程序的执行，转而执行与该事件相关的中断服务程序。中断服务程序执行完毕后，单片机会回到被中断的位置继续执行原来的程序。这种机制使单片机能够高效地处理外部事件，同时保证程序的连续性和稳定性。
6. 时钟电路与时序控制
时钟电路是单片机工作的基础，它为单片机的各个部件提供同步的时钟信号。时序控制则负责协调各个部件的工作时序，确保它们在正确的时间点执行相应的操作。
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