第二章 汽车电脑板控制系统基本原理

第一节 单片机的工作原理

1.中央处理器（CPU）

CPU是单片机的核心部件，主要包括运算器和控制器两个部件。运算器是单片机执行算术运算和逻辑运算的主要部件。

控制器是单片机的指挥控制中心，其本身不具有运算功能。控制器负责从存储器中读取指令或数据，并对指令进行分析，根据指令的具体要求向单片机的各个部件发出控制信号，协调单片机各个部分的工作。

CPU主要完成：（1）算数运算、逻辑运算、保存少量数据；（2）对指令译码、完成规定的操作；（3）能和外设、内存之间交换数据；（4）提供控制信号和时序；（5）响应中断请求。

2.存储器

存储器是计算机存放程序或数据的器件，存储器是由大量寄存器组成，其中每一个寄存器就称为一个存储单元。存储器分为程序（只读）存储器ROM和数据（随机访问）存储器RAM。

（1）程序存储器ROM，又称只读存储器，即在使用时只能读出而不能写入数据，断电后ROM的信息不会丢失，一般用来存放一些固定程序及数据表格。

（2）数据存储器RAM，又称随机读写存储器，它不仅能读取存放在存储单元中的数据，还能随时写入新的数据，断电后RAM的信息全部丢失，通常用于存放经常要改变的程序或中间计算结果等。

3.I/O接口

一般指CPU与输入/输出设备的连接口，是CPU与外设之间交换数据的通道和桥梁，用于匹配传输速度、信号形式和电平。一般单片机有1～2个串联通信接口，多个并行接口。传感器为CPU提供数据，执行器执行CPU的命令。

4.特殊功能部件

通常单片机有1～3个定时/计数器。

单片机结构如图2-1所示。

图2-1 单片机结构图

只有将各种正确的程序“灌入”（存入）单片机，它才能有效地工作。单片机所以能自动地进行运算和控制，正是由于人把实现计算和控制的步骤一步步地用命令的形式，即一条条指令（Instruction）预先存入到存储器中，单片机在CPU的控制下，将指令一条条地取出来，并加以翻译和执行。