1.3 单片机的基本组成

单片机内部包含有中央处理器（CPU）、时钟电路和中断系统、程序存储器、数据存储器、并行I/O口、定时器以及特殊I/O部件，CPU通过内部总线和其余的模块相连。典型的单片机内部结构如图1-1所示。

1.3.1 中央处理器

中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，由运算器、控制器、中断部件、时钟和定时控制逻辑部件等组成。不同系列的单片机具有不同功能特性的CPU和指令系统，在运算速度、中断、实时控制功能等方面相差很大，CPU及其指令系统决定了单片机主要的技术指标。

根据CPU字长（即一次数据运算或数据传送的位数）不同，单片机可以分为4位机、8位机、16位机和32位机。

1.3.2 存储器

根据用途，存储器可分为程序存储器和数据存储器，单片机应用系统一般需要较大容量的程序存储器和较少的数据存储器。

1.程序存储器

程序存储器用于存放用户程序、原始数据或表格。单片机内部的程序存储器一般为1～64KB，通常是只读存储器。因为单片机应用系统都是专用系统，一旦研制成功，其软件也就定型，程序固化到只读存储器，掉电后程序不会丢失，从而提高了系统的可靠性；另外，只读存储器集成度高、成本低。根据单片机内部程序存储器类型的不同又可分为如下几类。

①ROM型单片机。内部具有工厂掩膜编程的只读程序存储器ROM，这种单片机是定制的，价格最低，用户将调试好的程序代码交给厂商，厂商在制作单片机时把程序固化到ROM内，而用户使用时不能修改ROM中的代码。这种单片机一般用于大批量产品生产中。

② EPROM型单片机。内部具有EPROM程序存储器，对于有窗口的EPROM型单片机，可以通过紫外线擦除器擦除EPROM中的程序，用编程工具把新的程序代码写入EPROM，且可以反复擦除和写入，使用方便，适合于研制样机。对于无窗口的EPROM型单片机，只能写一次，称为OTP型单片机，适合于小批量生产。

③ E2PROM型单片机。内部含有E2PROM型程序存储器，用户可以使用编程工具，擦除E2PROM中的程序再写入新的程序，使用更方便。

④ Flash Memory型单片机。内部含有快速的Flash Memory程序存储器，用户可以使用编程工具，擦除Flash中的程序再写入新的程序，使用也更方便。

⑤ 无ROM型单片机。内部没有程序存储器，必须外接EPROM程序存储器。这种产品是不完整的单片机。

2.数据存储器

单片机内部的数据存储器一般为静态随机存取存储器SRAM，常用RAM表示，容量为几十字节至几千字节。也有用E2PROM存储器作为数据存储器的。

1.3.3 输入/输出部件

单片机有两种最基本的I/O部件：并行口和定时器。并行口用于数据的输入/输出，定时器用于定时操作和测量外部输入信号。除此之外，大部分单片机还有一些特殊的I/O部件，常见的有以下几种。

① 串行接口。同步或异步串行口，扩展串行口，I2 C总线串行口，时钟同步串行口。

② 多功能定时器。一般是16位多功能定时器，具有多路的输入捕捉、比较输出、PWM、定时等多种功能。

③ A/D转换器。一般为8位或10位的多路逐次逼近式A/D转换器，现在有的新型单片机还带有更高位数的A/D。

④ 中断系统：功能越强的中断系统，其对外界事件处理能力就越强。51系列单片机有5个中断源，具有两个优先级，可形成中断嵌套。52系列有6个中断源。

⑤ 显示驱动器。常见的有LED、LCD、VFT等类型的显示驱动器接口模块。

⑥ 其他。双音频信号接收发送模块DTMF，变频调速用的三相正弦波输出模块，基本定时实时中断模块，DMA通道，监视定时器（Watchdog）模块等。