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1、1.1 单片机的概念单片机的概念单片机是微型机的一个分支。微型机向着两个不单片机是微型机的一个分支。微型机向着两个不同的方向发展同的方向发展:一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展方向发展;另一个则是向稳定可靠、体积小巧和价格低廉另一个则是向稳定可靠、体积小巧和价格低廉的单片机方向发展。的单片机方向发展。但两者在原理和技术上是紧密联系的。但两者在原理和技术上是紧密联系的。1.1.1 单片机的概念单片机的概念单片机单片机即单片微型计算机：即单片微型计算机：将将CPU、RAM、ROM、中断系统、定时器、中断系统、定时器/计计数器以及数器以及I/O口
2、电路等主要微机部件，集成在一口电路等主要微机部件，集成在一个芯片上。个芯片上。SCMCSingle Chip Microcomputer MCUMicro Controller UnitEMCU Embedded Micro Controller Unit一、单片机和单板机一、单片机和单板机将将CPU芯片、存储器芯片、芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构中），就构成了一台成了一台单板微型计算机（简称单板机）单
3、板微型计算机（简称单板机）。多板机（系统机多板机（系统机）二、通用单片机与专用单片机二、通用单片机与专用单片机按单片机适用范围区分按单片机适用范围区分,可分为可分为通用型通用型和和专用型专用型两类。两类。通用型单片机通用型单片机(如如8051)适用面广适用面广,可根据用户需可根据用户需要设计成各种不同应用的控制系统。要设计成各种不同应用的控制系统。专用型单片机专用型单片机是针对某一类产品甚至某一个产品是针对某一类产品甚至某一个产品设计生产的。这种应用的特点是针对性强、批量设计生产的。这种应用的特点是针对性强、批量大。由于专用单片机芯片是针对特定产品或应用大。由于专用单片机芯片是针对特定产品或应
4、用而专门设计的而专门设计的,已经对已经对系统结构的最简化、软硬系统结构的最简化、软硬件资源利用的最优化、可靠性和成本的最佳化件资源利用的最优化、可靠性和成本的最佳化等等方面都作了通盘的考虑。所以，专用单片机具有方面都作了通盘的考虑。所以，专用单片机具有综合优势。综合优势。三、单片机与单片机系统三、单片机与单片机系统单片机由单片机由CPU、RAM、ROM、中断系统、定时、中断系统、定时器器/计数器以及计数器以及I/O口电路等主要微机部件组成，口电路等主要微机部件组成，但一块芯片不能把计算机的全部电路都集成到上但一块芯片不能把计算机的全部电路都集成到上面。如电阻、电容、石英晶体等都很难集成到芯面。
5、如电阻、电容、石英晶体等都很难集成到芯片上。另外，在实际应用中片上。另外，在实际应用中,常常需要扩展外围常常需要扩展外围电路和外围芯片。电路和外围芯片。区别：区别：单片机一般指芯片本身。通常所说的单片单片机一般指芯片本身。通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。的围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。四、单片机应用系统与开发系统四、单片机应用系统与开发系统单片机应用系统单片机应用系统是利用单片机为某应用目的所设是利用单片机为某应用目的所设计的专门的单片机系统。计的专门的单片机系统。单片机开发系统单
6、片机开发系统是单片机系统开发调试的工具。是单片机系统开发调试的工具。和一般通用计算机相比和一般通用计算机相比,在硬件上增加了目标系统在硬件上增加了目标系统的在线仿真器、编程器等部件的在线仿真器、编程器等部件,增加了目标系统增加了目标系统的汇编和调试程序等。的汇编和调试程序等。MDS Microcomputer Development SystemICE In Circuit Emulator专门的单片机开发系统，本身也是一个单片机系统，专门的单片机开发系统，本身也是一个单片机系统，只不过它是一个用于设计系统的系统。只不过它是一个用于设计系统的系统。五、单片机的程序设计语言和软件五、单片机的程序
7、设计语言和软件在单片机开发系统中使用机器语言、汇编语言和在单片机开发系统中使用机器语言、汇编语言和高级语言，而在单片机应用系统中只使用机器语高级语言，而在单片机应用系统中只使用机器语言。言。汇编语言：对机器语言的改进，与单片机硬件关汇编语言：对机器语言的改进，与单片机硬件关系密切。系密切。高级语言：编译型语言有高级语言：编译型语言有PLM51、C-51、C、MBASIC-51等，解释型的有等，解释型的有MBASIC和和MBASIC52等。等。单片机的应用程序设计大多是控制程序，单片机的应用程序设计大多是控制程序，一般不是一般不是很长很长。单片机应用范围广泛，面对多种多样的控制。单片机应用范围广
8、泛，面对多种多样的控制对象、目标和系统，对象、目标和系统，很少有现成的程序可供借鉴很少有现成的程序可供借鉴。1.1.2 单片机的发展单片机的发展第一阶段（第一阶段（19761978年）：年）：低性能单片机的探索低性能单片机的探索阶段。阶段。以以Intel公司的公司的MCS-48为代表，采用了单片为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有结构，即在一块芯片内含有8位位CPU、定时、定时/计数计数器、并行器、并行I/O口、口、RAM和和ROM等。主要用于工业等。主要用于工业领域。领域。第二阶段（第二阶段（19781982年）：年）：高性能单片机阶段。高性能单片机阶段。这一类单片机带有串行这一类单片
9、机带有串行I/O口，口，8位数据线、位数据线、16位位地址线可以寻址的范围达到地址线可以寻址的范围达到64K字节、控制总线、字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。广，并在不断的改进和发展。51系列单片机问世，系列单片机问世，逐渐成为单片机主流系列。逐渐成为单片机主流系列。第三阶段（第三阶段（19821990年）：年）：16位单片机阶段。位单片机阶段。16位单片机除位单片机除CPU为为16位外，片内位外，片内RAM和和ROM容容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微
10、控制器的特征。例如制器的特征。例如Intel公司的公司的MCS-96主振频率为主振频率为12M，片内，片内RAM为为232字节，字节，ROM为为8K字节，中字节，中断处理能力为断处理能力为8级，片内带有级，片内带有10位位A/D转换器和高转换器和高速输入速输入/输出部件等。输出部件等。第四阶段（第四阶段（1990年年）：）：微控制器全面发展阶段。微控制器全面发展阶段。各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。单片机现状单片机现状单片机经过约单片机经过约3030年的发展，已经
11、形成有几千种型年的发展，已经形成有几千种型号上百种品牌的半导体产业。号上百种品牌的半导体产业。目前主流的单片机：目前主流的单片机：5151内核的系列单片机。内核的系列单片机。MCS-51MCS-51系列、系列、AT89CAT89C系列、华邦系列、义隆系列、和泰系列等系列、华邦系列、义隆系列、和泰系列等 MicrochipMicrochip公司的公司的PICPIC系列单片机系列单片机MotorolaMotorola公司的公司的6868系列系列Texas InstrumentTexas Instrument公司的公司的MSP16bitMSP16bit系列单系列单片机片机ARMARM内核的内核的32
12、bit32bit系列单片机系列单片机目前应用最广的还是目前应用最广的还是8 8位机，占据单片机市场半数以上。位机，占据单片机市场半数以上。1.1.3 单片机的应用单片机的应用1.控制系统在线应用控制系统在线应用一、单片机应用的特点一、单片机应用的特点2.软硬件结合软硬件结合3.应用现场环境恶劣应用现场环境恶劣4.应用的广泛性及其重要意义应用的广泛性及其重要意义以软件取代硬件并能提高系统性能的控制系统以软件取代硬件并能提高系统性能的控制系统“软化软化”技术，称之为技术，称之为微控制技术。微控制技术。微控制技术是微控制技术是对传统控制技术的一次革命，单片机的应用从根对传统控制技术的一次革命，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。二、单片机的应用领域二、单片机的应用领域1.工业自动化方面工业自动化方面2.仪器仪表方面仪器仪表方面3.家用电器方面家用电器方面4.信息和通信产品方面信息和通信产品方面5.军事装备方面军事装备方面