《单片机应用技术》课件第0章

0单片机概述0.1单片机的由来0.2单片机的发展历程0.3单片机的特点0.4单片机的应用领域

0.1单片机的由来

单片机也被称为微控制器(Microcontroller)，是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。它最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。Intel的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把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/计数器等电路(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等)功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 0.2单片机的发展历程

单片机作为微型计算机的一个重要的分支，应用面很广，发展也很快。1971年Intel公司首次发布4004的4位微处理器，1974年12月仙童(FairChild)公司即推出8位单片机F8(需另加一块3851芯片，还不能真正称得上为单片机)。随后，Mostek公司和仙童公司一起推出了与F8兼容的3870单片机系列。Intel公司在1976年9月推出了MCS-48单片机系列(包括8048/8748/8035等)。GI(GeneralInstrumentCrop)公司在1977年10月发布了PIC1650单片机系列。1978年，Rockwell公司也推出了R6500/1系列单片机(与6502微处理器兼容)。这些单片机都有8位CPU、若干个并行I/O口、8位定时器/计数器、容量有限的RAM和ROM，以及简单中断处理等功能。Motorola公司和Zilog公司的单片机问世稍晚一些，但产品性能较高，其单片机含有串行I/O、多级中断处理等功能，片内的RAM和ROM容量较大，有的还带有A/D转换接口。Motorola公司在1978年下半年发布了与6800微处理器兼容的6801单片机(在此之前，先推出了双片式的6802)；Zilog公司在同年10月也推出了Z8单片机系列。1982年，Mostek公司和Intel公司先后推出了16位单片机MK68200(与68000微处理器兼容)和MCS-96系列。1987年Intel公司又推出了性能是8096的2.5倍的新型单片机80296。综上所述，可以把单片机的发展划分为以下四个阶段：

第一阶段(1974年开始)：单片机初级阶段。因工艺限制，此阶段的单片机采用双片的形式，而且功能比较简单，如仙童公司的F8实际上只包括了8位CPU、64字节RAM和2个并行I/O口，因此，还需加一块3851(由1KROM、定时/计数器和2个并行I/O口构成)才能组成一台完整的微型计算机。

第二阶段(1976年开始)：低性能单片机阶段。以Intel公司的MCS-48为列，其采用了单片结构，即在一块芯片内就含有8位CPU、并行I/O口、8位定时/计数器、RAM和ROM等，但无串行I/O口，中断处理也比较简单，片内RAM和ROM容量较小，且寻址范围有限，一般都不大于4KB。第三阶段(1978年开始)：高性能单片机阶段。这一阶段的单片机带有串行I/O，有多级中断处理功能，定时/计数器为16位，片内的RAM和ROM相对增大，且寻址范围可达64KB，有的片内还带有A/D转换接口。这类单片机包括Intel公司的MCS-51，Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8等。由于这类单片机应用的领域较广，目前还在不断的改进和发展之中。

第四阶段(1982年开始)：16位单片机阶段。16位单片机除了CPU为16位以外，RAM和ROM容量进一步增大，实时处理的能力更强。如Intel公司的MCS-96，其集成度已为120000管子/片，主振频为12MHz，片内RAM为232B，ROM为8KB，中断处理为8级，而且片内带有多通道10位A/D转换和高速输入/输出部件(HSIO)，实时处理的能力很强。

0.3单片机的特点

单片机具有以下特点：

(1)体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高，可嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。

(2)数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。

(3)结构灵活，易于组成各种微机应用系统。

(4)应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。 0.4单片机的应用领域

单片机的应用领域主要为以下几个方面：

(1)智能仪器仪表。单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。典型产品如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。

(2)机电一体化产品。机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。

(3)实时工业控制。单片机还可以用于各种物理量的采集与控制，如电流、电压、温度、液位、流量等物理量。在实时工业控制系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。

(4)分布式系统的前端模块。在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块，系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列