关于对单片机的认识

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关于对单片机的认识
单片机的认识计算机----100602122--张春东摘要：
自从 1975 年美国德克萨伊公司的第一个单片机微型计算机ＴＭＳ１００问世以来，单片机技术已成为计算机技术的一个独特分支，其应用领域越来越广泛，特别是在各有控制盒仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。

什么是单片机：
单片机是一种集成度很高的微型计算机，单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。

可以说，二十世纪跨越了三个电的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。

不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。

它由主机、键盘、显示器等组成。

还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。

这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。

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顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。

因为它体积小，通常都藏在被控机械的肚子里。

它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词智能型，如智能型洗衣机等。

现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。

究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。

单片机的特点：
（１）在存储结构上，单片机采用哈佛（Harvard）结构，其 ROM 和RAM 是严格分开的。

（２）在芯片引脚上，单片机大部分采用分时复用技术进行分装。

（３）在内部资源访问上，单片机通过特殊功能寄存器（SFR）的形式来完成资源的访问。

（４）在指令系统上，单片机采用面向控制的指令系统。

（５）单片机内部一般都集成有一个全双工的串行接口。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ （６）单片机有很强的外部扩展能力。

单片机的内部结构：
1.中央处理器（CPU），包括 ALU，控制器和寄存器组；
2.存储器（ROM 和 RAM）；
3.输入/输出（I/O）接口，与外部输入/输出设备连接。

单片机的发展历史及发展趋势：
发展历史：
单片机的发展历史可以追溯到 20 世纪 70 年代，美国Intel 公司在1971 年推出了 4 位的单片机 4004， 1972 又推出了8 位单片机 8008的雏形，特别是，在 1976 年推出 MCS-48 单片机以后的 30 年中，单片机的发展和其相关的技术经历了数次的更型换代。

发展趋势：
a.CMOS 化
b.低功耗
c.低电压
d.低噪声与高可靠性
e.大容量
f.小容量.低价格
g.外部电路内装化
h.串行扩展技术应用单片机的分类：
通常根据应用领域.总线类型来分。

1、工控型/家用型。

2、总线型/非总线型。

3、通用型/专用型。

单片机的工作原理：
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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（最小的存储单位）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唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，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。

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 赋以程序中第一条指令所在的地址，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，
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。

单片机的应用领域 A、在智能仪表上的应用 B、在枫叶控制中的应用 C、在家用电器中的应用按照单片机的特点，单片机的应用分为单机应用与多机应用。

在一个应用系统中，只使用一片单片机称为单机应用。

单片机的单机应用的范围包括：
(1) 测控系统。

用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等, 达到测量与控制的目的。

(2) 智能仪表。

用单片机改造原有的测量、控制仪表, 促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展。

(3) 机电一体化产品。

单片机与传统的机械产品相结合, 使传统机械产品结构简化, 控制智能化。

(4) 智能接口。

在计算机控制系统, 特别是在较大型的工业测、控系统中, 用单片机进行接口的控制与管理, 加之单片机与主机的并行工作, 大大提高了系统的运行速度。

(5) 智能民用产品。

如在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银
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机、办公设备、厨房设备等许多产品中, 单片机控制器的引入, 不仅使产品的功能大大增强, 性能得到提高, 而且获得了良好的使用效果。

单片机的多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机处理及局部网络系统。

(1) 功能集散系统。

多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。

(2) 并行多机控制系统。

并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题, 以便构成大型实时工程应用系统。

(3) 局部网络系统。

单片机按应用范围又可分成通用型和专用型。

专用型是针对某种特定产品而设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等等。

在通用型的单片机中，又可按字长分为 4 位、 8 位、 16/32 位，虽然计算机的微处理器现在几乎是 32/64 位的天下， 8 位、 16 位的微处理器已趋于萎缩，但单片机情况却不同， 8 位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用 16/32 位，而在一般工业领域， 8 位通用型单片机，仍然是目前应用最广的单片机。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 到目前为止，中国的单片机应用和嵌入式系统开发走过了二十余年的历程，随着嵌入式系统逐渐深入社会生活各个方面，单片机课程的教学也有从传统的 8 位处理器平台向 32 位高级 RISC 处理器平台转变的趋势，但 8 位机依然难以被取代。

国民经济建设、军事及家用电器等各个领域，尤其是手机、汽车自动导航设备、 PDA、智能玩具、智能家电、医疗设备等行业都是国内目前急需单片机人才的行业。

行业高端目前有超过 10 余万名从事单片机开发应用的工程师，但面对嵌入式系统工业化的潮流和我国大力推动建设嵌入式软件工厂的机遇，我国的嵌入式产品要溶入国际市场，形成产业，则必将急需大批单片机应用型人才，这为高职类学生从事这类高技术行业提供了巨大机会。

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