单片机的概念及单片机的种类
单片机概述
说明：
不同位数的单片机同时存在，各有市场，适 用于不同场合
第1章 概 述
单片机技术的发展
1、体系结构的变化
SCM
SOC： SCM： MCU：
MCU
SOC
一块单片机芯片就是一个比较完整的小型控制系统 寻求单片形态的嵌入式系统的最佳体系结构 芯片包含完整的硬件系统和嵌入式软件 Philips公司的80C51是MCU的典型代表 MCS-51是SCM的典型代表 C8051F
计算机
高速运算 数据分析与处理 存储器容量
增强控制功能 提高工业环境下的可靠性 灵活方便
通用计算机
单片机
第1章 概 述
微机组成结构框图
第1章 概 述
单片机组成框图
实 时 控 制 器 件
定时器/计数器 中断控制 微型计 ADC、DAC 根据需要 算机 PWM 而定 电压比较器 看门狗、DMA 串行口、传感器等 I2C、SPI等外部串行总线接口
单片机
全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)
微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)
将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件
集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。
第1章 概 述
单片机技术的发展
2、单片机的速度越来越快 采用锁相环技术或内部倍频技术 3、低电压与低功耗 2.7V 2.2V 1.8V
0.9V
双电源供电： I/O口，芯片内部
第1章 概 述
单片机技术的发展
4、低噪声与高可靠性技术 WDT：看门狗 5、OTP与掩膜 OPT：(One Time Programmable) 一次性编程 6、MTP向OTP挑战 MTP：(Multiple Time Programmable) 可多次编程
单片机第一章第二章第三章
码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使
用高级语言进行开发；
·作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输
出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具
备10mA-20mA灌电流的能力；
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、
启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
整理课件
属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、 Atmel的AT90S系列、 Zilog的Z86系列、韩国三星 公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系 列等。
一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用 RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、 工业控制系统应采用CISC单片机。
整理课件
三、 单片机的特点、分类、及应用
1. 单片机的特点
（1）性价比高 （2）控制功能强 （3）高集成度、高可靠性、体积小 （4）低电压、低功耗
2. 单片机的分类
（1）按单片机内部程序存储器分类 片内无ROM型 片内带掩膜ROM（QTP）型、片内EPROM型、
片内一次可编写型（OTP型）和片内带Flash型等。 整理课件
（4）按单片机字长分类 4位、8位、16位、32位整理、课件和64位机
3. 单片机均可用单片机实现
四、MCS-51和8051、8031、89C51等的关系
MCS-51是指INTEL公司生产的一系列单片机的总称。
此系列包括好多品种，如8031，8051，8751， 8032，8052，8752等等。
系统。
单片机片内的各功能部件 通过内部总线相互连接，
集成在单片机内的这 些部件如何连接和进
51入门笔记-（2）常见单片机的种类与简介
51⼊门笔记-（2）常见单⽚机的种类与简介常见单⽚机种类与简介单⽚机从当初的4位发展到8位、32位，甚⾄更⾼，到现在可以说种类繁多⽽且齐全，数量庞⼤，在不同的领域主流的单⽚机有不同，很多设计开发有时候要⾯临很多选择。
下⾯介绍⼏种常⽤的单⽚机：1、51系列单⽚机stc的51单⽚机51单⽚机最初是由Intel始创的8004单⽚机开始，这是8位的单⽚机，特点是：寄存器少，。
很多功能需要外部扩展，像AD转换、PWM专门输出信号等、I/O⼝输出能⼒不强、运⾏速度慢、抗⼲扰能⼒差、功耗⾼、不具备⾃编程能⼒。
但是它的外围电路相对简单，上⼿容易，适合⼊门级，很多⾼校单⽚机都是以51单⽚机教学为主，在⼯业测控系统应⽤很⼴泛。
⽬前⽣产51单⽚机的⼚家有：英特尔、艾德梅尔、西门⼦、华邦以及国产的宏晶等。
2、AVR系列单⽚机arduino nano开发板，芯⽚为avr单⽚机AVR单⽚机是由Atmel公司最初提出，也是8位单⽚机，后来也有16位的，但是与51不⼀样，它内部指令⼤⼤简化，同时内部结构精简，因此速度更快，功能更加强⼤，驱动能⼒⽐51的强，功耗也很低，抗⼲扰能⼒更强，内部有强劲的Flash程序存储器，烧录快捷⽅便，内部集成多种频率的RC振荡器、PWM输出、AD转换、看门狗、上电⾃动复位等功能。
AVR单⽚机有三种系列：1、tiny AVR，这种主要被⽤于需要性能不是很⾼、效率低下以及在⼩封装中使⽤2、mega AVR，这种主要是针对需要加额外外围电路设计的理想选择，⾃编程能⼒强3、Xmega AVR，这种主要是在⾼集成度和低功耗使⽤AVR单⽚机主要应⽤在打印机、空调、电表等控制电路板当中。
3、STM8系列stm8开发板STM8系列是意法半导体公司⽣产的8位的单⽚机。
该型号单⽚机分为STM8A、STM8S、STM8L三个系列。
从2008年STM8发布⾄今已有13年，截⽌到2018年底累计出货量已经超过40亿⽚。
4、STM32系列单⽚机stm32芯⽚STM32系列单⽚机是有ST公司推出的，表⽰ARM Cortex-M内核的32位微控制器，这个芯⽚功能就更强⼤了，光是学习起来就有厚厚的⼀本书，这还不包括实际操作实践，从事软件开发的⼯程师，特别是设计⼤型系统对这个芯⽚⼀定不陌⽣。
【精品文档】单片机又称微控制器
第1章绪论单片机又称微控制器，在工业控制中占据了很重要的地位。
那么到底什么是单片机，它与我们日常生活所接触的计算机又有什么联系和区别，单片机以后的发展趋势如何，这些都在本章进行讲解。
本章的最后就单片机的厂家和型号做了介绍，以便读者在以后的设计中有所参考。
1.1 单片机概论目前广泛应用的微型计算机属于第4代计算机，而我们本书所要讲述的单片机也属于微型计算机的范畴。
它们两者在原理和技术上是紧密联系的。
1.1.1 微处理器、微型计算机与单片机一般而言，微型计算机包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口四个基本组成部分。
如果把运算器和控制器封装在一块芯片上，则称该芯片为微处理器(MPU，Mi cro Processing Unit)或者是中央处理器(CPU，Central Processing Unit)。
如果将它与大规模集成电路制成的存储器、输入输出接口电路在印制电路板上用总线连接起来，就构成了微型计算机。
一个只集成了中央处理器的集成电路封装，只是微型计算机的一个组成部分。
如果在一块芯片上集成了一台微型计算机的四个组成部分，则称其为单片微型计算机，简称单片机。
换句话而言，单片机是一块芯片上的微型计算机。
以单片机为核心的硬件电路称为单片机系统，它属于嵌入式系统的应用范畴。
为了进一步突出单片机在嵌入式系统中的主导地位，许多半导体公司在单片机内部还集成了许多外围功能电路和外设接口，如定时/计数、串行通信、模拟/数字转换、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)等单元。
所有这些单元都突出了单片机的控制特性。
尽管单片机主要是为了控制目的而设计的，但它仍然具备微型计算机的全部特征，因此，单片机的功能部件和工作原理与微型计算机也基本相同，我们可以通过参照微型计算机的基本组成和工作原理逐步接近并了解单片机。
图1.1是一款双列直插封装的51单片机芯片AT89S52。
单片机原理与C51程序设计基础教程• 2 •图1.1 单片机外形单片机的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。
第1章单片机概述
第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），也称为微控制器（Micro-Controller Unit，MCU），它是将中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）、数据存储器RAM（Random Access Memory，随机读写存储器）、程序存储器ROM（Read Only Memory，只读存储器）以及I/O（Input/Output，输入/输出）接口集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统，其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示：单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末，具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品：8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管，包含一个CPU，1KB的EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器），64字节的RAM，27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准，它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051，这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管，拥有4KB的ROM，128B的RAM，32个I/O端口，一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展，MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器；计算机网络的通信设备；智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等。
庄友谊《单片机原理及应用》单片机第1章
庄友谊教授的经典著作《单片机原理及应用》深入浅出地介绍了单片机技术。 接下来我们将为您带来本书第一章的精彩内容。
单片机的基本概念与分类
基本概念
单片机是一种在一个芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器、外设和输入/输出（I/O） 接口的微型计算机系统。
分类
单片机按位宽划分可分为8位、16位、32位等。按指令集划分可分为CISC和RISC。按功能 可分为通用型和专用型。
2
并行通信
使用外部总线如地址总线、数据总线、控制总线进行数据传输，速度较快。
3
I2C
使用两根双向数据线（SDA，SCL），可连接多个设备，具有高速率、低功耗等 优点。
单片机的电源管理及低功耗设计技术
电源管理
单片机电源管理是一个关键性问题，涉及电 源、电池管理、电子开关、电源控制等，可 有效提高系统效率和延长电池寿命。
低功耗设计
单片机低功耗设计是为了满足电池供电应用、 电能管理、环保要求等，需要考虑待机功耗、 运行功耗、睡眠功耗等。
单片机调试与故障处理的方法与技巧
调试
调试单片机时常用的方法有仿真、在线调试、打 印调试、替换元件等，需掌握相关工具和技术。
故障处理
故障可能源于硬件、软件、接线、程序等，可采 用逐步排查法、替换法、观测法等，必要时可使 用万用表。
原理
应用
计时器是单片机中的重要外设，用于延时、定时 和计数。采用时钟信号和预设定数的方式来实现。
计时器可用于控制周期性操作，如PWM波产生、 脉冲计数、通信时序控制、定时检测等。
单片机通信技术的分类与应用
两种。
应用
通信技术广泛应用于单片机系统中，如串口通信、I2C、SPI、CAN总线等。
什么是单片机(一)2024
什么是单片机（一）引言概述：单片机（Microcontroller，简称MCU）是一种集成了处理器核心、内存、输入/输出控制器和各种外设功能的微型计算机系统。
它具有体积小、功耗低、成本低廉、易编程等特点，并广泛应用于嵌入式系统中。
本文将从单片机的原理、功能、应用领域、优势和发展趋势等五个大点进行阐述。
一、单片机的原理1. 单片机的基本组成及结构2. 单片机的工作原理和运行方式3. 单片机的逻辑结构和存储结构4. 单片机的时钟系统和中断系统5. 单片机和传统计算机的比较二、单片机的功能1. 单片机的数据处理功能2. 单片机的输入和输出功能3. 单片机的定时和计数功能4. 单片机的通信功能5. 单片机的其他功能（如模拟信号处理、PWM输出等）三、单片机的应用领域1. 工业控制领域中的单片机应用2. 消费电子领域中的单片机应用3. 汽车电子领域中的单片机应用4. 医疗设备领域中的单片机应用5. 家电及智能家居领域中的单片机应用四、单片机的优势1. 体积小、功耗低、成本低廉的优势2. 简单易用的开发工具和开发环境3. 丰富的外设资源和接口通信能力4. 可靠性和稳定性较高5. 灵活性和可扩展性较强五、单片机的发展趋势1. 集成度的不断提高2. 功耗的进一步降低3. 多核技术的应用和发展4. 物联网和嵌入式系统的需求推动5. 特定领域需求的定制化发展总结：通过对单片机的原理、功能、应用领域、优势和发展趋势的阐述，我们可以看到单片机在现代技术中的广泛应用和重要作用。
单片机的小巧、低功耗、灵活性等特点，使其成为嵌入式系统设计的高效工具。
随着技术的不断发展和需求的不断增加，单片机将继续迎来更广阔的应用领域和更好的发展前景。
当前单片机的类型及应用领域和发展趋势
当前单片机的类型及应用领域和发展趋势一：单片机类型(1）：单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段.1、SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段,2、MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段.3、单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势.（2）: 常用单片机芯片简介1、STC单片机STC公司的单片机主要是基于8051内核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统8051,速度快8~12倍，带ADC,4路PWM，双串口，有全球唯一ID号,加密性好，抗干扰强。
2、PIC单片机：是MICROCHIP公司的产品,其突出的特点是体积小,功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片。
3、 EMC单片机：是台湾义隆公司的产品,有很大一部分与PIC 8位单片机兼容，且相兼容产品的资源相对比PIC的多,价格便宜，有很多系列可选,但抗干扰较差.4、ATMEL单片机(51单片机）:ATMEl公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列，AT89系列是8位Flash单片机,与8051系列单片机相兼容，静态时钟模式；AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机,也叫AVR单片机.5、PHLIPIS 51PLC系列单片机(51单片机）：PHILIPS公司的单片机是基于80C51内核的单片机,嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能,这使51L PC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。
6、HOLTEK单片机：台湾盛扬半导体的单片机，价格便宜,种类较多,但抗干扰较差,适用于消费类产品。
单片机的定义
单片机定义单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。
同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
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。
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。
早期的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。
90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。
随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。
目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。
而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。
单片机的分类和原理及应用
单片机的分类和原理及应用单片机是一种高度集成的数字电子元件，主要由微处理器、存储器、输入输出接口电路和时钟电路组成。
它在现代电子技术领域中被广泛应用，具有体积小、功耗低、可编程性强等特点。
本文将从分类、原理以及应用三个方面对单片机进行详细介绍。
一、单片机的分类单片机按照处理器架构可以分为两大类：RISC和CISC。
1. RISC架构单片机RISC（Reduced Instruction Set Computer）架构单片机指的是指令集精简的微型计算机系统。
它的特点是指令数量较少，每条指令执行时间相对较短。
常见的RISC架构单片机有ARM系列、MIPS系列等。
2. CISC架构单片机CISC（Complex Instruction Set Computer）架构单片机指的是指令集较为复杂的微型计算机系统。
它的特点是指令数量较多，每条指令执行时间相对较长。
常见的CISC架构单片机有Intel的8051系列等。
二、单片机的工作原理单片机的工作原理主要包括指令执行、寄存器、时钟和输入输出。
1. 指令执行单片机依靠内部存储器中的指令进行操作。
当电源通电后，单片机将从存储器中读取指令，并按照指令的要求执行相应的操作。
2. 寄存器寄存器是单片机内部用于存储数据的部件。
常见的寄存器有程序计数器（PC）、累加器（ACC）等。
寄存器的作用是存储中间结果，为指令执行提供数据。
3. 时钟时钟电路是单片机内部的一个重要部件，用于控制指令的执行速度。
时钟信号会实时地驱动单片机的各个部件，使其按照一定的节奏工作。
4. 输入输出单片机通过输入输出接口电路与外部设备进行通信。
输入可以是按钮、传感器等，输出可以是LED灯、液晶显示屏等。
单片机通过输入输出接口与外部设备打交道，实现与外界的数据交换与控制。
三、单片机的应用单片机由于其高度集成、可编程性强的特点，在各个领域都有广泛的应用。
1. 工业自动化在工业自动化领域，单片机被广泛应用于控制系统。
单元一(1)HC08单片机介绍及Codewarrior使用
单元一（1）HC08单片机介绍及Codewarrior使用一、单片机基本概念1.何谓单片机一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。
在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。
而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。
PC中的CPU一块就要卖几百块钱，这么多东西做在一起，是不是很贵？说这块芯片体积是不是很大呢？恰恰相反，单片机的价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68，84，100引脚，功能少的10多个或20多个引脚，有的甚至只有8个引脚。
为什么会这样呢？因为功能有强弱。
比如，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。
另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，如51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就很低了。
单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用PIII？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。
所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。
2.常用的单片机（1）51系列51系列单片机是Intel公司在20世纪80年代初研制出来的，很快就在我国得到推广和广泛的应用。
20多年来，51系列单片机在教学、工业控制、仪器仪表和信息通信中发挥着重要的作用，并在交通、航运和家用电器等领域取得了大量的应用成果。
20世纪80年代中期以后，Intel公司以专利转让的形式把8051内核给了许多半导体厂家，如Arotel、Philps、Ananog Devlces和Dallas等。
单片机知识点
第一章、绪论单片机定义：把CPU、寄存器、RAM/ROM 、I/O 接口等电路集成在一块集成电路芯片上，构成一个完整的微型计算机。
单片机特点：体积小、功耗低、性价比高；数据大都在片内传送，抗干扰能力强，可靠性高；结构灵活，应用广泛。
单片机发展趋势：数据位长1-->4-->8-->16-->32 位;CPU 处理能力和速度不断提高;增大片内RAM 和ROM 容量;增加片内I/O 口和功能模块种类和数量;扩大对外部RAM/IO 口和程序存储器寻址能力;缩小体积，降低功耗。
单片机应用：控制应用：应用范围广泛，从实时性角度可分为离线应用和在线应用。
软硬件结合：软硬件统筹考虑，不仅要会编程，还要有硬件的理论和实践知识。
应用现场环境恶劣：电磁干扰、电源波动、冲击震动、高低温等环境因素的影响。
要考虑芯片等级选择、接地技术、屏蔽技术、隔离技术、滤波技术、抑制反电势干扰技术等。
应用空间大：工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事装备、物联网等领域。
第三章：MCS-51单片机结构与原理3.1 MCS-51 单片机的物理结构及逻辑结构51 单片机的引脚定义：P0、P1、P2、P3（输入输出口）；RST（复位）/ VPD（后备电源引入端）；EA （读内/ 外ROM 控制）/Vpp（编程电压）；ALE（地址低8 位锁存）/ PROG（编程脉冲）；PSEN （外部ROM 读选通信号）；XTAL1、XTAL2 （外接晶振端）Vcc （+5v 电源）；Vss （地）逻辑结构--51 单片机的系统结构图（教材P26）51 单片机基本组成：一个8 位微处理器CPU；数据存储器RAM 和特殊功能寄存器SFR；内部程序存储器ROM；两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器；四个8 位可编程的I/O（输入/ 输出）并行端口；一个串行端口，用于数据的串行通信；中断控制系统；内部时钟电路。
单片机种类
单片机种类摘要：本文将介绍单片机的基本概念、分类以及常见的单片机种类。
单片机作为一种集成电路芯片，广泛应用于各个领域。
了解单片机种类对于选择和使用单片机具有重要意义。
一、引言单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种高度集成的微型计算机系统，具有存储器、时钟装置和各种输入输出接口。
它以高性能的处理器为核心，具有可编程性和可定制性的特点。
单片机广泛应用于测量、控制、通讯、信息处理等领域。
二、单片机的分类根据不同的标准，单片机可以分为多个类别。
常用的分类方法包括：1.按照指令集架构：- CISC（Complex Instruction Set Computer）单片机：其指令集复杂，指令的执行时间不一致，具有较高的性能但开发和调试难度较大。
- RISC（Reduced Instruction Set Computer）单片机：其指令集简化，指令的执行时间一致，具有较低的性能但开发和调试相对容易。
2.按照位数：- 8位单片机：如Atmel AVR系列、Microchip PIC系列。
具有较低的成本和功耗，并且适合于简单的应用。
- 16位单片机：如Renesas H8系列、Microchip PIC24系列。
具有较高的性能和功耗，并且适合于中等复杂度的应用。
- 32位单片机：如ARM Cortex-M系列、Microchip PIC32系列。
具有最高的性能和功耗，并且适合于复杂的应用。
3.按照应用领域：- 通用型单片机：如STMicroelectronics STM32系列、Texas Instruments MSP430系列。
适用于各个领域的通用用途。
- 专用型单片机：如NXP Semiconductors LPC系列、Freescale HC系列。
适用于特定领域的特定用途。
三、常见的单片机种类1. Atmel AVR系列- ATMega系列：适用于通用用途的8位单片机，具有较好的性能和易用性。
单片机概述
第1章单片机概述读者可能都知道电脑是什么，能做什么.但是你知道什么是微电脑吗?当今各种设备中总会冠以“微电脑控制”一词，那么这个微电脑是什么呢？它与电脑有什么关系和区别呢？微电脑实际上是商家为了便于大众理解而给单片机起的别名。
微电脑实际上就是单片机（Single Chip Microcomputer）。
目前国际上统称为微控制器（Micro Controller Unit,MCU)。
单片机是一种集成电路芯片，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/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
本章简单讲解了单片机的历史与发展现状；介绍了什么是单片机系统、单片机的应用领域、常用单片机产品;概要讲解了PIC单片机的特点。
1。
1 单片机的历史在计算机的发展史上,运算和控制一直是计算机功能实施的两条主线。
运算功能主要体现在巨型机、大型机、服务器和个人电脑上，承担高速、海量技术数据的处理和分析，一般以计算能力（即运算速度)为重要标志。
而控制功能则主要体现在单片机中,主要与控制对象耦合，能与控制对象互动和实时控制。
单片机以低成本、小体积、高可靠、功能强等优点脱颖而出，极大地丰富了该项研究领域新的内涵。
自从美国英特尔公司出品了4位的逻辑控制器4004以后，各大半导体公司纷纷投入对单片机的研发,各类单片机如雨后春笋般相继出现，其功能不断改善，以适应不同的应用领域。
一般而言，将其发展史分为以下4个阶段.第一代:20世纪70年代后期，4位逻辑控制器件发展到8位。
使用NMOS工艺（速度低、功耗大、集成度低）.代表产品有摩托罗拉公司的MC6800、Intel公司的Intel 8048、Zilog 公司的Z80。
第二代:20世纪80年代初，采用CMOS工艺，并逐渐被高速低功耗的HMOS工艺代替。
大学课程单片机全称
大学课程之单片机全称简介单片机是指将微处理器核心、存储器、时钟电路、输入/输出接口等功能模块集成在一块芯片上的微型计算机系统。
它具有体积小、功耗低、性能强大等优点，广泛应用于电子设备、通信、工业控制等领域。
在大学的电子信息工程、自动化控制等专业中，单片机课程被普遍设置，以培养学生对嵌入式系统设计与开发的理解和能力。
单片机的应用领域单片机作为一种重要的嵌入式系统，被广泛应用于以下领域：1.智能家居控制系统：通过单片机实现对家居设备的智能控制，如照明、空调、窗帘等的自动化控制。
2.工业自动化系统：单片机在工业生产中广泛应用，如生产线的自动化控制、物料管理等，提高了生产效率并降低了成本。
3.智能交通系统：通过单片机实现交通信号灯、交通监控设备的控制。
4.医疗设备：单片机在医疗设备中的应用非常多样，例如医疗仪器的控制、医疗监测设备等。
5.农业自动化：单片机可用于农业设备的自动控制，如温室自动浇水系统、自动施肥系统等。
单片机课程的重要性单片机课程是电子信息工程、自动化控制等专业中的一门基础课程，具有以下重要性：1.培养学生嵌入式系统设计与开发的能力：学生通过学习单片机课程，能够掌握单片机的原理与应用，具备嵌入式系统设计与开发的基础能力。
2.提高学生实际操作能力：在单片机课程中，学生需要进行实际的电路连接与编程实验，通过实践锻炼自己的动手能力和解决问题的能力。
3.拓宽学生的职业发展方向：掌握单片机技术后，学生可以在电子技术、自动化控制、嵌入式系统等领域找到更多的职业发展机会。
4.培养学生创新意识和团队合作精神：在单片机课程的实践环节中，学生需要进行项目设计与实施，培养了学生的创新意识和团队合作精神。
单片机课程的教学内容在单片机课程中，通常包含以下教学内容：1.单片机原理与体系结构：介绍单片机的基本原理、内部结构和工作方式。
2.嵌入式系统设计：学习如何设计嵌入式系统，并了解与单片机相关的硬件电路设计。
3.单片机编程：学习单片机的编程语言和开发工具，如C语言、汇编语言和Keil等。
单片机的概念及单片机的种类
第二十一页，共36页。
第1章 概 述 2) MSP430单片机 MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)公司1996年开
始推向市场的一种16位单片机，采用精简指令集，是一种 超低功耗的混合型单片机。MSP430系列单片机的主要特点 是，具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发 手段。
3) 辅助功能类 辅助功能类硬件包括：A/D(模/数转换)和D/A(数/模转换， 通常采用PWM形式)等部件。这类部件根据芯片的配置不同 不一定集成在单片机芯片上，需要用户根据使用要求 选择。
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第1章 概 述 2. 软件部分 与微型计算机的运行原理相似，单片机系统的运行也
需要软件系统的支持，但是由于处理任务的不同，其复杂 程度相对较低。根据单片机软件所要实现的功能，可以将 软件划分为管理程序和应用程序两类。
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第1章 概 述 1. 军用级 运行温度(wēndù)范围为 -50℃～+125℃，适用于军用
品要求苛刻的应用环境，芯片的价格比较昂贵。例如Intel 公司的MCS-51系列单片机MD80C51FB。型号以MD表示开 头的，M代表军品，D代表直插封装。
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第1章 概 述 2. 商业级 运行温度范围为0℃～＋70℃，主要限于机房、办公及
第九页，共36页。
第1章 概 述 单片机的开发过程涉及3项内容，即编程、纠错和仿真。
一般采用PC机内安装的集成开发环境(IDE)软件进行开发调 试。在集成开发环境内可以实现文本编程、编译纠错和仿真 运行。其中仿真的形式又可以分为(fēn wéi)两种，即软件仿 真和硬件仿真。软件仿真不必连接硬件应用系统，仿真结果 在开发环境中模拟的单片机构造中得到体现；硬件仿真需要 与用户控制系统配合，以集成开发环境的输出替代用户系统 中原有的单片机，仿真过程真实、实时性强。另一种较新的 开发形式采用具有ISP(In-System Programming，在系统可编 程)功能的单片机，利用下载程序开发单片机系统。
单片机种类介绍
单片机种类简介ATMEL公司的AVR单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便.A VR单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每MHz可实现1MIPS的处理能力.A VR单片机工作电压为2.7~6.0V,可以实现耗电最优化.A VR的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电器,宇航设备等各个领域.Motorola单片机:Motorola是世界上最大的单片机厂商.从M6800开始,开发了广泛的品种,4位,8位,16位32位的单片机都能生产,其中典型的代表有:8位机M6805,M68HC05系列,8位增强型M68HC11,M68HC12 , 16位机M68HC16, 32位机M683XX. Motorola单片机的特点之一是在同样单片机种类简介的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境.MicroChip单片机: MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机,CPU 采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,一次性编程,小体积. 适用于用量大,档次低,价格敏感的产品.在办公自动化设备,消费电子产品,电讯通信,智能仪器仪表,汽车电子,金融电子,工业控制不同领域都有广泛的应用,PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速.MDT20XX系列单片机:工业级OTP单片机,Micon公司生产,与PIC单片机管脚完全一致,海尔集团的电冰箱控制器,TCL通信产品,长安奥拓铃木小轿车功率分配器就采用这种单片机EM78系列OTP型单片机: 台湾义隆电子股份有限公司,直接替代PIC16CXX,管脚兼容,软件可转换.Scenix单片机: Scenix公司推出的8位RISC结构SX系列单片机与Intel 的Pentium II等一起被<>评选为1998年世界十大处理器.在技术上有其独到之处:SX系列双时钟设置,指令运行速度可达50/75/100MIPS（每秒执行百万条指令,XXX M Instruction Per Second）;具有虚拟外设功能,柔性化I/O端口,所有的I/O端口都可单独编程设定,公司提供各种I/O的库函数,用于实现各种I/O模块的功能,如多路UART,多路A/D,PWM,SPI,DTMF,FS,LCD驱动等等. 采用EEPROM/FLASH程序存储器,可以实现在线系统编程.通过计算机RS232C接口,采用专用串行电缆即可对目标系统进行在线实时仿真.EPSON单片机:EPSON单片机以低电压,低功耗和内置LCD驱动器特点著名于世,尤其是LCD驱动部分做得很好.广泛用于工业控制,医疗设备,家用电器,仪器仪表,通信设备和手持式消费类产品等领域.目前EPSON已推出四位单片机SMC62系列,SMC63系列,SMC60系列和八位单片机SMC88系列.东芝单片机:东芝单片机门类齐全,4位机在家电领域有很大市场,8位机主要有870系列,90系列,该类单片机允许使用慢模式,采用32K时钟时功耗降至10UA数量级.东芝的32位单片机采用MIPS 3000A RISC的CPU结构,面向VCD,数字相机,图像处理等市场.8051单片机:8051单片机最早由Intel公司推出,其后,多家公司购买了8051的内核,使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大,应用也最广泛,有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片.LG公司生产的GMS90系列单片机,与Intel MCS-51系列,Atmel 89C51/52,89C2051等单片机兼容,CMOS技术,高达40MHZ的时钟频率,应用于: 多功能电话,智能传感器,电度表,工业控制,防盗报警装置,各种计费器,各种IC卡装置,DVD,VCD,CD-ROM.华邦单片机: 华邦公司的W77,W78系列8位单片机的脚位和指令集与8051兼容, 但每个指令周期只需要4个时钟周期,速度提高了三倍,工作频率最高可达40MHz.同时增加了WatchDog Timer,6组外部中断源,2组UART,2组Data pointer及Wait state control pin. W741系列的4位单片机带液晶驱动,在线烧录,保密性高,低操作电压（1.2V~1.8V）.Zilog单片机:Z8单片机是Zilog公司的产品,采用多累加器结构,有较强的中断处理能力,开发工具价廉物美.Z8单片机以低价位面向低端应用.我想很多人都知道Z80单板机,直到90年代后期,很多大学的微机原理还是讲述Z80.NS单片机:COP8单片机是NS（美国国家半导体公司）的产品,内部集成了16位A/D,这是不多见的,在看门狗多路及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处.此外,COP8的程序加密也做得比较好POWERPIC系列MicroChip公司生产MCS-51系列Intel公司生产MSP430系列德州仪器(TI)公司生产1.8051 单片机最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量最大的几种单片机之一.由于Intel 公司将重点放在186,386,奔腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有Philips,三星,华帮等公司接手.这些公司在保持与8051单片机兼容基础改善了8051的许多特点.提高了速度,降低了时钟频率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格.2.Atmel 单片机:ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体制造公司ATMEL 公司最令人注目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术和质量高可靠性的生产技术在CMOS 器件生产领域中A TMEL 的先进设计水平优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位这些技术用于单片机生产使单片机也具有优秀的品质在结构性能和功能等方面都有明显的优势ATMEL 公司的单片机是目前世界上一种独具特色而性能卓越的单片机它在计算机外部设备通讯设备自动化工业控制宇航设备仪器仪表和各种消费类产品中都有着广泛的应用前景.其生产的A T90系列是增强型RISC内载FLASH单片机,通常称为AVR系列.AT91M系列是基于ARM7TDMI 嵌入式处理器的ATMEL 16/32 微处理器系列中的一个新成员该处理器用高密度的16 位指令集实现了高效的32 位RISC 结构且功耗很低.另外ATMAL的增强型51系列单片机目前在市场上仍然十分流行,其中A T89S51 十分活跃.3.Microchip 单片机:Microchip 单片机是市场份额增长最快的单片机.他的主要产品是16C 系列8 位单片机,CPU采用RISC 结构,仅33 条指令,运行速度快,且以低价位著称,一般单片机价格都在 1 美元以下.Microchip 单片机没有掩膜产品,全部都是OTP 器件(现已推出FLASH 型单片机).Microchip 强调节约成本的最优化设计,是使用量大,档次低,价格敏感的产品.4.TI 公司的MSP430 系列单片机:MSP430 系列单片机是由TI公司开发的16 位单片机。
单片机的基本知识
内部总线 写锁存器
D
P2.X 锁存器 Q CP
80C51单片机的并行I/O口
口：是一种由各种电路形式组成的一个复杂的电路结构，它
可以完成芯片所要求的功能。 MCS-51单片机具有4个双向的8位并行I/O口：P0～P3，它们具 有系统规定的字节地址，每个口都包含一个锁存器、一个输出
驱动器和输入缓冲器。每个口均有一个8位锁存器，在上电复位
后初态为全“1”，使P0～P3口均处于输入状态。 这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点。
51子系列
8031
8051
8751
8951
4KB
128B
2×16
5
4×8
1
52子系列
8032
8052
8752
8952
8KB
256B
3×16
6
4×8
1
7、80C51单片机的逻辑结构及信号引脚
（1） 80C51单片机的内部逻辑结构
频率基准源 计数器
振荡器及 定时电路
4KB程序 存储器
128B数据 存储器
注意：P0口作为一般I/O使用时，要求上拉电阻。
P1口
P1口的字节地址90H，位地址90～97H，口的各位口线具有完 全相同但又相互独立的逻辑电路。
读锁存器 VCC
内部上拉电阻 内部总线 写锁存器 D Q Q P1.X 引脚
P1.X 锁存器
CP
读引脚
P2口 P2口的字节地址A0H，位地址A0～A7H，口的各位口线具有完 全相同但又相互独立的逻辑电路。
9 程序存储器 80C51单片机片内有4KB的ROM存储单元，简称内部程序存储 器地址范围（0000H～0FFFH），当内部程序存储器单元不够使 用时，可在80C51单片机的外部扩展程序存储器，扩展的程序存 储器简称外部程序存储器，地址范围（1000H～FFFFH）。
什么是单片机
在加、减、乘、除四则运算中,乘法实质上是做 移位加法,除法则是移位减法.
1.4.3 十六进制数用H表示
为了书写和阅读方便,经常采用十六进制数作为 二进制的缩写形式.十进制数、二进制数、十六 进制数的对照表如表1-1所示.
在计数时,逢十六进一,这样书写长度短,且可方 便将十六进制数转换为二进制数或将二进制数 转换为十六进制数.
其格式如下所示：
纯整数表示方法
数符 尾数·
纯小数表示方法
数符 尾数·
浮点表示法
浮点表示法中小数点的位置是不固定的.任意二进制 数N一般可表示为：N=2P×S
一个浮点数分为阶码和尾数两部分,二者各有表示正 负的阶符和数符,常用存储格式：
阶符
阶码
数符
尾数
在微计算机中常用的浮点数表示有：
4、片内集成更多的外围功能器件.
A/D、D/A、DMA控制器、频率合成器、声音发生器、译码驱动器、CRT控 制器等.
5、半导体工艺技术的发展
集成度提高0.6um工艺低功耗化CMOS
总之将向高性能、高可靠性、网络化、低电压、低功耗、低噪音、低成本 的方向发展.
单片机的出现是计算机技术发展史上的一个重要里程碑,单片机的 诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系 统两大分支.
主流产品——Intel单片机 主流字长——8位机 基础语言——汇编语言 核心技术稳定 教学机型/典型代表：MCS-51系列含MCS-52
1.3 单片机的发展与应用
一、单片机的历史 第一代1974-1976：1974年美国仙童公司生产第一个4位单片机F8 问世.发展了4位机,多用于家用电器、计算器、玩具.
只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控制系统,故 又称单片微型计算机single chip Microcomputer
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第1章 概 述
PIC系列单片机有如下特点： (1) 完全哈佛结构。指令和数据空间及传输路径完全分
开，提高了数据吞吐率。程序和数据总线采用不同的宽度。
数据总线为8位，指令总线根据单片机档次不同分为12、14、 16位，指令均以单字节形式表示。 (2) 流水线结构。取指令和执行指令采用流水线形式， 执行一条指令时，同时允许取出下一条指令，从而实现了单 周期指令。
公 司 Intel 品 名 8031 特 点
MCS-51 CMOS 单片 8 位微控制器， 条 I/O 引线， 个定时器/计数器， 32 2 5 个中断源，2 个优先级，128 B 片内 RAM 基于 8051 CMOS 控制器，8 位 A/D，PWM，48 条 I/O 引线，3 个定时 器/计数器，14 个中断源，4 个优先级，无片内 ROM，256 B 片内 RAM 基于 8051 CMOS 控制器， CAN(SJA1000 CAN)， 位 ADC， 片内 10 WDT， 87C591 32 条 I/O 引线，3 个定时器/计数器，15 个中断源，4 个优先级，I C 总线， 16 KB EPROM，256 B 片内 RAM +256 B 附加 AUX RAM
人员可以很容易地掌握C8051F的应用技术并能进行软
件的移植。
第1章 概 述
C8051F系列单片机采用流水线结构，单周期指令运行 速度是8051的12倍，全指令集运行速度是原来的9.5倍。
C8051F系列单片机的内部资源非常丰富，例如C8051F020单
片机内部除包含8051微控制器内核、RAM、ROM、I/O口、 定时器/计数器等MCS-51 系列的配置之外，还具有ADC、 DAC、PCA、SPI和SMBus等部件。这种将单片机的基本组 成单元与模拟、数字外设集成在一个芯片上而组成的片上系
第1章 概 述
1. 硬件部分 单片机系统的硬件部分是包括CPU在内的所有硬件电路， 按照硬件电路的功能和配置大致可以分为以下3类
第1章 概 述
1) 基本功能类 基本功能类硬件包括：CPU(用于运算、控制)、
RAM(用于数据存储)、ROM(用于程序存储)、I/O设备(实现
串行、并行输入/输出接口)及时钟电路(建立工作时序)。在 微型计算机中，上述部件被分成若干块芯片，安装在一块称
有JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动小组)调试接
口，通过PC机和JTAG调试器获取片内信息，从而使设计者 在调试开发时，无需仿真器和编程器。开发工具简便，价格 也相对低廉，可以实现在线编程。开发语言有汇编语言和C 语言。
第1章 概 述
(5) 运行环境。MSP430系列单片机产品均为工业级，运 行环境温度为-40 ～+85℃，适合工业环境下使用。
在时钟关断模式运行时，最低维持电流只有0.1 μA。具有独
特的时钟系统设计，它有两个时钟，用以产生CPU和各功能 单元所需的时钟，可以在指令控制下接通和关断时钟，实现 对总体功耗的控制。MSP430系列单片机有5种不同的工作模 式。在等待方式下，电流消耗为0.7 μA。在节电方式下，最
低可达0.1 μA。当系统处于省电的备用状态时，用中断请求
者可以根据不同的用途和要求设计出性价比较高的单片机控
制装置。
第1章 概 述
2) MSP430单片机 MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)公司1996年开 始推向市场的一种16位单片机，采用精简指令集，是一种 超低功耗的混合型单片机。MSP430系列单片机的主要特点 是，具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发
2
80C562 Philips
第1章 概 述
2．常用单片机的更新及进步 随着单片机技术的发展，高性能的新型单片机开始
出现，其中美国Cygnal公司推出的C8051F系列单片机就
是在MCS-51系列单片机基础之上进行更新开发的一种
产品。 C8051F实际上是一种以8051为内核集成的混合
信号系统级芯片。熟悉MCS-51系列单片机的工程技术
手段。
MSP430单片机的主要优点描述如下： (1) 运算处理能力强。MSP430系列是16位单片机，采
用了RISC结构，具有丰富的寻址方式和简洁的内核指令以
及大量的模拟指令，在8 MHz时钟晶振的驱动下指令周期 仅为125 ns。
第1章 概 述
(2) 超低功耗设计。采用1.8～3.6 V工作电压，在1 MHz 的时钟条件下运行时，芯片取用电流在200～400 μA左右。
将它唤醒的时间只需6 μs。
第1章 概 述
(3) 丰富的片上外围模块。集成了较丰富的片内外设， 其中包括看门狗(WDT)、模拟比较器A、硬件乘法器、液晶
驱动器、10/12位ADC、I 2 C总线和直接数据存取(DMA)等。
(4) 方便高效的开发环境。MSP430单片机有OPT、 FLASH和ROM 3种类型，目前主要以FLASH型为主。片内
现，但是它已具有了微型计算机所包含的基本组成结构和
特有的控制应用功能，是一种芯片级的微型计算机。另外， 由于单片机的体积、结构和功能特点，在实际应用中可以 完全融入应用系统之中，故而也称为嵌入式微控制器 (Embedded Micro-Controller)。
第1章 概 述
最基本的单片机系统由单片机芯片和软件程序共同组 建而成，是用户为了实现某种控制用途的需要而设计的实 际装置。在单片机系统中，单片机芯片内部的中央处理单 元(CPU)处于核心地位，CPU通过执行软件程序调动硬件 电路完成控制功能。根据这种工作方式，单片机系统可以 划分为硬件和软件两个组成部分。
统(SoC)，实质上已超出了以往单片机(MCU)的含义，代表
了高性能单片机发展的一个方向。
第1章 概 述
3. 其他类型单片机及特点简介 1) PIC系列单片机 PIC系列单片机由美国Microchip公司设计生产，与MCS-51 系列对应的产品有PIC16C系列和PIC17C系列8位单片机，广 泛应用于消费电子产品、汽车电子及工业控制等领域，就产 量和市场份额而言在世界单片机领域排名属于前列。
第1章 概 述
第1章 概
述
1.1 单片机的概念及单片机的种类 1.2 单片机的类型、特点及用途
1.3 单片机的发展趋势
本章小结 练习与思考题
第1章 概 述
1.1
1.1.1
单机系统
单片机是微型计算机发展的一个分支，是一种专门
面向控制的微处理器件，故又称之为微控制器(Micro Controller Unit，MCU)。单片机通常以单一芯片的形式出
第1章 概 述
(5) 种类齐全。不单纯追求功能堆积，从实际出发，以 多种型号满足不同层次、不同用途的需求。在规模上既有84
脚封装，多达66根I/O口线的型号，也有8脚封装，6根I/O口
线的型号。功能较全的高档次单片机产品还配置了A/D(模/ 数转换)、CCP(捕捉/比较)或采用PWM(脉宽调制)的D/A转换 单元。 PIC系列单片机功能全、种类多，便于选择使用，开发
较广、应用成熟，已被单片机控制装置的开发设计人员广泛
接受。本书将以这种单片机产品为主介绍单片机的结构原理、 指令系统、编程应用及接口电路等内容。MCS-51系列单片 机及其兼容产品的生产厂家很多，以下仅列出具有代表性的 3家公司的产品，其产品的型号及特点如表1-1所示。
第1章 概 述
表1-1 常用MCS-51系列单片机一览表
1) 管理程序
管理程序是单片机系统的监控程序，主要用于控制过程 复杂，控制量较大的装置，例如测控仪器、仪表等。对于仅
完成简单控制任务的单片机系统一般可以相应简化。
第1章 概 述
2) 应用程序 应用程序是针对具体的控制动作而编写的程序，是实现 控制具体功能的程序基础，通常以子程序模块的形式出现，
便于执行控制动作时调用。
生产环境下使用。其特点是可靠性远高于商业级，但价格远
低于军用级。MCS-51系列单片机的普通产品均属于工业级。
第1章 概 述
1.2 单片机的类型、特点及用途
1.2.1 单片机主要类型及其特点
1. 常用单片机的类型及特点
Intel公司的MCS-51系列及其兼容产品是目前最常用的 一种单片机类型，其引进历史较长，学习资料齐全，影响面
境中模拟的单片机构造中得到体现；硬件仿真需要与用户控
制系统配合，以集成开发环境的输出替代用户系统中原有的 单片机，仿真过程真实、实时性强。另一种较新的开发形式
采用具有ISP(In-System Programming，在系统可编程)功能的
单片机，利用下载程序开发单片机系统。
第1章 概 述
1.1.3 单片机的使用环境及产品等级 单片机用途广，使用环境差别大，如何保证单片机控制 系统或装置的可靠性是设计者和使用者最为关注的问题。作
们都是面向机器的语言，通用性差，编程效率低。
第1章 概 述
单片机的开发过程涉及3项内容，即编程、纠错和仿真。 一般采用PC机内安装的集成开发环境(IDE)软件进行开发调 试。在集成开发环境内可以实现文本编程、编译纠错和仿真 运行。其中仿真的形式又可以分为两种，即软件仿真和硬件 仿真。软件仿真不必连接硬件应用系统，仿真结果在开发环
M代表军品，D代表直插封装。
第1章 概 述
2. 商业级 运行温度范围为0℃～＋70℃，主要限于机房、办公及
住宅环境，适用于民用产品，例如家电、玩具等。商业级产
品价格低廉，品种齐全，应用最为广泛。 3. 工业级 早期的单片机产品大多为工业级，运行温度范围为 －45℃～＋85℃，介于商业级和军用级之间，适宜在工业
3) 单片机品种及主流单片机概况
单片机品种繁多，各具特色。其中Intel公司推出的MCS-51 系列单片机及与其兼容的Philips、Atmel、Winbond等公司的