汽车单片机与车载网络-2汽车单片机
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A/D、D/A 芯片
内存条
刷
电 路
定时计数器 芯片
板
授人以鱼不如授人以渔
单片机
存储器 时钟电路 控制电路 CPU 定时器
片
朱明工作室
zhubob@21cn.com
I / O口
晶
单 硅
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
zhubob@21cn.com
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
zhubob@21cn.com
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
zhubob@21cn.com
在MCS－48单片微机成功的刺激下，许多半导体公司和计 算机公司争相研制和发展自己的单片微机系列，有Motorola 公司的6801、6802，美国的Zilog公司的Z－8系列，Rockwell 公司的6501、6502等，此外，日本的NEC公司、日立公司及 EPSON公司等，也都相继推出了各具特色的单片微机品种。 对工业控制、智能仪表等诸多较高层次的应用领域，8位 单片微机系列在性能、价格两方面有较好的兼顾。 尽管目前单片微机的品种很多，但其中最具典型性的当属 Intel公司的MCS－51系列单片微机。此外，它还具有品种全、 兼容性强、软硬件资料丰富等特点。直到现在MCS－51仍不失 为单片微机中的主流机型。由于8位单片微机的高性能价格比， 估计近十年内，8位单片微机将仍是单片微机中的主流机型。
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
特点： 产品化。
（2）可靠性好，适应温度范围宽。
zhubob@21cn.com
（1）小巧灵活、成本低、功耗低、功能强、易于
（3）结构灵活，内部集成度高，外围电路易扩展， 易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 （4）实现多机和分布式控制系统。
（5）应用范围广，既可用于工业自动控制等场合，
授人以鱼不如授人以渔
第二章 汽车单片机
朱明工作室
zhubob@21cn.com
2.1 .汽车单片机绪论 单片机的概念 单片机的发展 单片机的类型 单片机的应用 单片机的数学基础
授人以鱼不如授人以渔
1.1
计算机的一些概念
朱明工作室
zhubob@21cn.com
计算机由运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五个部分组成。
包括了 Intel公司发展MCS－96系列的新一代产品，如
8098/8398/8798单片机，还包括了 Motorola、Phlips、
Siemens、NEC（日本电气 ）、Fujutsu（富士通 ）、TI、 Microship、Infineon、Toshiba、LG、ATME（爱特梅尔 ）等 公司开发的一批性能优越的单片机。
朱明工作室
zhubob@21cn.com
第2章 汽车单片机
主讲：朱明
高级技师、经济师、工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员 授人以鱼不如授人以渔
第二章 汽车单片机的硬件结构
2.1 单片机概述 2.2 MC68HC908GP32单片机基本结构 2..2.1 M68HC08系列单片机指令系统 2.2.2 复位、系统初始化设置、中断与低功耗 2.2.3 时钟发生器模块CGM 2.2.4 基本输入/输出口 2.2.5 A/D转换模块
2）CPU：运算器、控制器合称为中央处理单元。
3）MPU：若将这两部分集成在同一块集成电路硅片上，则称 为微处理器。
4）单板微型计算机：将五大部件（输入/输出）集中在一块 印刷电路板（含MPU)的计算机称为单板微型计算机。
5）单片机：将五大部件集中在一块集成电路硅片上的计算机 称为单片机。 6）微型计算机系统：这五大部件加上对应的系统软件和应用 软件等合称为微型计算机系统。
又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领 域 。
授人以鱼不如授人以渔
1.2 单片机的发展
朱明工作室
zhubob@21cn.com
1970年微型计算机研制成功之后，随着大规模集成电路 的发展又出现了单片微机，并且按照不同的发展要求，形成 了二个独立发展的分支。美国Intel公司1971年生产的4位单 片微机4004和1972年生产的雏型8位单片微机8008，特别是 1976年MCS-48单片微机问世以来，在短短的二十几年间，经 历了四次更新换代，其发展速度大约每二三年要更新一代、 集成度增加一倍、功能翻一番。发展速度之快、应用范围之 广，已达到了惊人的地步。它已渗透到生产和生活的诸领域， 可谓“无孔不入”。 1976年Intel公司首先推出MCS－48系列单片微型计算机。 它已包括计算机的三个基本单元，已成为真正意义的单片微 机，赢得了广泛的应用，为单片微机的发展奠定了基础，成 为单片微机发展进程中的一个重要阶段。
将算盘上的最后结果抄到纸上——输出信息
授人以鱼不如授人以渔
实例分析：
科目 1 80 科目 1 100 科目 1 78 科目 1 92 科目 1 88 科目 1 94
朱明工作室
zhubob@21cn.com
科目 1 95 装臵：
平均
运算装臵：算盘
运算器
记录（存放）装臵：纸张和笔
控制装臵：人脑，由手执行 输入输出装臵
计算机的结构（冯.诺伊曼）
授人以鱼不如授人以渔
实例分析：
科目 1 80 科目 1 100 科目 1 78 科目 1 92 科目 1 88 科目 1 94
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科目 1 95 算盘
平均
将成绩记录在纸上——输入信息
想好计算方法和步骤——记录下来
用算盘进行计算，先算和627，记下；再做除法运算
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
zhubob@21cn.com
第三阶段（1978—1981）高性能8位单片机阶段。
1978年，Motorola公司推出M6800系列单片机 Zilog公司则相继推出了Z8系列单片机 1980年，Intel公司在MCS-48的基础上，推出 了高性能的MCS-51系列单片机，它使单片机的
机称为第四代电子计算机。
授人以鱼不如授人以渔
什么是单片机？
朱明工作室
zhubob@21cn.com
随着微电子技术的发展和近代超大规模集成电路的出 现，微处理器有了飞速的发展，其最新进展之一是将微处 理器和外围芯片，如：
可编程只读存储器（EPROM）、随机存储器（RAM）、并 行I/O端口（PIO）、串行I/O端口（SIO）、定时/计数 （CTC）、中断控制器（ICU）、模/数转换器（ADC）、数/
由于它通常以嵌入某个电路或设备中的面目出现 的，故也被称为嵌入式控制器（Embedded Controller）。
wenku.baidu.com
单片机与微处理器（CPU）、微机（ MicroController简记为MCU）概念不同。
授人以鱼不如授人以渔
概念辨识：
朱明工作室
zhubob@21cn.com
1）主机：运算器、控制器、存储器合称主机。
朱明工作室
zhubob@21cn.com
2.2.6 串行异步通信模块
2.2.7 串行外设接口SPI 2.2.8 定时器模块
授人以鱼不如授人以渔
第二章 汽车单片机
朱明工作室
zhubob@21cn.com
2.3MCS-51单片机的结构和原理
（一）ＭＣＳ-５１单片机的内部组成及信号引脚 (二)MCS-51单片机的中央处理器 (三)MCS-51单片机存储器的结构 (四)I/O端口、时钟电路与时序 (五)MCS-51单片机的工作方式 (六)MCS-51单片机指令系统概述与详解 (七)MCS-51单片机的中断系统 (八)MCS-51单片机的定时器/计数器及应用 (九)MCS-51单片机的串行口通信系统 (十)MCS-51单片机I/ 0的扩展技术
模转换器（DAC）、监控定时器（WDT）、通讯控制器 （CCU）、脉宽调制器（PWM）、数字信号处理器（DSP）等 等部件集成在一块芯片之中，制成了单片微型计算机 （Single Chip MicroComputer），简称单片机。
授人以鱼不如授人以渔
什么是单片机？
朱明工作室
zhubob@21cn.com
授人以鱼不如授人以渔
单片机的发展趋势
朱明工作室
zhubob@21cn.com
单片微机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价 格、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容方向发展。 今后的发展趋势不外乎在以下几个方面： ⑴ 多功能 在单片微机中尽可能多的把应用系统中所需要的存储器、 各种功能的I/O口都集成在一块芯片内，即外围器件内装化， 如把LED、LCD或VFD显示驱动器集成在8位单片微机中，如把 A/D、D/A、乃至多路模拟开关和采样/保持器也集成在单片微 机芯片中，从而成为名副其实的单片微机。 ⑵ 高性能 为了提高速度和执行效率，在单片微机中开始使用RISC体 系结构、并行流水线操作和DSP等的设计技术，使单片微机的 指令运行速度得到大大提高，其电磁兼容等性能明显地优于 同类型的微处理器。
应用跃上了一个新台阶。
授人以鱼不如授人以渔
MCS-51系列单片机:
朱明工作室
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完善的外部总线。MCS-51设臵了经典的8位单片机
的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、
控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。
CPU外围功能单元的集中管理模式。 体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出 控制功能的指令。
授人以鱼不如授人以渔
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授人以鱼不如授人以渔
计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
朱明工作室
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内存条
CPU
主板
多板机
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
单板机
zhubob@21cn.com
印
输入输出接口 芯片 CPU芯片 CPU
存储器芯片
授人以鱼不如授人以渔
存储器
控制器 输入输出装臵
计算机的五大装臵：
朱明工作室
zhubob@21cn.com
计算机的结构（冯.诺伊曼）
授人以鱼不如授人以渔
1)运算器:是计算机的运算部件，用于实现算术和 朱明工作室 zhubob@21cn.com 逻辑运算。 2)控制器:是计算机的指挥控制部件，它控制计算 机各部分自动、协调地工作。运算器 和控制器常合在一起称为中央处理器， 简称CPU。 3)存储器:是计算机的记忆部件，用于存放程序和 数据。 4)输入设备:用于将程序和数据输入到计算机中， 如键盘等。 5)输出设备:把计算机数据计算或加工的结果，以 用户需要的形式显示或打印出来，如 显示器、打印机等。
授人以鱼不如授人以渔
计算机的发展历史
朱明工作室
zhubob@21cn.com
1）用电子管实现这五大装臵的计算机称为第一代电子计
算机。
2）用晶体管实现这五大装臵的计算机称为第二代电子计 算机。 3）用中小规模集成电路实现这五大装臵的计算机称为第 三代电子计算机。
4）用大规模和超大规模集成电路实现这五大装臵的计算
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
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在8位单片微机之后，16位单片微机也有很大发展。例 如，1983年Intel公司推出的MCS－96系列单片微机。与 MCS－51相比，MCS－96不但字长增加一倍，而且还具有 4 路或 8路的10位 A/D 转换功能，此外，在其它性能方面 也有一定的提高。飞利浦公司推出了与80C51在源码级兼 容性的16位单片微机，即80C51XA(每一条80C51指令可以 1∶1地被翻译成一条XA指令，仅XCHD指令除外)，用户不 需投入很大的软件开销和人员就能较大的提高产品性能。 80C51XA具有的高性能包括：执行速度快、支持高级 语言(比如C语言) 、支持实时多任务执行、易于形成派生 系列产品、地址宽度可变(用户可以方便地将外部地址线 宽度选定为12位、16位、20位、24位等等。在工业控制产 品、高档智能仪表、彩色复印机、录像机等应用领域。
授人以鱼不如授人以渔
单片机发展历程：
朱明工作室
zhubob@21cn.com
第一阶段（1971-1974）：以Intel公司首次推出 的4004的4位微处理器为代表。是单片机的初级阶段。 1974年12月，仙童公司推出了8位单片机F8。 第二阶段（1974-1978）：以MCS－48系列（8位） 单片微机为代表。属于低性能单片微机阶段。 1977 年，GI公司推出了PIC1650; Motorola 、Zilog
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
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第四阶段（1982年到现在）：以MCS-96系列单片微机为
代表。是单片机的发展、巩固、提高阶段。（16位、32位）
1982年Intel公司推出了比8位机性能更高的16位单片机MCS96系列，1988年Intel公司又推出了MCS-96系列中的 8098/8398/8798单片机
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电 路
定时计数器 芯片
板
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单片机
存储器 时钟电路 控制电路 CPU 定时器
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在MCS－48单片微机成功的刺激下，许多半导体公司和计 算机公司争相研制和发展自己的单片微机系列，有Motorola 公司的6801、6802，美国的Zilog公司的Z－8系列，Rockwell 公司的6501、6502等，此外，日本的NEC公司、日立公司及 EPSON公司等，也都相继推出了各具特色的单片微机品种。 对工业控制、智能仪表等诸多较高层次的应用领域，8位 单片微机系列在性能、价格两方面有较好的兼顾。 尽管目前单片微机的品种很多，但其中最具典型性的当属 Intel公司的MCS－51系列单片微机。此外，它还具有品种全、 兼容性强、软硬件资料丰富等特点。直到现在MCS－51仍不失 为单片微机中的主流机型。由于8位单片微机的高性能价格比， 估计近十年内，8位单片微机将仍是单片微机中的主流机型。
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特点： 产品化。
（2）可靠性好，适应温度范围宽。
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（1）小巧灵活、成本低、功耗低、功能强、易于
（3）结构灵活，内部集成度高，外围电路易扩展， 易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 （4）实现多机和分布式控制系统。
（5）应用范围广，既可用于工业自动控制等场合，
授人以鱼不如授人以渔
第二章 汽车单片机
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2.1 .汽车单片机绪论 单片机的概念 单片机的发展 单片机的类型 单片机的应用 单片机的数学基础
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1.1
计算机的一些概念
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计算机由运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五个部分组成。
包括了 Intel公司发展MCS－96系列的新一代产品，如
8098/8398/8798单片机，还包括了 Motorola、Phlips、
Siemens、NEC（日本电气 ）、Fujutsu（富士通 ）、TI、 Microship、Infineon、Toshiba、LG、ATME（爱特梅尔 ）等 公司开发的一批性能优越的单片机。
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第2章 汽车单片机
主讲：朱明
高级技师、经济师、工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员 授人以鱼不如授人以渔
第二章 汽车单片机的硬件结构
2.1 单片机概述 2.2 MC68HC908GP32单片机基本结构 2..2.1 M68HC08系列单片机指令系统 2.2.2 复位、系统初始化设置、中断与低功耗 2.2.3 时钟发生器模块CGM 2.2.4 基本输入/输出口 2.2.5 A/D转换模块
2）CPU：运算器、控制器合称为中央处理单元。
3）MPU：若将这两部分集成在同一块集成电路硅片上，则称 为微处理器。
4）单板微型计算机：将五大部件（输入/输出）集中在一块 印刷电路板（含MPU)的计算机称为单板微型计算机。
5）单片机：将五大部件集中在一块集成电路硅片上的计算机 称为单片机。 6）微型计算机系统：这五大部件加上对应的系统软件和应用 软件等合称为微型计算机系统。
又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领 域 。
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1.2 单片机的发展
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1970年微型计算机研制成功之后，随着大规模集成电路 的发展又出现了单片微机，并且按照不同的发展要求，形成 了二个独立发展的分支。美国Intel公司1971年生产的4位单 片微机4004和1972年生产的雏型8位单片微机8008，特别是 1976年MCS-48单片微机问世以来，在短短的二十几年间，经 历了四次更新换代，其发展速度大约每二三年要更新一代、 集成度增加一倍、功能翻一番。发展速度之快、应用范围之 广，已达到了惊人的地步。它已渗透到生产和生活的诸领域， 可谓“无孔不入”。 1976年Intel公司首先推出MCS－48系列单片微型计算机。 它已包括计算机的三个基本单元，已成为真正意义的单片微 机，赢得了广泛的应用，为单片微机的发展奠定了基础，成 为单片微机发展进程中的一个重要阶段。
将算盘上的最后结果抄到纸上——输出信息
授人以鱼不如授人以渔
实例分析：
科目 1 80 科目 1 100 科目 1 78 科目 1 92 科目 1 88 科目 1 94
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科目 1 95 装臵：
平均
运算装臵：算盘
运算器
记录（存放）装臵：纸张和笔
控制装臵：人脑，由手执行 输入输出装臵
计算机的结构（冯.诺伊曼）
授人以鱼不如授人以渔
实例分析：
科目 1 80 科目 1 100 科目 1 78 科目 1 92 科目 1 88 科目 1 94
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科目 1 95 算盘
平均
将成绩记录在纸上——输入信息
想好计算方法和步骤——记录下来
用算盘进行计算，先算和627，记下；再做除法运算
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第三阶段（1978—1981）高性能8位单片机阶段。
1978年，Motorola公司推出M6800系列单片机 Zilog公司则相继推出了Z8系列单片机 1980年，Intel公司在MCS-48的基础上，推出 了高性能的MCS-51系列单片机，它使单片机的
机称为第四代电子计算机。
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什么是单片机？
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随着微电子技术的发展和近代超大规模集成电路的出 现，微处理器有了飞速的发展，其最新进展之一是将微处 理器和外围芯片，如：
可编程只读存储器（EPROM）、随机存储器（RAM）、并 行I/O端口（PIO）、串行I/O端口（SIO）、定时/计数 （CTC）、中断控制器（ICU）、模/数转换器（ADC）、数/
由于它通常以嵌入某个电路或设备中的面目出现 的，故也被称为嵌入式控制器（Embedded Controller）。
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单片机与微处理器（CPU）、微机（ MicroController简记为MCU）概念不同。
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概念辨识：
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1）主机：运算器、控制器、存储器合称主机。
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2.2.6 串行异步通信模块
2.2.7 串行外设接口SPI 2.2.8 定时器模块
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第二章 汽车单片机
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2.3MCS-51单片机的结构和原理
（一）ＭＣＳ-５１单片机的内部组成及信号引脚 (二)MCS-51单片机的中央处理器 (三)MCS-51单片机存储器的结构 (四)I/O端口、时钟电路与时序 (五)MCS-51单片机的工作方式 (六)MCS-51单片机指令系统概述与详解 (七)MCS-51单片机的中断系统 (八)MCS-51单片机的定时器/计数器及应用 (九)MCS-51单片机的串行口通信系统 (十)MCS-51单片机I/ 0的扩展技术
模转换器（DAC）、监控定时器（WDT）、通讯控制器 （CCU）、脉宽调制器（PWM）、数字信号处理器（DSP）等 等部件集成在一块芯片之中，制成了单片微型计算机 （Single Chip MicroComputer），简称单片机。
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什么是单片机？
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单片机的发展趋势
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单片微机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价 格、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容方向发展。 今后的发展趋势不外乎在以下几个方面： ⑴ 多功能 在单片微机中尽可能多的把应用系统中所需要的存储器、 各种功能的I/O口都集成在一块芯片内，即外围器件内装化， 如把LED、LCD或VFD显示驱动器集成在8位单片微机中，如把 A/D、D/A、乃至多路模拟开关和采样/保持器也集成在单片微 机芯片中，从而成为名副其实的单片微机。 ⑵ 高性能 为了提高速度和执行效率，在单片微机中开始使用RISC体 系结构、并行流水线操作和DSP等的设计技术，使单片微机的 指令运行速度得到大大提高，其电磁兼容等性能明显地优于 同类型的微处理器。
应用跃上了一个新台阶。
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MCS-51系列单片机:
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完善的外部总线。MCS-51设臵了经典的8位单片机
的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、
控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。
CPU外围功能单元的集中管理模式。 体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出 控制功能的指令。
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计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
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输入输出接口 芯片 CPU芯片 CPU
存储器芯片
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计算机的五大装臵：
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计算机的结构（冯.诺伊曼）
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1)运算器:是计算机的运算部件，用于实现算术和 朱明工作室 zhubob@21cn.com 逻辑运算。 2)控制器:是计算机的指挥控制部件，它控制计算 机各部分自动、协调地工作。运算器 和控制器常合在一起称为中央处理器， 简称CPU。 3)存储器:是计算机的记忆部件，用于存放程序和 数据。 4)输入设备:用于将程序和数据输入到计算机中， 如键盘等。 5)输出设备:把计算机数据计算或加工的结果，以 用户需要的形式显示或打印出来，如 显示器、打印机等。
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1）用电子管实现这五大装臵的计算机称为第一代电子计
算机。
2）用晶体管实现这五大装臵的计算机称为第二代电子计 算机。 3）用中小规模集成电路实现这五大装臵的计算机称为第 三代电子计算机。
4）用大规模和超大规模集成电路实现这五大装臵的计算
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在8位单片微机之后，16位单片微机也有很大发展。例 如，1983年Intel公司推出的MCS－96系列单片微机。与 MCS－51相比，MCS－96不但字长增加一倍，而且还具有 4 路或 8路的10位 A/D 转换功能，此外，在其它性能方面 也有一定的提高。飞利浦公司推出了与80C51在源码级兼 容性的16位单片微机，即80C51XA(每一条80C51指令可以 1∶1地被翻译成一条XA指令，仅XCHD指令除外)，用户不 需投入很大的软件开销和人员就能较大的提高产品性能。 80C51XA具有的高性能包括：执行速度快、支持高级 语言(比如C语言) 、支持实时多任务执行、易于形成派生 系列产品、地址宽度可变(用户可以方便地将外部地址线 宽度选定为12位、16位、20位、24位等等。在工业控制产 品、高档智能仪表、彩色复印机、录像机等应用领域。
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单片机发展历程：
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第一阶段（1971-1974）：以Intel公司首次推出 的4004的4位微处理器为代表。是单片机的初级阶段。 1974年12月，仙童公司推出了8位单片机F8。 第二阶段（1974-1978）：以MCS－48系列（8位） 单片微机为代表。属于低性能单片微机阶段。 1977 年，GI公司推出了PIC1650; Motorola 、Zilog
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第四阶段（1982年到现在）：以MCS-96系列单片微机为
代表。是单片机的发展、巩固、提高阶段。（16位、32位）
1982年Intel公司推出了比8位机性能更高的16位单片机MCS96系列，1988年Intel公司又推出了MCS-96系列中的 8098/8398/8798单片机