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1、 1.1 单片机的发展史单片机的发展史 1.2 8051 单片机基础知识单片机基础知识返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史上述简单描述了单片机，那么单片机是如何发展起来的呢，这是因为上述简单描述了单片机，那么单片机是如何发展起来的呢，这是因为单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。随着大规模集单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。随着大规模集成电路技术的发展，可以将中央处理器（成电路技术的发展，可以将中央处理器（CPU）、数据存储器）、数据存储器（RAM）、程序存储器（）、程序存储器（ROM）、定时器）、定时器/计数器以及输入计数器以及输入/输出输出（I/O）接口电路等主
2、要计算机部件，集成在一块电路芯片上。虽然）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，都已具有了微机系统的含单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，都已具有了微机系统的含义。由于单片机能独立执行内部程序，所以又称它为微型控制器义。由于单片机能独立执行内部程序，所以又称它为微型控制器（Microcontroller）。）。单片机自从问世以来，性能在不断地提高和完善，它不仅能够满足很单片机自从问世以来，性能在不断地提高和完善，它不仅能够满足很多应用场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小、多应用场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体
3、积小、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信、智能接因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信、智能接口、商业营销等领域得到广泛的应用，并且正在逐步取代现有的多片口、商业营销等领域得到广泛的应用，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视，也更扩大了单片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视，也更扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展。单片机的发展史机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展。单片机的发
4、展史大致可分为以下大致可分为以下3 个阶段。个阶段。第一阶段（第一阶段（19761978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有机具有8 位位CPU，并行，并行I/O 端口、端口、8 位时序同步计数器，寻址范围为位时序同步计数器，寻址范围为4 KB，但是没有串行口。，但是没有串行口。第二阶段（第二阶段（19781982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具有单片机具有I/O 串行端口，有多级中断处理系统，串行端口，有多级中断处理系统，15 位时序同步技术位时序同步技术器，器，RAM、ROM 容量加大，寻址范
5、围可达容量加大，寻址范围可达64 KB。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史第三阶段（第三阶段（1982 至今）：至今）：8 位单片机微处理改良型及位单片机微处理改良型及16 位单片机微位单片机微处理阶段。处理阶段。 1.1.1 单片机的应用单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面。活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面。1. 单片机在智能仪表中的应用单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪
6、器仪表智能化，并可以提高测单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。比。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史2. 单片机在机电一体化中的应用单片机在机电一体化中的应用机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微型单片机控制的数字机床、钻床
7、等。单片机作为产品中的控制例如微型单片机控制的数字机床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。机器的自动化、智能化程度。3. 单片机在实时控制中的应用单片机在实时控制中的应用单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使
8、系统保持在最控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史4. 单片机在分布式多机系统中的应用单片机在分布式多机系统中的应用在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安相互联系、协调工作。单片
9、机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。5. 单片机在人类生活中的应用单片机在人类生活中的应用自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，备受人们喜爱。单片机将使人
10、类生活更加方便、舒适、丰富了功能，备受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。多彩。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史 1.1.2 单片机的主要发展趋势单片机的主要发展趋势目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其发展趋势将是进一目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其发展趋势将是进一步向着步向着CMOS 化、化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。方面发展。1. CMOS 化化近年，由于近年，由于CHMOS 技术的进步，大大地促进了单片机的技术的进步，大大地促
11、进了单片机的CMOS 化。化。CMOS 芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。可以工作在功耗精细管理状态。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史这也是今后以这也是今后以80C51 取代取代8051 为标准为标准MCU 芯片的原因。因为单片芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS 电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导
12、体工艺的工艺的TTL 电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度（高密度、高速度MOS）、）、CHMOS 工工艺以及艺以及CHMOS 和和HMOS 工艺的结合。工艺的结合。目前生产的目前生产的CHMOS 电路已达到电路已达到LSTTL 的速度，传输延迟时间小于的速度，传输延迟时间小于2 ns，它的综合优势已大于，它的综合优势已大于TTL 电路。因而，在单片机领域，电路。因而，在单片机领域，CMOS 电路正在逐渐取代电路正在逐渐取代TTL 电路。电路。上一页 下一页返回1.1 单
13、片机的发展史单片机的发展史2. 低功耗化低功耗化单片机的功耗已从单片机的功耗已从mA 级，降至级，降至1 A 以下；使用电压在以下；使用电压在35 V 范围范围内，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了内，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。3. 低电压化低电压化几乎所有的单片机都有几乎所有的单片机都有WAIT、STOP 等省电运行方式。允许使用的等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在电压范围越来越宽，一般在35 V 范围内工作。低电压供电的单片范围内工
14、作。低电压供电的单片机电源下限已可达机电源下限已可达12 V。目前。目前0.8 V 供电的单片机已经问世。供电的单片机已经问世。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史4. 低噪声与高可靠性低噪声与高可靠性为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机厂家在单片机内部电路足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。若用数字电路完成，所设计的电路相当复中都采用了新的技术措施。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数
15、字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低。那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史 1.1.3 MCS - 51 单片机和单片机和8051、8031、89C51 等的关系等的关系我
16、们平常老是讲我们平常老是讲8051，又有什么，又有什么8031，现在又有，现在又有89C51，它们之间，它们之间究竟是什么关系呢究竟是什么关系呢?MCS - 51 是指由美国是指由美国Intel 公司生产的一系列些公司生产的一系列些品种，如品种，如8031、8051、8751、8032、8052、8752 等，其中等，其中8051 是是最早最典型的产品，该系列其他单片机都是在最早最典型的产品，该系列其他单片机都是在8051 的基础上进行功的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051 来称呼来称呼MCS-51 系列单片机，而系列单片机，而8031 是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到合会看到8031 的名称。的名称。上一页 下一页返回1.1 单片机的发展史单片机的发展史Intel 公司将公司将MCS-51 的核心技术授权给了很多其他公司，所以有很的核心技术授权给了很多其他公司，所以有很多公司在做以多公司在做以8051 为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，为核心的单片机，当
