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什么是单片机

时间:2013-08-30 来源:电气自动化技术网 编辑:编辑部 点击:次 字体设置:

单片微型计算机,简称“单片机”,也叫“MCU”(Micro Controller Unit,微控制器),她不是一台机器,而是一块集成电路芯片。单片机是采用超大规模集成电路把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、冲断系统、定时器/计数器、AD转换器、通信接口和普通I/O口等集成到一块硅片上,构成的一个微型的、完整的计算机系统。单片机的CPU相当于PC机的CPU,单片机的数据存储器RAM相当于PC机的内存,单片机的程序存储器ROM相当于PC机的硬盘,单片机的I/O口相当于PC机的显卡、网卡、扩展卡等的插槽…… 可见,麻雀虽小五脏俱全。

单片机的CPU(Central Processing Unit,中央处理器)是单片机的核心部件,由控制单元、算术逻辑单元和寄存器单元等部分组成,实现逻辑运算。根据数据总线的宽度和一次可处理的数据字节长度可分为8位CPU、16位CPU和32位CPU等。单片机的位数也是根据单片机内部的CPU位数决定的,如8位单片机使用的8位CPU,16位单片机使用的是16位CPU,以此类推。笔者看到有些书都把单片机称作微处理器是不准确的,微处理器只是计算机系统里的一个核心部件而已。而单片机是一个完整的计算机系统,把它称为微控制器更准确些。

单片机自诞生以来,以其性能稳定、低电压低功耗、经久耐用、体积小、性价比高、控制能力强、易于扩展等优点,广泛应用于各个领域。先后出现了4位单片机、8位单片机、16位单片机、32位单片机,在这几类单片机里最受追捧的是8位单片机,仍是目前单片机应用的主流。随着电子技术的迅速发展,单片机的功能也越来越强大。

1975年,美国德州仪器公司(TI公司)首次推出4位单片机——TMS-1000单片机,标志着单片机诞生。

1976年Intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机,使单片机发展进入一个新阶段。MCS-48系列单片机内部集成了8位CPU、多个并行I/O口、8位定时器/计数器、小容量的RAM和ROM等,没有串行通信接口,操作简单。

1980年,Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上,推出了MCS-51系列8位高档单片机,这就是当前大名鼎鼎的“51单片机”的祖先。MCS-51系列单片机比MCS-48系列单片机有明显提高,内部增加了串行通信接口,具备多级中断处理系统,定时器/计数器由8位扩展为16位,扩大了RAM和ROM的容量。MCS-51系列8位单片机因为性能可靠、简单实用、性价比高而深受欢迎,被誉为“最经典的单片机”。各高校单片机教材都是以MCS-51系列8位单片机为内容教授单片机课程。

1983年,16为单片机问世,因为性价比不理想并未得到普及应用,主要应用于比较复杂的控制系统以及早期嵌入式系统

进入90年代之后,随着集成电路技术的高速发展, 32位单片机应运而生,嵌入式系统因此而得到推广。

单片机的诞生和应用,是控制电路设计的一次革命,让复杂的控制电路变得简单,让使用传统电路设计方法不可行的控制电路变成可行,让傻瓜产品变成智能产品……,当前热门的DSP技术和ARM技术都是单片机发展的产物。

应用单片机,就得先学会单片机编程。单片机编程包括两项内容:一是在开发软件上将C语言代码或汇编语言代码编译成hex文件;二是使用相应的单片机程序下载软件和下载线(编程器)将hex文件下载到单片机上。单片机编程语言有两种:汇编语言和C语言。目前最流行的是C语言。不同的单片机其开发软件是不一样的,如51单片机使用的是Keil软件;PIC单片机使用的是MPLAB IDE软件;AVR单片机使用的是ICCAVR软件或者AVR Studio软件,等等。至于单片机程序下载软件和下载线(编程器)那就五花八门了,到处都有。当程序下载到单片机后,单片机的外围电路满足要求时,程序便被执行,单片机就永不停歇的跑起来了。

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