1单片机概述

1.5 单片机应用呈现百花齐放之势
目前，国内单片机应用呈现百花齐放之势，很多不同 类型的单片机逐渐进入中国，这给我们增加了选择余 地，不必不管什么应用千篇一律都用51单片机。因此 在入门以后，爱好者可以根据实际情况，选择进一步 学习另一种或多种单片机。通常每一种单片机都会在 国内找一些代理公司，要使用这些单片机，最好是找 到这些代理，可以得到较好的技术支持。
计算机的发展
• 按照组成计算机的元器件的技术发展水平作为分类的 依据，计算机技术的发展已经走过了4代。
• 第一代计算机是电子管计算机（1945~1954年）。 • 第二代计算机是晶体管计算机（1955~1964年）。 • 第三代计算机是集成电路计算机（1965~1971年）。 • 第四代计算机是大规模集成电路计算机。 • 第五代计算机（可能）应用生物技术、纳米技术和量
1.5.2 PIC16 系列
美国Microchip 公司生产的PIC 系列单片机具有价格低、体积小、速度高、 功耗低、C语言编程、程序保密性强、品种多和开发方便等特点，并率先采 用RISC（Reduced Instruction Ser Computer）技术。该公司的8 位PIC 系列单片机的市场占有率已从1990 年的20 位提高到1996 年的前5 位，现 已成为嵌入式单片机（Embedded Controller）的主流产品之一。
1.5.1 MC68 系列(Motorola 公司的8 位单片机)
Motorola 公司于1979 年推出真正的单片机M6801，采用NMOS 工艺，内 含2.5 万只晶体管。
1982 年,该公司又研制成结构更为简单的M6804 系列单片机,采用内部串 行结构和动态RAM技术。
1983 年，Motorola 公司采用HCMOS 技术再次推出MC68HC05 系列单片机， 其速度要比MC6805 快3～4 倍，I/O 功能更强，功耗更低。
前两者是基于通用计算机系统，即将通用计算机系统用于测控对 象。
后两者是基于芯片形态的计算机系统，其中嵌入式微处理器是在 通用CPU 基础上发展，增加满足测控对象要求的外围接口电路， 用于测控领域。
而嵌入式微控制器则是在嵌入式系统的概念广泛使用后，给单片 机定位的称呼。所以，单片机是典型的嵌入式系统。
3) 控制功能强 单片机体积虽小,但“五脏俱全”，它非常适用于专门的
控制用途。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转 移指令，I/O 口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功能及运行速 度均高于同一档次的微机。
4) 低电压、低功耗 单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低
单片机从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设 计的，在其基本结构上，衍生出了能满足各种应用要求的兼容系统， 它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行及控 制品质等方面的要求，因此单片机构成的系统，是发展最快、品种最 多、数量最大、应用最广的嵌入式系统。
由于单片机有嵌入式应用的专用体系结构与指令系统，而且具有体积 小、可靠性高等特点，又具有各种各样的型号，可以满足不同的要求， 实际应用时，开发者可根据具体要求选用最佳型号的单片机嵌入到应 用系统中。
8位单片机
2．8位单片机阶段 1976年9月，美国Intel公司首先推出了MCS-48系列8位单片机以后，
单片机发展进入了一个新的阶段，8位单片机纷纷应运而生。例如， 莫斯特克(Mostek)和仙童(Fairchild)公司共同合作生产的3870(F8)系 列，摩托罗拉(Motorola)公司的6801系列等。
32位单片机
4．32位单片机 近年来，各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单
片机研制、生产阶段。
4位、8位、16位单片机各有应用领域
需要提及的是，单片机的发展虽然按先后顺序经历了4位、 8位、16位的阶段，但从实际使用情况看，并没有出现推 陈出新、以新代旧的局面。4位、8位、16位单片机仍各有 应用领域，如4位单片机在一些简单家用电器、高档玩具 中仍有应用，8位单片机在中、小规模应用场合仍占主流 地位，16位单片机在比较复杂的控制系统中才有应用。
自1985年以来，各种高性能、大存储容量、多功能的超8 位单片机不断涌现，它们代表了单片机的发展方向，在单 片机应用领域发挥着越来越大的作用。
8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、 仪器仪表等各个领域。
16位单片机
3．16位单片机阶段
1983年以后，集成电路的集成度可达十几万只管/片，16位单片机逐渐问世。 这一阶段的代表产品有1983 年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel公 司又推出的80C196，美国国家半导体公司推出的HPC16040和NEC公司推出 的783XX系列等。 16位单片机把单片机的功能又推向了一个新的阶段。如MCS-96系列的集成 度为12万只管/片，片内含16位CPU、8 KB ROM、232字节RAM、5个8位并 行I/O口、4个全双工串行口、4个16位定时器/计数器、8级中断处理系统。 MCS-96系列还具有多种I/O功能，如高速输入/输出(HSIO)、脉冲宽度调制 (PWM)输出、特殊用途的监视定时器(Watchdog)等等。 16位单片机可用于高速复杂的控制系统。
单片机与嵌入式系统
嵌入式系统是1970 年左右出现的概念。它是面向测控对象，嵌入 到实际应用系统中的计算机系统的统称。实时性是其主要特征， 另外在可靠性、物理尺寸、重启动和故障恢复方面也有特殊要求， 因而相对于通常的计算机应用设计更为复杂，涉及面也更为广泛。
嵌入式系统通常有工控机、通用CPU 模块、嵌入式微处理器 (Embedded Processor)和嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。
该系列型号中的PIC16F84是一款很好用的单片机入门芯
片，该款芯片内置flash ROM，支持ISP下载，在国外的
电子爱好者中非常有名，很多网站提供了开发该芯片的
方法，也可以找到许多基于该款芯片开发的小仪器、机
器人控制器等有趣的资料。下面列举部份网址：

பைடு நூலகம்
PIC 系列部分中档单片机性能
PIC系列RISC单片机
PIC系列芯片进入中国已有相当长的时间，微芯公司已在
中国设立分公司，其中文网站由资深工程师负责论坛，
回答客户和爱好者的提问，网址：
，
另一个值得参考的网站是福州高奇晶元有限公司，网址：
/。
电压和低功耗尤为重要。目前，许多单片机已可在2.2V 电压下运行,有的已 能在1.2V 或0.9V 下工作,功耗降至μA 级,一粒钮扣电池就可长期使用。
1.4 单片机的应用领域
单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领域有： (1) 工业控制。单片机可以构成各种工业控制系统、数
据采集系统等。如数控机床、自动生产线控制、电机 控制、温度控制等。 (2) 仪器仪表。如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。 (3) 计算机外部设备与智能接口。如图形终端机、传真 机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终 端机等。 (4) 商用产品。如自动售货机、电子收款机、电子秤等。 (5) 家用电器。如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录 像机、音响设备等。
超高档8位单片机
在高档8位单片机的基础上，单片机功能进一步得到提高， 近年来推出了超8位单片机。
如Intel公司的8X252、UPI-45283C152，Zilog公司的Super8， Motorola公司的MC68HC等，它们不但进一步扩大了片内 ROM和RAM的容量，同时还增加了通信功能、DMA传输 功能以及高速I/O功能等。
、
/picprojects.htm
、
等。
1.5.3 MSP430 系列
PIC 系列单片机分低档、中档和高档三个层次，指令条数分别是33、35 和 58 条，均向上兼容。PIC 系列单片机内部采用哈佛(HarVard)双总线结构, 数据和程序分开传送,有效地避免了CISC 设计中经常出现的处理瓶颈；两 级指令流水线结构允许CPU 在执行本条指令同时也能取出下条指令的指令 码，这就可以使CPU 的工作速度得到很大提高。Microchip 基于EPROM的 OTP(One Time Program)技术实际上是不带窗口的EPROM，它比熔丝式PROM 更为可靠，更能满足客户需求。PIC 系列单片机内部资源丰富，用户可根 据需要选取。
1984 年, Motorola 公司又推出8 位高性能单片机MC68HC11，采用HCMOS 工艺制造，具有灵活的CPU、大量面向控制的外围接口以及更加复杂的 I/O 功能。
迄今为止，Motorola 公司的MC6805 系列，MC68HC05 系列和MC68HC11 系列单片机是国际上应用最广泛的8 位主流机型之一，约占8 位机市场 的30%份额。因此，Motorola 公司对推动单片机技术的发展具有举足轻 重的影响。
能的I/O 接口集成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即 性能价格比很高。
2) 集成度高、体积小、适用温度范围宽、可靠性高 单片机把各种功
能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超大规模集成电路。 又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠 性与抗干扰能力。同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适 合于在恶劣环境下工作。
在1978年以前各厂家生产的8位单片机，由于受集成度(几千只管/ 片)的限制，一般没有串行接口，并且寻址空间的范围小(小于8 KB)，从性能上看属于低档8位单片机。
高档8位单片机
随着集成电路工艺水平的提高，在1978年到1983年期间集成度提高到 几万只管/片，因而一些高性能的8位单片机相继问世。
微机组成结构框图
单片机组成框图
1.2 单片机的发展概况
1．4位单片机阶段 自1975年美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000后，各 个计算机生产公司竞相推出4位单片机。例如美国国家半导体公司 (National Semiconductor)的COP402系列，日本电气公司(NEC)的 μPD75XX系列，美国洛克威尔公司(Rockwell)的PPS/1系列，日本松下 公司的MN1400系列，富士通公司的MB88系列等。 4位单片机主要用于家用电器、电子玩具等。