单片机原理及应用？

单片机到底是什么？这只是一台电脑，但它是微型的。麻雀虽小，五脏俱全:它还使用了与计算机功能相似的模块，如CPU、内存、并行总线以及与硬盘功能相同的存储设备。不同的是，这些部件的性能比我们家的电脑弱很多，但价格也低，一般不超过10元......可以用来做一些控制电器之类的。烟机VCD之类的家电都能看到！.....主要用作控制部分的核心部件。\x0d\ MCU按程序工作，可以修改。不同的功能，尤其是一些特殊独特的功能，是通过不同的程序来实现的，这是其他设备需要花大力气才能做到的，而其他的设备则很难花大力气做到。如果一个不是很复杂的功能，用美国50年代开发的74系列或者60年代的CD4000系列这样的纯硬件来解决，电路一定是大PCB！但如果用美国70年代成功投放市场的一系列单片机，结果就大不一样了！就因为单片机可以通过你写的程序实现高智能、高效率、高可靠性！\x0d\由于单片机对成本比较敏感，所以目前占主导地位的软件是最低级的汇编语言(近几年开始广泛使用C语言)，是除了二进制机器码之外最低级的语言。既然这么低，为什么还要用？很多高级语言都达到了可视化编程的水平。为什么不用它们呢？原因很简单，就是单片机没有家用电脑那样的CPU，没有硬盘那样的海量存储设备。用可视化高级语言写的小程序哪怕只有一个按钮，也会达到几十K的大小！对于家用PC的硬盘来说不算什么，但是对于单片机来说是无法接受的。单片机必须有很高的硬件资源利用率，所以汇编虽然原始，但还是被广泛使用。同理，如果把超级计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上运行，家用PC也承受不了。\x0d\目前最常用的单片机是MCS-51，由美国Intel公司(生产CPU的INTEL)生产。89C51是近年来国内非常流行的单片机。由美国ATMEL公司开发生产，内核兼容MCS-51单片机。\x0d\单片机简称为典型的嵌入式微控制器单元。\x0d\单片机\x0d\英文字母的缩写是MCU，也叫单片机。它不是完成某种逻辑功能的芯片，而是将一个计算机系统集成到一个芯片中。单片机由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成，相当于一台微型计算机(最小系统)。与计算机相比，单片机只缺少I/O设备。总结一下:芯片变成电脑。它体积小、重量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理和结构的最佳选择。它最早用于工业控制领域。\x0d\由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机是由芯片中只有CPU的专用处理器发展而来的。最早的设计理念是将大量外围设备和CPU集成到一个芯片上，使计算机系统更小，更容易集成到体积要求严格的复杂控制设备中。\x0d\INTEL的8080是第一款按照这个思路设计的处理器。那时候单片机都是8位或者4位的。最成功的是INTEL的8031，然后在8031上开发MCS51系列单片机系统。由于其简单、可靠、性能良好，赢得了极大的赞誉。虽然ARM从2000年就开始研发主频超过300M的32位高端单片机，但是直到现在基于8031的单片机仍然被广泛使用。在很多方面，单片机比专用处理器更适合嵌入式系统，因此得到了广泛的应用。其实单片机是世界上数量最多的处理器。随着单片机家族的发展，单片机和专用处理器的发展将分道扬镳。\x0d\现代人类生活中使用的几乎每一个电子和机械产品都会集成一个单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑、鼠标都配有1-2单片机。汽车一般配备40多台单片机，在复杂的工业控制系统中甚至可能有上百台单片机同时工作！单片机的数量不仅远远超过了pc机和其他计算的总和，甚至超过了人类的数量。\x0d\单片机是指芯片本身，单片机系统是用户为实现某种控制应用而设计的。它是围绕单片机构建的计算机应用系统，是单片机应用系统。单片机开发系统是指单片机开发和调试的工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，资源可以满足很多应用的需要。另外，单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低等特点，正在逐步取代现有的多单片机应用系统。单片机自动完成分配给它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，也就是逐个执行指令的过程。所谓指令，就是以命令的形式写下来，要求单片机进行各种运算，这是由设计者给它的指令系统决定的，每条指令对应一个基本运算；单片机能执行的所有指令都是单片机的指令系统，不同类型的单片机指令系统也是不一样的。为了使单片机自动完成一个特定的任务，需要把要解决的问题编译成一系列的指令(这些指令必须被所选择的单片机识别并执行)，这些指令的集合就变成了一个程序，需要预先存储在一个具有存储功能的存储器中。内存是由很多存储单元(最小的存储单元)组成的，就像一个大建筑有很多房间一样，指令都存储在这些单元里。就像大楼里的每一个房间都被分配一个唯一的房间号一样，每个存储单元也必须被分配一个唯一的地址号，这个地址号叫做存储单元的地址，所以只要知道存储单元的地址，就可以找到存储单元，取出里面存储的指令。\x0d\2应用分类\x0d\编辑\ x0d \ x0d \作为计算机发展的一个重要分支，根据目前的发展情况，单片机从不同的角度可以大致分为通用/专用、总线/非总线和工控/家用电器。\x0d\通用/专用\ x0d \ x0d \这个是根据单片机的应用范围来区分的。比如80C51是通用单片机，不是为特定用途设计的；专用单片机是针对一种产品甚至某一种产品而设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在芯片上集成了具有ADC接口等功能的测温控制电路。\x0d\总线/非总线类型\ x0d \ x0d \这个是根据单片机是否提供并行总线来区分的。总线MCU一般配有并行的地址总线、数据总线和控制总线。这些引脚可用于扩展并行外设，并可通过串口与MCU相连。此外，许多微控制器已经将所需的外围设备和外围接口集成到一个芯片上，因此在许多情况下，不需要并行扩展总线，这大大降低了封装成本和芯片尺寸。这种单片机称为无总线单片机。\x0d\控制型/家用电器型\ x0d \ x0d \这个是根据单片机的一般应用领域来区分的。一般来说，工控型寻址范围大，计算能力强；家用电器中使用的微控制器多为专用，通常封装较小，价格较低，外围设备和外围接口高度集成。显然，上述分类并不唯一和严格。比如80C51型单片机，既有通用型，也有总线型，还可以用于工业控制。\x0d\3发展历史\x0d\ editor \ x0d \单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三个阶段。早期的SCM单片机都是8位或者4位的。最成功的是INTEL的8031，然后在8031上开发MCS51系列MCU系统。基于该系统的单片机系统至今仍被广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，出现了16位单片机，但由于性价比不理想，一直没有得到广泛应用。随着90年代以后消费电子产品的大发展，单片机技术有了很大的提高。随着INTELi960系列的广泛应用，尤其是后来的ARM系列，32位单片机迅速取代了16位单片机的高端地位，进入主流市场。\x0d\而传统的8位单片机的性能也得到快速提升，处理能力比80年代提高了数百倍。目前高端32位Soc单片机的主频已经超过300MHz，性能正在赶超90年代中期的专用处理器，而普通型号的出厂价已经降到了1美元，最高端型号只有10美元。\x0d\当代的单片机系统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于整个系列的单片机中。在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机中，甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。\ x0d \ main stage \ x0d \ early stage \ x0d \ SCM是单片机阶段，主要是寻求最佳单片形式的嵌入式系统的最佳架构。“创新模式”的成功，奠定了单片机与通用计算机完全不同的发展道路。英特尔为嵌入式系统的自主开发做出了巨大贡献。\x0d\中期发展\x0d\MCU是微控制器单元的阶段，其主要技术发展方向是在嵌入式应用时不断扩展符合目标系统要求的各种外围电路和接口电路，突出其智能控制能力。它所涉及的领域都与对象系统有关，所以开发MCU的重任不可避免地落在了电气电子技术厂商身上。由此看来，英特尔逐渐淡出MCU也有其客观因素。在MCU的开发中，最著名的厂商是飞利浦。\ x0d \飞利浦公司凭借其在嵌入式应用中的巨大优势，将MCS-51从单片机迅速发展成为微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统的发展道路时，不要忘记英特尔和飞利浦的历史功绩。\x0d\当前趋势\ x0d \ SoC嵌入式系统(SystemonChip)的自主开发之路是发展到MCU阶段的一个重要因素，就是寻求应用系统在片上的最大解决方案。因此，专用单片机的发展自然形成了SOC的趋势。随着微电子技术、ic设计和EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统的设计将会有很大的发展。所以对单片机的理解可以从单片机、单片机扩展到单片机应用系统。