什么叫單片機(jī)？

答: 單片機(jī)因?qū)⑵渲饕�組成部分集成在一個(gè)芯片上而得名,具體說就是把中央處理器CPU( Central Processing Unit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM( Random Access Memory)、只讀存儲(chǔ)器 ROM( Read Only Memory)、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及 I/O(Input/Output)接口電路等主要微型機(jī)部件集成在一塊芯片上。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片, 但從組成和功能上看,它已具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性,為此稱它為單片微型計(jì)算機(jī) SCMC ( Single Chip Micro Computer),簡(jiǎn)稱單片機(jī)。

單片機(jī)發(fā)展的歷史變不長(zhǎng)，但是單片機(jī)發(fā)展速度很快，其種類已有太多，從1位、4位、8位發(fā)展到16位、32位單片機(jī)，集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)，應(yīng)用也越來越廣。如今高速單片機(jī)發(fā)展到300M。

單片機(jī)的分類和應(yīng)用領(lǐng)域

1.單片機(jī)的分類

按控制應(yīng)用的需要,單片機(jī)可分成為通用型和專用型兩種類型。通用型單片機(jī)是一 種基本芯片,它的內(nèi)部資源比較豐富,性能全面且適用性強(qiáng),能覆蓋多種應(yīng)用需求。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同應(yīng)用的控制系統(tǒng),即通用單片機(jī)有一個(gè)再設(shè)計(jì)的過程。

通過用戶的進(jìn)一步設(shè)計(jì),才能組建成一個(gè)以通用單片機(jī)芯片為核心、再配以其他外部電路的應(yīng)用控制系統(tǒng)。

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

(1)工業(yè)自動(dòng)化方面。工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化,能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)、提高經(jīng)濟(jì)效益、改善產(chǎn)品質(zhì)量和減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。所以,自動(dòng)化技術(shù)已在機(jī)械、電子、電力、石油、化工、紡織、食品等輕重工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中,無(wú)論是過程控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和測(cè)控技術(shù),還是生產(chǎn)線上的機(jī)器人技術(shù),都需要有單片機(jī)的參與。在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中,機(jī)電一體化技術(shù)將發(fā)揮越來越重要的作用,在這種集機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合技術(shù)中,單片機(jī)將發(fā)揮越來越大的作用。

(2)儀器儀表方面�，F(xiàn)代儀器儀表的自動(dòng)化和智能化要求越來越高,對(duì)此最好使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。隨著單片機(jī)的使用,又將加速儀器儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化和柔

性化方向的發(fā)展。而且,單片機(jī)的使用還有助于提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減小體積及質(zhì)量而易于攜帶和使用。并具有降低成本,增強(qiáng)抗干擾能力,便于增 加顯示、報(bào)警和自診斷等功能。

(3)家用電器方面。智能化是家用電器產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì),而家電智能化的進(jìn)一步提高就需要有單片機(jī)的參與，所以生產(chǎn)廠家常標(biāo)榜“計(jì)算機(jī)控制”，以提高其產(chǎn)品的檔次，例如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、微波爐、電視機(jī)和音響視頻設(shè)備等，這里所說的“計(jì)算機(jī)”實(shí)際上就是單片機(jī)。

知足常樂于上海2019.7.25日

什么是單片機(jī)？

現(xiàn)在我們生活在單片機(jī)花花世界，可能不相信？只是把單片機(jī)裝在電器產(chǎn)品的內(nèi)在空間，我們很少有人把電器產(chǎn)品拆開吧！所以我們看見它廬山真面目就很少了，也就意識(shí)不到單片機(jī)的存在了。單片機(jī)的電子學(xué)名稱之為微型控制器（MCU），已經(jīng)成為電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。

根據(jù)題目說，那什么是單片機(jī)呢？

單片機(jī)實(shí)際上就是一種特殊的、高級(jí)的芯片，與普通的芯片不一樣，其不只是單一的完成某一邏輯功能，而是非常微妙的腦型芯片。

那么單片機(jī)有什么作用呢？

單片機(jī)作用是將微型計(jì)算機(jī)上的CPU、RAM、ROM、I/O端口連接在一起，如同人腦袋一樣，在程序編程、計(jì)算運(yùn)行、指令下達(dá)起到了核心作用。因此，特別主要的性能都在單片機(jī)上體現(xiàn)出來，來構(gòu)成現(xiàn)代化、整體性的電控單元結(jié)構(gòu)。

小小單片機(jī)發(fā)展史

戈登摩爾應(yīng)該熟悉吧，高中學(xué)化學(xué)時(shí)摩爾定律就是戈登摩爾發(fā)明的。因此，戈登摩爾不僅涉獵化學(xué)領(lǐng)悟，還有電子領(lǐng)域，它在美國(guó)仙童半導(dǎo)體公司從事單片機(jī)研究，只到1971年他們?cè)诿绹?guó)英特爾公司發(fā)明單片機(jī)，到1975年單片機(jī)才正式投產(chǎn)�？梢哉f，二十世紀(jì)七十年代是單片機(jī)的萌芽階段，而人們一邊研究一邊改進(jìn)，9在工業(yè)領(lǐng)悟進(jìn)行探索性應(yīng)用。到了八十年代初，單片機(jī)進(jìn)入了比較完美的時(shí)期，八十年代末，單片機(jī)進(jìn)入大量生產(chǎn)及應(yīng)用時(shí)期。到了90年代初，單片機(jī)進(jìn)入新的時(shí)期，一種嵌入式單片機(jī)發(fā)明，給單片機(jī)發(fā)展提供了新思路、使得單片機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)期。到了本世紀(jì)，單片機(jī)發(fā)展進(jìn)入成熟時(shí)期，其用途已社會(huì)化，使得單片機(jī)技術(shù)不斷創(chuàng)新，向不同領(lǐng)悟擴(kuò)展及應(yīng)用。

如今這小小的單片機(jī)可以說是玩轉(zhuǎn)世界，其特色十分鮮明，如大容量、超高速、多功能、低功耗、微型化、智能化、專用化、安全性高、廉價(jià)等特色，使得單片機(jī)在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。有些單片機(jī)為了適應(yīng)于特殊環(huán)境的特殊需求，開發(fā)的單片機(jī)具有運(yùn)算快、精度高、抗震性強(qiáng)、耐濕性好、防塵能力強(qiáng)，有些專用的單片機(jī)有8位、16位、32位，甚至64位的，但在實(shí)際應(yīng)用中還是16位、32位居多。

在與我們生活息息相關(guān)的電器有哪些用到了單片機(jī)呢？例如手機(jī)、音響、洗衣機(jī)、電視、空調(diào)、電熱器等電器產(chǎn)品都裝有各種各樣的單片機(jī)為核心的微型計(jì)算機(jī)或微處理器，因此，單片機(jī)的作用與地位顯得越來越重要。

簡(jiǎn)介

單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等

單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。

應(yīng)用分類

單片機(jī)（Microcontrollers）作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度，單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。

通用型

這是按單片機(jī)（Microcontrollers）適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51式通用型單片機(jī)，它不是為某種專門用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。

總線型

這是按單片機(jī)（Microcontrollers）是否提供并行總線來區(qū)分的。總線型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。

控制型

這是按照單片機(jī)（Microcontrollers）大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。

發(fā)展歷史

單片機(jī)（Microcontrollers）誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)�；�于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。

而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。

當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。

單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。

單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗�最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。

早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)�；�于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。

90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。

目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 單片機(jī)比專用處理器最適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。

事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。

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單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。

單片機(jī)誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)�；�于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。

而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。

當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。

主要階段

早期階段

SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。

中期發(fā)展

MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。

當(dāng)前趨勢(shì)

SoC嵌入式系統(tǒng)(System on Chip）式的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決，因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。

早期發(fā)展史

1971年intel公司研制出世界上第一個(gè)4位的微處理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學(xué)家”之一。

1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器）其中4004（下圖）包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。

1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel 8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。

1973年intel公司研制出8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel 8080，以N溝道MOS電路取代了P溝道，第二代微處理器就此誕生。

主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲(chǔ)器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。

1975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通用型Altair 8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲(chǔ)器。這是世界上第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。

1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的單片機(jī)，這也是單片機(jī)的問世。

Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。

20世紀(jì)80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)無(wú)論是片內(nèi)RAM容量，I/O口功能，系統(tǒng)擴(kuò)展方面都有了很大的提高。

微控制單元（MCU）又叫單片機(jī)。其實(shí)在單片機(jī)系統(tǒng)里，單片機(jī)就是“CPU”。單片機(jī)就是在一塊硅片上集成了中央處理器，隨機(jī)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器，定時(shí)器和各種I/O接口，也就是說集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的主要特點(diǎn)是體積比較小，重量輕，再加上良好的抗干擾性和可靠性，單片機(jī)已經(jīng)成為工業(yè)控制的不可缺少的器件之一，處理能力上單片機(jī)肯定趕不上CPU，現(xiàn)在單片機(jī)幾乎都是C語(yǔ)言編程環(huán)境，簡(jiǎn)單易學(xué)，很少有匯編語(yǔ)言編程的了。

如下圖，本人用的是意法半導(dǎo)體的STM32F103系列的單片機(jī)。

如下圖，單片機(jī)要能正常工作，必須還要基本的外圍電路，比如程序下載接口，晶振電路，復(fù)位電路，I/O接口的輸入輸出的硬件設(shè)計(jì)等等，總之單片機(jī)（MCU）和CPU一樣，也是處理器，只是性能比CPU低端而已。

單片機(jī)（MCU）是由運(yùn)算器(ALU)、控制器、存儲(chǔ)器(ROM、RAM、EEPROM)、輸入輸出端口(I/O)等組成的一種集成芯片。

目前常見的兩種單片機(jī)架構(gòu)-馮.諾依曼架構(gòu)（51單片機(jī)）和哈佛架構(gòu)（stm單片機(jī)、pic單片機(jī)等）。

單片機(jī)本身是不帶程序的，要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能則需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。目前大部分單片機(jī)都支持匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言編程。工程師利用匯編語(yǔ)言或者C語(yǔ)言編寫的程序就相當(dāng)于賦予單片機(jī)的靈魂。通過編程可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能。

下面通過對(duì)比人體結(jié)構(gòu)來講一下單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能。

1、單片機(jī)的時(shí)鐘相當(dāng)于人類的心臟，為單片機(jī)提供了時(shí)基脈搏。

2、單片機(jī)的I/O口則相當(dāng)于人體的神經(jīng)，單片機(jī)通過I/O口向外部發(fā)送和獲取信號(hào)。而通過在外部添加各種傳感器等外設(shè)，如光傳感、濕度傳感以及蜂鳴器等，就相當(dāng)于給單片機(jī)系統(tǒng)添加了眼、鼻、嘴等五官；通過添加電機(jī)控制等設(shè)備就相當(dāng)于添加了四肢。

3、單片機(jī)的ROM等存儲(chǔ)器，也相當(dāng)于大腦的記憶區(qū)。

4、單片機(jī)除了以上必須有的功能外，通常還會(huì)有一些外設(shè)：

定時(shí)器，相當(dāng)于鬧鐘，定時(shí)計(jì)數(shù)作用。

ADC，采集模擬電壓。

IIC/SPI，通訊接口，芯片間近距離通信，相當(dāng)于人與人當(dāng)面聊天。

USART，異步串行口通訊，485/232遠(yuǎn)程通訊使用，相當(dāng)于人遠(yuǎn)距離通話。

綜上，通過對(duì)單片機(jī)編程可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，單片機(jī)則相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦。

可以理解為功能簡(jiǎn)單、性能較低、功耗極低的一種處理器。本質(zhì)上和常見的Intel處理器、AMD處理器等很相似。

?應(yīng)用領(lǐng)域。簡(jiǎn)單的家用電器、要求不高的工業(yè)設(shè)備等等都有單片機(jī)的身影。比如洗衣機(jī)(數(shù)字)上，定時(shí)等工作其實(shí)是單片機(jī)完成的;再比如空調(diào)，接受到遙控器發(fā)送的指令該如何工作也有可以由單片機(jī)完成。

?分類。按字長(zhǎng)分類可以分為8、16、32位，一般情況下字長(zhǎng)越長(zhǎng)性能越強(qiáng)。最經(jīng)典的單片機(jī)莫非就是8051單片機(jī)了，這是一個(gè)8位的單片機(jī)，體量較小，但具備了單片機(jī)應(yīng)有的所有功能，很多高校和相關(guān)行業(yè)的人會(huì)用它作為入門單片機(jī)，而且由于功耗極低、穩(wěn)定性良好其應(yīng)用依然相當(dāng)廣泛。

?市場(chǎng)上售賣的單片機(jī)。某寶上買的單片機(jī)基本都是成套的，就是它會(huì)附帶一些部件(按鍵、矩陣按鍵、LED、交通燈等等)幫助學(xué)習(xí)者理解學(xué)習(xí)單片機(jī)，掌握單片機(jī)以后完全可以用單片機(jī)芯片流出來的引腳完成各種功能。

最后歡迎大家土入坑。

單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，經(jīng)歷了SCM，MCU，SoC三個(gè)階段。

一、SCM（單片微型計(jì)算機(jī)）階段

SCM，單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）。主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)�！皠�(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展的道路上，Intel公司功不可沒。

二、MCU（微控制器）階段

主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷滿足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路凸顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此發(fā)展MCU的重任不可避免的落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一時(shí)期看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展，在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家是Philips公司。

Philips公司將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。

三、SoC化趨勢(shì)

單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決，因此專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC技術(shù)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)有較大發(fā)展。

什么叫單片機(jī)。顧名思義，單片機(jī)就是單個(gè)芯片的計(jì)算機(jī)。大家都知道計(jì)算機(jī)是什么吧。計(jì)算機(jī)就是我們平常使用的電腦，他由主機(jī)箱，顯示器，鍵盤，鼠標(biāo)，音響等各個(gè)部分組成。

他能做什么呢？他能做一切我們想要做的事情。比如辦公，學(xué)習(xí)，玩游戲，看電影等等。他是怎么實(shí)現(xiàn)這么多的功能的呢?就是因?yàn)樗�有完整的一套系統(tǒng)。包括輸入裝置如鍵盤，輸出裝置如顯示器，中央處理器也就是計(jì)算機(jī)的大腦，叫做CPU，還有內(nèi)存和緩存裝置等。而單片機(jī)既然是單個(gè)芯片的計(jì)算機(jī)，那他肯定也具備我們所使用的計(jì)算機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)。包括輸入輸出裝置，中央處理器，內(nèi)存等。

既然單片機(jī)有著和計(jì)算機(jī)一樣的功能，那他都用在哪里呢？平常我們都不會(huì)在意的。像以前我們玩的卡帶游戲，洗衣機(jī)，電冰箱等家電上面都有使用。

移動(dòng)通信類的設(shè)備，基站控制器，手機(jī)等都有單片機(jī)的身影。

工業(yè)控制類的設(shè)備，PLC，觸摸屏，各種溫控器，模擬量處理等。

使用單片機(jī)來開發(fā)控制系統(tǒng)比較小巧，省空間，使用方便。

我們平常所使用的計(jì)算機(jī)個(gè)頭比較大，不可能把這么大的計(jì)算機(jī)用在家電，控制器上面，太占空間了。