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1、单片机的发展与应用 摘要：本文阐述了单片机基本组成以及一般原理。通过查阅相关资料认真总结了单 片机的原理、应用、发展以及影响等方面的知识，较为详细地介绍当前单片机的应用领 域以及发展历程、发展前景。主要内容包括：单片机的基本原理、硬件结构、具体的应 用以及发展的历史与趋势的介绍。本文主要目的是想让大家对单片机有一个更为深入、 更为全面的了解。以期，在单片机发展迅速、应用领域不断扩大的当今社会能有一个更 好的发展。通过对本课题的研究发现，近年来。单片机在国内的发展速度很快，应用领 域也在不断扩大。可见，单片机在国内的发展前景极为广阔。 关键词：单片机；芯片；发展；应用 Development a
2、nd application of single-chip Abstract: The Intel MCS-51 series single-chip model, the basic components of single-chip, as well as general principles. Access to relevant information through carefully summed up the principle of single-chip, application, development and impact of knowledge, a more det
3、ailed description of the current single-chip applications as well as the development process, development prospects. The main contents include: the basic principles of single-chip, hardware structure, and specific applications and the development trend of the history and introduction. The main purpo
4、se of this paper is to make everyone have a more in-depth single- chip, a more comprehensive understanding. With a view to, the rapid development in the single-chip applications expanding todays society to have a better development. The subject of this study found that in recent years. Single-chip i
5、n the development of the domestic fast, applications are also expanding. This shows that single-chip prospects in the country are extremely broad. Keyword: single-chip; chip; development; application; 0 目 录 1.引言 .1 2.概述 .2 2.1 单片机的形成背景 2 2.2 单片机简介 2 3.单片机的组成与原理 .4 3.1 单片机的组成 4 3.1.1 存储器 4 3.1.2 系统总线
6、 4 3.1.3 引脚 5 3.1.4 堆栈 6 3.2 单片机的原理 6 4.单片机的发展 .7 4.1 单片机的发展历史 7 4.2 单片机的发展趋势 8 5.单片机的应用领域 .9 6.单片机的影响 11 6.1 单片机开创了现代电子系统时代 .11 6.1.1 单片机构成的现代电子系统将成为主流电子系统 .11 6.1.2 嵌入式系统带动了整个电子产业 .11 6.2 单片机将造就新一代电子精英 .11 7.学习心得 13 参考文献 15 1 1.引言 我国开始使用单片机是在 1982 年，短短五年时间里发展极为迅速。1986 年在上海 召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还
7、成立了单片微型计算机应用协会， 那是全国形成的第一次高潮。截止今日，单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入 一个“单片机”的搜 索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。随 着微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。首先，单 片机技术不断进步，出现了许多新的技术和新的产品。本文以 Intel MCS-51 系列单片机 为模型，阐述单片机的一般原理、应用以及单片机的影响，较为详细地介绍当前主要单 片机厂家的产品系列及发展动向。主要内容包括：单片机的基本原理、硬件结构、发展 趋势以及具体的应用介绍。本文主要目的是想让大家对单片机有一个更为深入的了解。 科技的
8、进步需要技术不断的提升。试想，曾经一块大而复杂的模拟电路花费了您巨 大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机， 写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术 后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。 2 2.概述 2.1 单片机的形成背景 1.随着微电子技术的不断创新和发展，大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提 高。硅材料与人类智慧的结合，生产出大批量的低成本、高可靠性和高精度的微电子结 构模块，推动了一个全新的技术领域和产业的发展。在此基础上发展起来的器件可编程 思想和微处理（器）技术可以用软件来改变和实现
9、硬件的功能。微处理器和各种可编程 大规模集成专用电路、半定制器件的大量应用，开创了一个崭新的应用世界，以至广泛 影响着并在逐步改变着人类的生产、生活和学习等社会活动。 2.计算机硬件平台性能的大幅度提高，使很多复杂算法和方便使用的界面得以实现， 大大提高了工作效率，给复杂嵌入式系统辅助设计提供了物理基础。 3.高性能的 EDA 综合开发工具（平台）得到长足发展，而且其自动化和智能化程 度不断提高，为复杂的嵌入式系统设计提供了不同用途和不同级别集编辑、布局、布线、 编译、综合、模拟、测试、验证和器件编程等一体化的易于学习和方便使用的开发集成 环境。 4.硬件描述语言 HDL(Hardware D
10、escription Language)的发展为复杂电子系统设计提 供了建立各种硬件模型的工作媒介。它的描述能力和抽象能力强，给硬件电路，特别是 半定制大规模集成电路设计带来了重大的变革。 5.软件技术的进步，特别是嵌入式实时操作系统 EOS(Embedded Operation System） 的推出，为开发复杂嵌入式系统应用软件提供了底层支持和高效率开发平台。EOS 是一 种功能强大、应用广泛的实时多任务系统软件。它一般都具有操作系统所具有的各种系 统资源管理功能，用户可以通过应用程序接口 API 调用函数形式来实现各种资源管理。 用户程序可以在 EOS 的基础上开发并运行。 2.2 单片
11、机简介 所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元(Center Processing Unit,也即 常称的 CPU 和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他 I/O 通信口集成在一块芯片 上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元，定时单元及 A/D 转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。虽然它内 部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存 3 储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的， 一般不超过 10 元即可。用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作
12、足矣了。我们现在 用的全自动滚筒洗衣机，排烟罩 VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是 作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需 要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用 PC）的 主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊 的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很 难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的 74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 PCB 板！但是如果要是用
13、美国 70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写 的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统 集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、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 理与结构的最佳选择。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的 电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。它由主机、键盘、显 示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种
14、计算机就是把智能赋予各 种机械的单片机（亦称微控制器） 。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电 路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它 在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这 种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用 电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称 前冠以形容词“智能型” ，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余 电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其 原因，可能就卡在产品未使用
15、单片机或其它可编程逻辑器件上。 4 3.单片机的组成与原理 3.1 单片机的组成 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在 一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和 外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟 等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输 出系统集成在一块芯片上。 实际上，当今的单片机的发展主要是基于 Intel 公司推出的 MCS-51 系列单片机。 MCS-51 系列单片机的系统结构主要包括 CPU，存储器，I/O 接口，系统总线，引脚，定
16、 被称为微控制器（Microcontroller） ，是因为它最早被用在工业控制领域。单片时器，计 数器，中断控制功能等。 3.1.1 存储器 存储器主要括只读存储器 ROM 和随机存储器 RAM。存储器有内存（主存）和外存 （辅存）之分。 只读存储器 ROM 只可读不可写，断电数据不会丢失，主要用于存储程序。而随机 存储器 RAM 可读也可写，断电数据会丢失，主要用于存储数据。ROM 包括掩膜 ROM，可编程 ROM 以及可擦除 ROM.。RAM 包含双极型和 MOS 型。事实上，单片机 大部分采用 MOS 型。 3.1.2 系统总线 系统总线分为数据总线、地址总线以及控制总线。 器件的数据线也就被称为数据总线，器件所有的控制线被称为控制总线。在单片机 内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元，这些存储单元要被分配地址，才能使用， 分配地址当然也是以电信号的形式给出的，由于存储单元比较多，所以，用于地址分配 的线也较多，这些线被称为地址总线。 数据总线（date bus）为 8 根线，双向。地址总线(address bus)为 16 根线，单向的。 控制总线(control b
