第一章 緒論
1.1 單片機概述
單片微型計算機（單片機）作為微型計算機的一個很重要的分支，自問世以來，以其極高的性價比，受到人們的重視和關(guān)注，因此應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速。相對而言，單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，并且價格低廉、可靠性高、靈活性好，開發(fā)較為容易。目前，在我國，單片機已經(jīng)廣泛地用于智能儀表、機電設(shè)備過程控制、自動檢測、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個方面。
1.1.1單片機的發(fā)展
單片機誕生于20世紀70年代。最初的單片機是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元（Center Process Unit,也即簡稱CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的計算機系統(tǒng)?，F(xiàn)代的單片機則增加了更多的片內(nèi)外設(shè)（比如定時器、計數(shù)器、串行口、中斷、并行I/O口，甚至包括A/D轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制器PWM等），使得單片機的功能越來越強大，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。因為這樣一塊芯片就具有一臺計算機的功能，因而被稱為單片微型計算機，簡稱單片機[1]。由于單片機的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)都是按照工業(yè)控制要求來設(shè)計的，常用在工業(yè)的檢查、控制裝置中，因而也被稱為微控制器（Micro-Controller）。
單片機按照其用途可以劃分為通用型和專用型兩大類[2]。通常所說的單片機是指通用型單片機。通用型單片機是把可開發(fā)資源（如ROM，RAM，I/O口）全部提供給使用者。專用型單片機的硬件結(jié)構(gòu)和指令是按照某個特定用途而設(shè)計的，如：頻率合成調(diào)諧器（DDS）、USB控制器、收音機機芯控制器、打印機控制器等。
1．單片機發(fā)展歷史
20世紀70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時期，各種新材料、新工藝尚未成熟。單片機仍處在初級的發(fā)展階段，元器件集成規(guī)模還比較小，功能相對比較簡單，一般只集成了CPU和RAM，有的還將一些簡單的I/O口集成到芯片上，像Farichild公司的產(chǎn)品就屬于這一類。這樣的單片機通常還需要擴展其他外圍處理電路才能構(gòu)成完整的系統(tǒng)。類似的單片機還有Zilog公司的Z80微處理器。
1976年Intel公司推出了MCS-48單片機，這個時期的單片機才是真正的8位單片微型計算機，并推向市場。它以體積小、功能全、價格低廉贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機發(fā)展史上重要的里程碑。
其后在MCS-48的鼓舞下，各半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機，如Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，單片機已經(jīng)發(fā)展到了高性能階段，如Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列Rokwell公司的6501及6502系列等，此外，日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機。
80年代，世界各大公司競相研制出品種多、功能強的單片機，約有幾十個系列，300多個品種，此時的單片機均屬于真正的單片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、數(shù)目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉(zhuǎn)換器。單片機的功能越來越強大，ROM和RAM的容量也越來越大，其發(fā)展到了一個全新的階段，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，許多電子產(chǎn)品均走向利用單片機控制的智能化發(fā)展道路。
在眾多品種的單片機中，MCS-51系列是我國較早引進的Intel公司的單片機產(chǎn)品。由于其性能優(yōu)良，已經(jīng)被國內(nèi)外用戶廣泛認可和采用，占據(jù)了重要的市場份額。單片機產(chǎn)品的性能在不斷提高，技術(shù)在不斷更新?lián)Q代。近幾年，一些公司面向市場推出以8051為內(nèi)核、獨具特色、性能卓越的新型系列單片機，如ATMEL公司的AT89系列，Philips公司的80C51系列，ADI公司的ADuC系列，以及SIEMENS等公司也都在8051的基礎(chǔ)上先后推出了新型兼容機。就通用單片機而言，世界上著名的計算機廠家投放市場的產(chǎn)品就有50多個系列，400多個品種。單片機產(chǎn)品已占整個微機產(chǎn)品的80%以上，其中8位單片機的產(chǎn)量又占整個單片機產(chǎn)量的60%以上，8位單片機在最近若干年將仍是工業(yè)檢測，控制應(yīng)用的主角。