初級的48系列單片機

A. 48系列單片機市面上還有嗎

有。
48單片機是美國INTE公司於1976年推出，它是現代單片機的雛形，包含了數字處理的全部功能，外接一定的附加外圍晶元即構成完整的微型計算機。

B. C51單片機分類

1976- ：初級8位單片機 Intel MCS-48系列 1980- ：高檔8位單片機 Intel MCS-51系列： —51子系列：8031/8051/8751 —52子系列：8032/8052/8752 低功耗型80C31 高性能型80C252 廉價型89C2051/1051 �0�1 1983- ：16位單片機 Intel MCS-96 系列： 8098/8096、80C198/80C196 32位單片機 80960

89C51和89S51的區別

很多初學51單片機的網友會有這樣的問題：AT89S51是什麼?書上和網路教程上可都是8051，89C51等！沒聽說過有89S51 ？！

這里，初學者要澄清單片機實際使用方面的一個產品概念，MCS-51單片機是美國INTE公司於1980年推出的產品，典型產品有 8031（內部沒有程序存儲器，實際使用方面已經被市場淘汰）、8051（晶元採用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，實際使用方面已經被市場淘汰）和8751等通用產品，一直到現在， MCS-51內核系列兼容的單片機仍是應用的主流產品（比如目前流行的89S51、已經停產的89C51等），各高校及專業學校的培訓教材仍與MCS-51單片機作為代表進行理論基礎學習。

有些文獻甚至也將8051泛指MCS-51系列單片機，8051是早期的最典型的代表作，由於MCS-51單片機影響極深遠，許多公司都推出了兼容系列單片機，就是說MCS-51內核實際上已經成為一個8位單片機的標准。

其他的公司的51單片機產品都是和MCS-51內核兼容的產品而以。同樣的一段程序，在各個單片機廠家的硬體上運行的結果都是一樣的，如ATMEL的89C51（已經停產）、89S51， PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（華邦）等，我們常說的已經停產的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51單片機，同時是在原基礎上增強了許多特性，如時鍾，更優秀的是由Flash（程序存儲器的內容至少可以改寫1000次）存儲器取帶了原來的ROM（一次性寫入），AT89C51的性能相對於8051已經算是非常優越的了。

不過在市場化方面，89C51受到了PIC單片機陣營的挑戰，89C51最致命的缺陷在於不支持ISP（在線更新程序）功能，必須加上ISP功能等新功能才能更好延續MCS-51的傳奇。89S51就是在這樣的背景下取代89C51的，現在，89S51目前已經成為了實際應用市場上新的寵兒，作為市場佔有率第一的Atmel目前公司已經停產AT89C51，將用AT89S51代替。89S51在工藝上進行了改進，89S51採用0.35新工藝，成本降低,而且將功能提升,增加了競爭力。89SXX可以像下兼容89CXX等51系列晶元。同時，Atmel不再接受89CXX的定單，大家在市場上見到的89C51實際都是Atmel前期生產的巨量庫存而以。如果市場需要，Atmel當然也可以再恢復生產AT89C51。

89S51相對於89C51增加的新功能包括：

-- 新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比89C51更低！

-- ISP在線編程功能，這個功能的優勢在於改寫單片機存儲器內的程序不需要把晶元從工作環境中剝離。是一個強大易用的功能。

-- 最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。

-- 具有雙工UART串列通道。

-- 內部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。

-- 雙數據指示器。

-- 電源關閉標識。

-- 全新的加密演算法，這使得對於89S51的解密變為不可能，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產權不被侵犯。

-- 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產品。也就是說所有教科書、網路教程上的程序（不論教科書上採用的單片機是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S51上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。

比較結果：就如同INTEL的P3向P4升級一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的。

從AT89C51升級到AT89S51 ,也是同理。和S51比起來，C51就要遜色一些，實際應用市場方面技術的進步是永遠向前的。

********上面這些就是AT89S51的由來********

下面是初學網友對51系列的選型的常見問題

1問：網友常見問題：請問現在學習51系列單片機應該選擇AT89C51還是89S51？

答：89C51和89S51內核相同，89S51針對89C51的明顯的幾個升級如下;
1.程序存儲器寫入方式：二者的寫入程序的方式不同，89C51隻支持並行寫入，同時需要VPP燒寫高壓。89S51則支持ISP在線可編程寫入技術！串列寫入、速度更快、穩定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V即可。

2.電源范圍：89S5*電源范圍寬達4～5.5V，而89C5*系列在低於4.8V和高於5.3V的時候則無法正常工作。

3.工作頻率：目前89S1*的性能遠高於89C5*,89S5*系列支持最高高達33MHZ的工作頻率，而89C51工作頻率范圍最高只支持到24M。

4.市場價格：由於89C51已經全面停產,所以在市場價格方面，庫存的89C5*的批發價格要比89S5*貴將近一倍！

5.兼容型：89S5*向下兼容89C5*，就是說用89S5*可以替代89C5*使用，同樣的程序，運行結果相同。就是說89S5*也同樣兼容目前所有的教科書范常式序。

6.加密功能：89S5*系列全新的加密演算法，這使得對於89S51的解密變為不可能，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產權不被侵犯。

7.抗干擾性：內部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。

8.燒寫壽命更長：89S5*標稱的1000次，實際最少是1000次～10000次，這樣更有利初學者反復燒寫，減低學習成本。綜合上面的一些區別，個人認為89C51的停止使用只是時間問題而已，就象當年的8031。

2問：採用89C2051開發製造產品是不是要比用89S51更好？因為2051看起來體積比較小。

2答：這個問題並不能一概而論，主要的區別如下：

1.功能差別：因為2051不是標準的51內核，所以205*的程序不能直接移植到51上。由於205*是精簡型，所以P口變得很少，這樣一來就只能用來做一些小的簡單產品，可利用資源比較緊張。實際上，做產品的話用205*是不一定合算的，除非是非常簡單的產品。

2.市場價格：由於89C2051的產量不是非常大,所以市場價格方面89C2051的批發價格和89S51比較接近！相對性能價格比就比較低。

3.產品體積：除非對產品的體積有苛刻的要求，否則二者的PCB面積相差不多，因為40腳的51晶元也有PLCC44小體積封裝。

C. 概述單片機的工作原理

單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成。
原理
單片機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執行程序的過程，即一條條執行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統所決定的，一條指令對應著一種基本操作；單片機所能執行的全部指令，就是該單片機的指令系統，不同種類的單片機，其指令系統亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出並執行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然後再被執行。程序通常是順序執行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執行程序時要能把這些指令一條條取出並加以執行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數器PC（包含在CPU中），在開始執行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然後取得每一條要執行的命令，PC在中的內容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執行。

D. 單片機的發展歷程和應用

MCU也叫微控制單元，又稱作單片微型計算機或者單片機，是把中央處理器的頻率與規格做適當縮減，並將內存（memory）、計數器（Timer）、USB、A／D轉換、UART、PLC、DMA等周邊介面，甚至LCD驅動電路都整合在單一晶元上，形成晶元級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制。

單片機發展史及應用特點介紹

如手機、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。本文將為大家講解單片機的發展史及在很多領域的運用。

單片機出現的歷史 並不長，但發展十分迅猛。 它的產生與發展和微處理器的產生與發展大體同步，自1971年美國Intel公司首先推出4位微處理器以來，它的發展到目前為止大致可分為5個階段。下面以Intel公司的單片機發展為代表加以介紹。

1971－1976

單片機發展的初級階段。 1971年11月Intel公司首先設計出集成度為2000隻晶體管／片的4位微處理器Intel 4004， 並配有RAM、 ROM和移位寄存器， 構成了第一台MCS—4微處理器， 而後又推出了8位微處理器Intel 8008， 以及其它各公司相繼推出的8位微處理器。

1976－1980

低性能單片機階段。 以1976年Intel公司推出的MCS—48系列為代表， 採用將8位CPU、 8位並行I／O介面、8位定時／計數器、RAM和ROM等集成於一塊半導體晶元上的單片結構， 雖然其定址范圍有限（不大於4 KB）， 也沒有串列I／O， RAM、 ROM容量小， 中斷系統也較簡單， 但功能可滿足一般工業控制和智能化儀器、儀表等的需要。

1980－1983

高性能單片機階段。 這一階段推出的高性能8位單片機普遍帶有串列口， 有多級中斷處理系統， 多個16位定時器／計數器。片內RAM、 ROM的容量加大，且定址范圍可達64 KB，個別片內還帶有A／D轉換介面。

1983－80年代末

16位單片機階段。 1983年Intel公司又推出了高性能的16位單片機MCS－96系列， 由於其採用了最新的製造工藝， 使晶元集成度高達12萬只晶體管／片。

1990年代

單片機在集成度、功能、速度、可靠性、應用領域等全方位向更高水平發展。

單片機的應用特點分析

單片機發展史及應用特點介紹

按照單片機的特點，單片機的應用分為單機應用與多機應用。在一個應用系統中，只使用一片單片機稱為單機應用。

（1） 測控系統。 用單片機可以構成各種不太復雜的工業控制系統、自適應控制系統、數據採集系統等， 達到測量與控制的目的。

（2） 智能儀表。 用單片機改造原有的測量、控制儀表， 促進儀表向數字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發展。

（3） 機電一體化產品。單片機與傳統的機械產品相結合， 使傳統機械產品結構簡化， 控制智能化。

（4） 智能介面。 在計算機控制系統， 特別是在較大型的工業測、控系統中， 用單片機進行介面的控制與管理， 加之單片機與主機的並行工作， 大大提高了系統的運行速度。

（5） 智能民用產品。 如在家用電器、玩具、游戲機、聲像設備、電子秤、收銀機、辦公設備、廚房設備等許多產品中， 單片機控制器的引入， 不僅使產品的功能大大增強， 性能得到提高， 而且獲得了良好的使用效果。

（1） 功能集散系統。 多功能集散系統是為了滿足工程系統多種外圍功能的要求而設置的多機系統。

（2） 並行多機控制系統。 並行多機控制系統主要解決工程應用系統的快速性問題， 以便構成大型實時工程應用系統。

（3） 局部網路系統。

單片機按應用范圍又可分成通用型和專用型。專用型是針對某種特定產品而設計的，例如用於體溫計的單片機、用於洗衣機的單片機等等。在通用型的單片機中，又可按字長分為4位、8位、16／32位，雖然計算機的微處理器現在幾乎是32／64位的天下，8位、16位的微處理器已趨於萎縮，但單片機情況卻不同，8位單片機成本低，價格廉，便於開發，其性能能滿足大部分的需要，只有在航天、汽車、機器人等高技術領域，需要高速處理大量數據時，才需要選用16／32位，而在一般工業領域，8位通用型單片機，仍然是目前應用最廣的單片機。

單片機發展史及應用特點介紹

總結：到目前為止，中國的單片機應用和嵌入式系統開發走過了二十餘年的歷程，隨著嵌入式系統逐漸深入社會生活各個方面，單片機課程的教學也有從傳統的8位處理器平台向32位高級RISC處理器平台轉變的趨勢，但8位機依然難以被取代。國民經濟建設、軍事及家用電器等各個領域，尤其是手機、汽車自動導航設備、PDA、智能玩具、智能家電、醫療設備等行業都是國內急需單片機人才的行業。

E. 單片機發展歷史-單片機知識

單片機發展歷史-單片機知識

單片機(Microcontrollers)誕生於1971年,經歷了SCM、MCU、SoC三大階段,早期的SCM單片機都是8位或4位的。下面，我為大家分享單片機發展歷史，希望對大家有所幫助!

單片機最成功的是INTEL的8051，此後在8051上發展出了MCS51系列MCU系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。

90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。

而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。高端的32位Soc單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。

當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的.Windows和Linux操作系統。

主要階段

早期階段

SCM即單片微型計算機(Microcontrollers)階段，主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。“創新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。

中期發展

MCU即微控制器(Micro Controller Unit)階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與介面電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。

從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。

當前趨勢

SoC嵌入式系統(System on Chip)式的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在晶元上的最大化解決，因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基於SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。

因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。

早期發展

1971年intel公司研製出世界上第一個4位的微處理器;Intel公司的霍夫研製成功世界上第一塊4位微處理器晶元Intel 4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和微機時代從此開始。因發明微處理器，霍夫被英國《經濟學家》雜志列為“二戰以來最有影響力的7位科學家”之一。

1971年11月，Intel推出MCS-4微型計算機系統(包括4001 ROM晶元、4002 RAM晶元、4003移位寄存器晶元和4004微處理器)其中4004(下圖)包含2300個晶體管，尺寸規格為3mm×4mm，計算性能遠遠超過當年的ENIAC，最初售價為200美元。

1972年4月，霍夫等人開發出第一個8位微處理器Intel 8008。由於8008採用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。

1973年intel公司研製出8位的微處理器8080;1973年8月，霍夫等人研製出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晶元運算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲器，使用了基於6微米技術的6000個晶體管，處理速度為0.64MIPS(Million Instructions Per Second )。

1975年4月，MITS發布第一個通用型Altair 8800，售價375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一台微型計算機。

1976年intel公司研製出MCS-48系列8位的單片機，這也是單片機的問世。

Zilog公司於1976年開發的Z80微處理器，廣泛用於微型計算機和工業自動控制設備。當時，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領域三足鼎立。

20世紀80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機的基礎上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機。MCS-51系列單片機無論是片內RAM容量，I/O口功能，系統擴展方面都有了很大的提高。

F. 目前單片機都是幾位的

你家ARM是16位的？PIC只有16位的？

僅瑞薩的單片機就4位到32位全有。PIC有8位、16位和32位，8位多見。51隻有8位的。

單片機一般都用8位的，大應用場合就32位的。16位單片機高低不就，一般只是根據應用需要選用。如果要學單片機，8位和32位就可以。

G. 單片機的簡介

單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。相當於一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——「智能型」，如智能型洗衣機等 。

H. 什麼是單片機

單片機是採用超大規模集成電路把中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、沖斷系統、定時器/計數器、AD轉換器、通信介面和普通I/O口等集成到一塊矽片上，構成的一個微型的、完整的計算機系統。單片機的CPU相當於PC機的CPU，單片機的數據存儲器RAM相當於PC機的內存，單片機的程序存儲器ROM相當於PC機的硬碟，單片機的I/O口相當於PC機的顯卡、網卡、擴展卡等的插槽 可見，麻雀雖小五臟俱全。
單片機的CPU（Central Processing Unit，中央處理器）是單片機的核心部件，由控制單元、算術邏輯單元和寄存器單元等部分組成，實現邏輯運算。根據數據匯流排的寬度和一次可處理的數據位元組長度可分為8位CPU、16位CPU和32位CPU等。單片機的位數也是根據單片機內部的CPU位數決定的，如8位單片機使用的8位CPU，16位單片機使用的是16位CPU，以此類推。筆者看到有些書都把單片機稱作微處理器是不準確的，微處理器只是計算機系統里的一個核心部件而已。而單片機是一個完整的計算機系統，把它稱為微控制器更准確些。
單片機自誕生以來，以其性能穩定、低電壓低功耗、經久耐用、體積小、性價比高、控制能力強、易於擴展等優點，廣泛應用於各個領域。先後出現了4位單片機、8位單片機、16位單片機、32位單片機，在這幾類單片機里最受追捧的是8位單片機，仍是目前單片機應用的主流。隨著電子技術的迅速發展，單片機的功能也越來越強大。
1975年，美國德州儀器公司（TI公司）首次推出4位單片機TMS-1000單片機，標志著單片機誕生。
1976年Intel公司研製出MCS-48系列8位的單片機，使單片機發展進入一個新階段。MCS-48系列單片機內部集成了8位CPU、多個並行I/O口、8位定時器/計數器、小容量的RAM和ROM等，沒有串列通信介面，操作簡單。
1980年，Intel公司在MCS-48系列單片機的基礎上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機，這就是當前大名鼎鼎的51單片機的祖先。MCS-51系列單片機比MCS-48系列單片機有明顯提高，內部增加了串列通信介面，具備多級中斷處理系統，定時器/計數器由8位擴展為16位，擴大了RAM和ROM的容量。MCS-51系列8位單片機因為性能可靠、簡單實用、性價比高而深受歡迎，被譽為最經典的單片機。各高校單片機教材都是以MCS-51系列8位單片機為內容教授單片機課程。
1983年，16為單片機問世，因為性價比不理想並未得到普及應用，主要應用於比較復雜的控制系統以及早期嵌入式系統。
進入90年代之後，隨著集成電路技術的高速發展， 32位單片機應運而生，嵌入式系統因此而得到推廣。
單片機的誕生和應用，是控制電路設計的一次革命，讓復雜的控制電路變得簡單，讓使用傳統電路設計方法不可行的控制電路變成可行，讓傻瓜產品變成智能產品，當前熱門的DSP技術和ARM技術都是單片機發展的產物。
應用單片機，就得先學會單片機編程。單片機編程包括兩項內容：一是在開發軟體上將C語言代碼或匯編語言代碼編譯成hex文件；二是使用相應的單片機程序下載軟體和下載線（編程器）將hex文件下載到單片機上。單片機編程語言有兩種：匯編語言和C語言。目前最流行的是C語言。不同的單片機其開發軟體是不一樣的，如51單片機使用的是Keil軟體；PIC單片機使用的是MPLAB IDE軟體；AVR單片機使用的是ICCAVR軟體或者AVR Studio軟體，等等。至於單片機程序下載軟體和下載線（編程器）那就五花八門了，到處都有。當程序下載到單片機後，單片機的外圍電路滿足要求時，程序便被執行，單片機就永不停歇的跑起來了。

I. 單片機解釋

單片機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執行程序的過程，即一條條執行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統所決定的，一條指令對應著一種基本操作；單片機所能執行的全部指令，就是該單片機的指令系統，不同種類的單片機，其指令系統亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出並執行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然後再被執行。 程序通常是順序執行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執行程序時要能把這些指令一條條取出並加以執行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數器PC（包含在CPU中），在開始執行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然後取得每一條要執行的命令，PC在中的內容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執行。 單片機介紹 單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業控制領域。單片機由晶元內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個晶元中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以後，單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。 早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此後在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端[1]的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。 單片機比專用處理器更適合應用於嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及滑鼠等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百台單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數量還要多。 單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。相當於一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。 單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，並行匯流排，還有和硬碟作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電裡面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區別。 單片機晶元
單片機是靠程序運行的，並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬體來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性！ 由於單片機對成本是敏感的，所以目前占統治地位的軟體還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什麼還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什麼不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬碟那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序裡面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對於家用PC的硬碟來講沒什麼，可是對於單片機來講是不能接受的。 單片機在硬體資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟體拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。 可以說，二十世紀跨越了三個「電」的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎麼熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的「肚子」里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——「智能型」，如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業余電子開發者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。
編輯本段單片機歷史
單片機誕生於20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。
單片機的基本結構
單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成
起初模型
1.SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。「創新模式」獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。 Micro Controller Unit
2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與介面電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。 Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。
嵌入式系統
單片機是嵌入式系統的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在晶元上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基於SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。
單片機發展史
[2] 1971年intel公司研製出世界上第一個4位的微處理器；Intel公司的霍夫研製成功世界上第一塊4位微處理器晶元Intel 4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和微機時代從此開始。因發明微處理器，霍夫被英國《經濟學家》雜志列為「二戰以來最有影響力的7位科學家」之一 。 1971年11月，Intel推出MCS-4微型計算機系統（包括4001 ROM晶元、4002 RAM晶元、4003移位寄存器晶元和4004微處理器 ）其中4004（下圖）包含2300個晶體管，尺寸規格為3mm×4mm，計算性能遠遠超過當年的ENIAC，最初售價為200美元。 1972年4月，霍夫等人開發出第一個8位微處理器Intel 8008。由於8008採用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。 1973年intel公司研製出8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研製出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晶元運算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲器，使用了基於6微米技術的6000個晶體管，處理速度為0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。 1975年4月，MITS發布第一個通用型Altair 8800，售價375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一台微型計算機。 1976年intel公司研製出MCS-48系列8位的單片機，這也是單片機的問世。 Zilog公司於1976年開發的Z80微處理器，廣泛用於微型計算機和工業自動控制設備。當時，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領域三足鼎立。 20世紀80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機的基礎上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機。MCS-51系列單片機無論是片內RAM容量，I/O口功能，系統擴展方面都有了很大的提高。
編輯本段單片機的硬體特性
1、單片機集成度高。單片機包括CPU、4KB容量的ROM（8031 無）、128 B容量的RAM、 2個16位定時/計數器、4個8位並行口、全雙工串口行口。 2、系統結構簡單，使用方便，實現模塊化; 3、單片機可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時無故障; 4、處理功能強，速度快。
編輯本段單片機的應用
單片機的應用 目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網路通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程式控制玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。 單片機廣泛應用於儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程式控制制等領域，大致可分如下幾個范疇： 1.在智能儀器儀表上的應用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用於儀器儀表中，結合不同類型的感測器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。採用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起採用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。 2.在工業控制中的應用 用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據採集系統。例如工廠流水線的智能化管 晶元
理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。 3.在家用電器中的應用 可以這樣說，現在的家用電器基本上都採用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。 4.在計算機網路和通信領域中的應用 現代的單片機普遍具備通信介面，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網路和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程式控制交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的行動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 5.單片機在醫用設備領域中的應用 單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。 6.在各種大型電器中的模塊化應用 某些專用單片機設計用於實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子晶元中（有別於磁帶機的原理），就需要復雜的類似於計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存於存儲器中（類似於ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似於音效卡）。 在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便於更換。 7.單片機在汽車設備領域中的應用 單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基於CAN匯流排的汽車發動機智能電子控制器，GPS導航系統，abs防抱死系統，制動系統等等。 此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。
編輯本段學習應用六大重要部分
單片機學習應用的六大重要部分
一、匯流排：
我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中，連線並不成為一個問題，因為各器件間一般是串列關系，各器件之間的連線並不很多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協調，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線，則線的數量將多得驚人，所以在微處理機中引入了匯流排的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數據線全部接到8根公用的線上，即相當於各個器件並聯起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數據，一個為0，一個為1，那麼，接收方接收到的究竟是什麼呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發送數據（可以有多個器件同時接收）。器件的數據線也就被稱為數據匯流排，器件所有的控制線被稱為控制匯流排。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配地址，才能使用，分配地址當然也是以電信號的形式給出的，由於存儲單元比較多，所以，用於地址分配的線也較多，這些線被稱為地址匯流排。
二、數據、地址、指令：
之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質都是一樣的——數字，或者說都是一串『0』和『1』組成的序列。換言之，地址、指令也都是數據。指令：由單片機晶元的設計者規定的一種數字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系，不可以由單片機的開發者更改。地址：是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據，內部單元的地址值已由晶元設計者規定好，不可更改，外部的單元可以由單片機開發者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執行過程）。數據：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，一般而言，被處理的數據可能有這么幾種情況： 1?地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1000H送入DPTR。 2?方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 3?常數（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數。 4?實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用於LED的字形碼，也是實際輸出的值。 理解了地址、指令的本質，就不難理解程序運行過程中為什麼會跑飛，會把數據當成指令來執行了。
三、P0口、P2口和P3的第二功能用法：
初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程，或者說要有一條指令，事實上，各埠的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執行到MOVX指令，就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上『不能作為通用I/O口使用』也並不是『不能』而是（使用者）『不會』將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，並且當單片機執行到這條指令時，也會使P3.7變為高電平，但使用者不會這么去做，因為這通常會導致系統的崩潰。
四、程序的執行過程：
單片機在通電復位後8051內的程序計數器（PC）中的值為『0000』，所以程序總是從『0000』單元開始執行，也就是說：在系統的ROM中一定要存在『0000』這個單元，並且在『0000』單元中存放的一定是一條指令。
五、堆棧：
堆棧是一個區域，是用來存放數據的，這個區域本身沒有任何特殊之處，就是內部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數據的方式，即所謂的『先進後出，後進先出』，並且堆棧有特殊的數據傳輸指令，即『PUSH』和『POP』，有一個特殊的專為其服務的單元，即堆棧指針SP，每當執一次PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執行一次POP指令，SP就（在原來值的基礎上）自動減1。由於SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設置在規定的內存單元中，如在程序開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就是把堆棧設置在從內存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開始往後，而08H到1FH這個區域正是8031的第二、三、四工作寄存器區，經常要被使用，這會造成數據的混亂。不同作者編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習慣問題。當設置好堆棧區後，並不意味著該區域成為一種專用內存，它還是可以象普通內存區域一樣使用，只是一般情況下編程者不會把它當成普通內存用了。
六、單片機的開發過程：
這里所說的開發過程並不是一般書中所說的從任務分析開始，我們假設已設計並製作好硬體，下面就是編寫軟體的工作。在編寫軟體之前，首先要確定一些常數、地址，事實上這些常數、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好後，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來後，其控制字也就被確定了。然後用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟體，編寫好後，用編譯器對源程序文件編譯，查錯，直到沒有語法錯誤，除了極簡單的程序外，一般應用模擬機對軟體進行調試，直到程序運行正確為止。運行正確後，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯後，生成了擴展名為HEX的目標文件，一般編程器能夠識別這種格式的文件，只要將此文件調入即可寫片。在此，為使大家對整個過程有個認識，舉一例說明： 單片機試驗板
ORG 0000H LJMP START ORG 040H START： MOV SP，#5FH ;設堆棧 LOOP： NOP LJMP LOOP ；循環 END ；結束
編輯本段單片機學習
目前，很多人對匯編語言並不認可。可以說，掌握用C語言單片機編程很重要，可以大大提高開發的效率。不過初學者可以不了解單片機的匯編語言，但一定要了解單片機具體性能和特點，不然在單片機領域是比較致命的。如果不考慮單片機硬體資源，在KEIL中用C胡亂編程，結果只能是出了問題無法解決！可以肯定的說，最好的C語言單片機工程師都是從匯編走出來的編程者，因為單片機的C語言雖然是高級語言，但是它不同於台式機個人電腦上的VC++什麼的。單片機的硬體資源不是非常強大，不同於我們用VC、VB等高級語言在台式PC上寫程序，畢竟台式電腦的硬體非常強大，所以才可以不考慮硬體資源的問題。還有就是在單片機編程中C語言雖然編程方便，便於人們閱讀，但是在執行效率上是要比匯編語言低10%到20%，所以用什麼語言編寫程序是要看具體用在什麼場合下。總的來說做單片機編程要靈活使用匯編語言與C語言，讓單片機的強大功能以最高是效率展示給用戶。 以8051單片機為例講解單片機的引腳及相關功能; 《單片機引腳圖》 40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鍾、控制和I/O引腳。 ⒈ 電源: ⑴ VCC - 晶元電源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端； 註：用萬用表測試單片機引腳電壓一般為0v或者5v，這是標準的TTL電平。但有時候在單片機程序正在工作時候測試結果並不是這個值而是介於0v-5v之間，其實這是萬用表的響應速度沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電壓仍保持在0v或者5v。 ⒉ 時鍾:XTAL1、XTAL2 - 晶體振盪電路反相輸入端和輸出端。 ⒊ 控制線:控制線共有4根， ⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖 ① ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 ② PROG功能：片內有EPROM的晶元，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 ⑵ PSEN:外ROM讀選通信號。 ⑶ RST/VPD:復位/備用電源。 ① RST（Reset）功能：復位信號輸入端。 ② VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 ⑷ EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。 ① EA功能：內外ROM選擇端。 ② Vpp功能：片內有EPROM的晶元，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 ⒋ I/O線 80C51共有4個8位並行I/O埠：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。 P3口還具有第二功能，用於特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制匯流排） 5. P3口第二功能 P30 RXD 串列輸入口 P31 TXD 串列輸出口 P32 INT0 外部中斷0（低電平有效） P33 INT1 外部中斷1（低電平有效） P34 T0 定時計數器0 P35 T1 定時計數器1 P36 WR 外部數據存儲器寫選通（低電平有效） P37 RD 外部數據存儲器讀選通（低電平有效）