單片機階段發展取得的成就

A. 求單片機發展前景和概述

單片機是指一個集成在一塊晶元上的完整計算機系統。盡管他的大部分功能集成在一塊小晶元上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內存、內部和外部匯流排系統，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊介面、定時器，實時時鍾等外圍設備。而現在最強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網路、復雜的輸入輸出系統集成在一塊晶元上。
單片機也被稱為微控制器(Microcontroller)，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。單片機是70年代中期發展起來的一種大規模集成電路晶元，是CPU、RAM、ROM、I/O介面和中斷系統集成於同一矽片的器件。單片機用於控制有利於實現系統控制的最小化和單片化，簡化一些專用介面電路，如編程計數器、鎖相環（PLL）、模擬開關、A/D和D/A變換器、電壓比較器等組成的專用控制處理功能的單板式微系統。
單片機是所有微處理機中性價比最高的一種，隨著種類的不斷全面，功能不斷完善，其應用領域也迅速擴大。單片機在智能儀表、實時控制、機電一體化、辦公機械、家用電器等方面都有相當的應用領域。當前，8位單片機主要用於工業控制，如溫度、壓力、流量、計量和機械加工的測量和控制場合；高效能的16位單片機（如MCS-96、MK-68200）可用在更復雜的計算機網路。可以說，微機測控技術的應用已滲透到國民經濟的各個部門，微機測控技術的應用是產品提高檔次和推陳出新的有效途徑。
縱觀單片機的發展過程，可以預示單片機的發展趨勢，大致有：
1．低功耗CMOS化
MCS-51系列的80C51推出時的功耗達120mW，而現在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現在的各個單片機製造商基本都採用了CMOS(互補金屬氧化物半導體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由於其物理特徵決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，更適合於在要求低功耗像電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今後一段時期單片機發展的主要途徑。
2．微型單片化
常規的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數據存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、並行和串列通信介面，中斷系統、定時電路、時鍾電路集成在一塊單一的晶元上，增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PMW(脈寬調制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅動電路都集成在單一的晶元上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據用戶的要求量身定做，製造出具有自己特色的單片機晶元。
3．主流與多品種共存
現在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以MCS-51為核心的單片機佔主流，兼容其結構和指令系統的有PHILIPS公司的產品，ATMEL公司的產品和中國台灣的WinBond系列單片機。以8031為核心的單片機占據了半壁江山，在一定的時期內，這種情形將得以延續，將不存在某個單片機一統天下的壟斷局面，走的是依存互補，相輔相成、共同發展的道路。

B. 單片機的歷史如何

發展歷史:
單片機誕生於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。其中最成功的是INTEL的8031，此後在8031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。

C. 單片機的發展應用

單片機的應用在後PC時代得到了前所未有的發展，但對處理器的綜合性能要求也越來越高。綜觀單片機的發展，以應用需求為目標，市場越來越細化，充分突出以「單片」解決問題，而不像多年前以MCS51/96等處理器為中心，外擴各種介面構成各種應用系統。單片機系統作為嵌入式系統的一部分，主要集中在中、低端應用領域（嵌入式高端應用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能處理器構成），在這些應用中，目前也出現了一些新的需求，主要體現在以下幾個方面：
（1）以電池供電的應用越來越多，而且由於產品體積的限制，很多是用鈕扣電池供電，要求系統功耗盡可能低，如手持式儀表、水表、玩具等。
（2）隨著應用的復雜，對處理器的功能和性能要求不斷提高。既要外設豐富、功能靈活，又要有一定的運算能力，能做一些實時演算法，而不僅僅做一些簡單的控制。
（3）產品更新速度快，開發時間短，希望開發工具簡單、廉價、功能完善。特別是模擬工具要有延續性，能適應多種MCU，以免重復投資，增加開發費用。
（4）產品性能穩定，可靠性高，既能加密保護，又能方便升級。
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1 單片機技術的發展特點
自單片機出現至今，單片機技術已走過了近20年的發展路程。縱觀20年來單片機發
展歷程可以看出，單片機技術的發展以微處理器(MPU)技術及超大規模集成電路技術的發
展為先導，以廣泛的應用領域拉動，表現出較微處理器更具個性的發展趨勢。
單片機長壽命 這里所說的長壽命，一方面指用單片機開發的產品可以穩定可靠地工作
十年、二十年，另一方面是指與微處理器相比的長壽命。隨著半導體技術的飛速發展，
MPU更新換代的速度越來越快，以386、486、586為代表的MPU，很短的時間內就被淘汰出
局，而傳統的單片機如68HC05、8051等年齡已有15歲，產量仍是上升的。這一方面是由
於其對相應應用領域的適應性，另一方面是由於以該類CPU為核心，集成以更多I/O功能
模塊的新單片機系列層出不窮。可以預見，一些成功上市的相對年輕的CPU核心，也會隨
著I/O功能模塊的不斷豐富，有著相當長的生存周期。新的CPU類型的加盟,使單片機隊伍
不斷壯大,給用戶帶來了更多的選擇餘地。
8位、16位、32位單片機共同發展 這是當前單片機技術發展的另一動向。長期以來，單
片機技術的發展是以8位機為主的。隨著移動通訊、網路技術、多媒體技術等高科技產品
進入家庭，32位單片機應用得到了長足發展。以Motorola 68K為CPU的32位單片機97年的
銷售量達8千萬枚。過去認為由於8位單片機功能越來越強，32位機越來越便宜，使16位
單片機生存空間有限，而16位單片機的發展無論從品種和產量方面，近年來都有較大幅
度的增長。
單片機速度越來越快 MPU發展中表現出來的速度越來越快是以時鍾頻率越來越高為標志
的。而單片機則有所不同，為提高單片機抗干擾能力，降低雜訊，降低時鍾頻率而不犧
牲運算速度是單片機技術發展之追求。一些8051單片機兼容廠商改善了單片機的內部時
序，在不提高時鍾頻率的條件下，使運算速度提高了很多，Motorola單片機則使用了瑣
相環技術或內部倍頻技術使內部匯流排速度大大高於時鍾產生器的頻率。68HC08單片機使
用4.9M外部振盪器而內部時鍾達32M，而M68K系列32位單片機使用32K的外部振盪器頻率
內部時鍾可達16MHz以上。
低電壓與低功耗 自80年代中期以來，NMOS工藝單片機逐漸被CMOS工藝代替，功耗得以
大幅度下降，隨著超大規模集成電路技術由3μm工藝發展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35
近而實現0.2μm工藝，全靜態設計使時鍾頻率從直流到數十兆任選，都使功耗不斷下降
。Motorola 最近推出任選的M.CORE 可在1.8V電壓下以50M/48MIPS全速工作，功率約為
20mW。幾乎所有的單片機都有Wait、Stop等省電運行方式。允許使用的電源電壓范圍也
越來越寬。一般單片機都能在3到6V范圍內工作，對電池供電的單片機不再需要對電源采
取穩壓措施。低電壓供電的單片機電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片
機已經問世。
低雜訊與高可靠性技術 為提高單片機系統的抗電磁干擾能力，使產品能適應惡劣的工
作環境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片機商家在單片機內部電路中採取
了一些新的技術措施。如美國國家半導體NS的COP8單片機內部增加了抗EMI電路，增強了
「看門狗」的性能。Motorola也推出了低雜訊的LN系列單片機。
OTP與掩膜 OTP是一次性寫入的單片機。過去認為一個單片機產品的成熟是以投產掩膜
型單片機為標志的。由於掩膜需要一定的生產周期，而OTP型單片機價格不斷下降，使得
近年來直接使用OTP完成最終產品製造更為流行。它較之掩膜具有生產周期短、風險小的
特點。近年來，OTP型單片機需量大幅度上揚，為適應這種需求許多單片機都採用了在片
編程技術(In System Programming)。未編程的OTP晶元可採用裸片Bonding技術或表面貼
技術，先焊在印刷板上，然後通過單片機上引出的編程線、串列數據、時鍾線等對單片
機編程。解決了批量寫OTP 晶元時容易出現的晶元與寫入器接觸不好的問題。使OTP的裸
片得以廣泛使用，降低了產品的成本。編程線與I/O線共用，不增加單片機的額外引腳。
而一些生產廠商推出的單片機不再有掩膜型，全部為有ISP功能的OTP。
MTP向OTP挑戰 MTP是可多次編程的意思。一些單片機廠商以MTP的性能、OTP的價位推出
他們的單片機，如ATMEL AVR單片機，片內採用FLASH，可多次編程。華邦公司生產的與
8051兼容的單片機也採用了MTP性能，OTP的價位。這些單片機都使用了ISP技術，等安裝
到印刷線路板上以後再下載程序。
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8051類單片機 最早由Intel公司推出的8051/31類單片機也是世界上用量最大的幾種單
片機之一。由於Intel公司在嵌入式應用方面將重點放在186、386、奔騰等與PC類兼容的
高檔晶元的開發上，8051類單片機主要由Philips、三星、華邦等公司接產。這些公司都
在保持與8051單片機兼容的基礎上改善了8051許多特性(如時序特性)。提高了速度、降
低了時鍾頻率，放寬了電源電壓的動態范圍，降低了產品價格。
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http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/wjsjxx/wjsj2003/0306/030629.htm
http://lunwen.zhupao.com/Article/2005-4-10/16468.shtml

D. 單片機的發展史

單片機發展史
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。

E. 單片機的發展分為（ ）幾個階段

單片機的發展分為三個階段：

一、SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段；

1）主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。

2）「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。

二、MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段；

1）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。

2）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。

3）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。

4）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。

三、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；

1）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。

2）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。

F. 單片機的發展經歷了哪幾個階段

SCM(單片微型計算機)階段
MCU(單片微控制器) 階段
SOC(嵌入式系統/單片應用系統)階段

G. 單片機的發展歷史

歷史

單片機的發展先後經歷了4位、8位、16位和32位等階段。8位單片機由於功能強，被廣泛用於工業控制、智能介面、儀器儀表等各個領域，8位單片機在中、小規模應用場合仍佔主流地位，代表了單片機的發展方向，在單片機應用領域發揮著越來越大的作用。

80年代初，Intel公司推出了8位的MCS-51系列的單片機。

單片機的特點可歸納為以下幾個方 面：集成度高；存儲容量大；外部擴展能力強；控制功能強。

1、從內部的硬體到軟體有一套完整的按位操作系統，稱作位處理器，處理對象不是字或位元組而是位。不但能對片內某些特殊功能寄存器的某位進行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進行位的邏輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應手。

2、同時在片內RAM區間還特別開辟了一個雙重功能的地址區間，使用極為靈活，這一功能無疑給使用者提供了極大的方便。

3、乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。很多的八位單片機都不具備乘法功能，作乘法時還得編上一段子程序調用，十分不便。

(7)單片機階段發展取得的成就擴展閱讀：

單片機技術的開發

單片機在電子技術中的開發，主要包括CPU開發、程序開發、 存儲器開發、計算機開發及C語言程序開發，同時得到開發能夠保證單片機在十分復雜的計算機與控制環境中可以正常有序的進行，這就需要相關人員採取一定的措施，下文是筆者的一些簡單介紹：

（1）CPU開發。開發單片機中的CPU匯流排寬度，能夠有效完善單片機信息處理功能緩慢的問題，提高信息處理效率與速度，開發改進中央處理器的實際結構，能夠做到同時運行2-3個CPU，從而大大提高單片機的整體性能。

（2）程序開發。嵌入式系統的合理應用得到了大力推廣，對程序進行開發時要求能夠自動執行各種指令，這樣可以快速准確地採集外部數據，提高單片機的應用效率。

（3）存儲器開發。單片機的發展應著眼於內存，加強對基於傳統內存讀寫功能的新內存的探索，使其既能實現靜態讀寫又能實現動態讀寫，從而顯著提高存儲性能。

（4）計算機開發。進一步優化和開發單機片應激即分析，並應用計算機系統，通過連接通信數據，實現數據傳遞。

（5）C語言程序開發。優化開發C語言能夠保證單片機在十分復雜的計算機與控制環境中，可以正常有序的進行，促使其實現廣泛全面的應用。

H. 為止單片機經過了哪幾個發展階段

（1）第一階段（1974—1976年）：製造工藝落後，集成度低，而且採用了雙片形式。典型的代表產品有Fairchild公司的F8系列。
（2）第二階段（1977—1978年）：在單片晶元內集成CPU、並行口、定時器/計數器、RAM和ROM等功能部件，但性能低，品種少，應用范圍也不是很廣。典型的產品有Intel公司的MCS-48系列。
（3）第三階段（1979—1982年）： 8位單片機成熟的階段。其存儲容量和定址范圍增大，而且中斷源、並行I/O口和定時器/計數器個數都有了不同程度的增加，並且集成有全雙工串列通信介面。在指令系統方面增設了乘除法、位操作和比較指令。
（4）第四階段（1983年至今）： 16位單片機和8位高性能單片機並行發展的時代。16位機的工藝先進，集成度高，內部功能強，運算速度快，而且允許用戶採用面向工業控制的專用語言。
近年來出現的32位單片機，是單片機的頂級產品，具有較高的運算速度。代表產品有Motorola公司的M68300系列和Hitachi（日立）公司的SH系列、ARM等。

I. 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。