Ⅰ 單片機是什麼
單片機是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),由運算器,控制器,存儲器,輸入輸出設備等構成,相當於一個微型的計算機。與應用在個人電腦中的通用型微處理器相比,它更強調自供應(不用外接硬體)和節約成本。它的最大優點是體積小,可放在儀表內部,但存儲量小,輸入輸出介面簡單,功能較低。由於其發展非常迅速,舊的單片機的定義已不能滿足,所以在很多應用場合被稱為范圍更廣的微控制器;已經從上世紀80年代的4位、8位單片機,發展到現在的32位甚至64位的高速單片機。[1]
中文名
單片機
外文名
Microcontroller Unit
性質
嵌入式微控制器
優點
體積小、質量輕、價格便宜
組成
運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備
種類
3種
類別
電路晶元
相關概述
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。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。單片機由運算器,控制器,存儲器,輸入輸出設備構成,相當於一個微型的計算機(最小系統),和計算機相比,單片機缺少了外圍設備等。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。它最早是被用在工業控制領域。
單片機
由於單片機在工業控制領域的廣泛應用,單片機由僅有CPU的專用處理器晶元發展而來。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8080是最早按照這種思想設計出的處理器,當時的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051,此後在8051上發展出了MCS51系列單片機系統。因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。盡管2000年以後ARM已經發展出了32位的主頻超過300M的高端單片機,直到現在基於8051的單片機還在廣泛的使用。在很多方面單片機比專用處理器更適合應用於嵌入式系統,因此它得到了廣泛的應用。事實上單片機是世界上數量最多處理器,隨著單片機家族的發展壯大,單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。
現代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的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子產品中都含有單片機。 汽車上一般配備40多片單片機,復雜的工業控制系統上甚至可能有數百片單片機在同時工作。
應用分類
單片機作為計算機發展的一個重要分支領域,根據發展情況,從不同角度單片機大致可以分為通用型/專用型、匯流排型/非匯流排型及工控型/家電型。
通用/專用型
這是按單片機適用范圍來區分的。例如,80C51是通用型單片機,它不是為某種專用途設計的;專用型單片機是針對一類產品甚至某一個產品設計生產的,例如為了滿足電子體溫計的要求,在片內集成ADC介面等功能的溫度測量控制電路。
匯流排型/非匯流排型
這是按單片機是否提供並行匯流排來區分的。匯流排型單片機普遍設置有並行地址匯流排、數據匯流排、控制匯流排,這些引腳用以擴展並行外圍器件都可通過串列口與單片機連接,另外,許多單片機已把所需要的外圍器件及外設介面集成一片內,因此在許多情況下可以不要並行擴展匯流排,大大減省封裝成本和晶元體積,這類單片機稱為非匯流排型單片機。
工控型/家用型
這是按照單片機大致應用的領域進行區分的。一般而言,工控型定址范圍大,運算能力強;用於家電的單片機多為專用型,通常是小封裝、低價格,外圍器件和外設介面集成度高。 顯然,上述分類並不是惟一的和嚴格的。例如,80C51類單片機既是通用型又是匯流排型,還可以作工控用。
相關歷史
單片機誕生於20世紀70年代末,經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。
起初模型
單片機
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。
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。
SoC即嵌入式系統(System on Chip)尋求應用系統在晶元上的最大化解決使得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越來越大的發展。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
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。
Ⅱ 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。
(2)zilog單片機擴展閱讀:
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。
Ⅲ 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。
Ⅳ 單片機種類_單片機分類
單片機種類簡介
ATMEL公司的AVR單片機,是增強型RISC內載Flash的單片機,晶元上的Flash存儲器附在用戶的產品中,可隨時編程,再編程,使用戶的產品設計容易,更新換代方便.AVR單片機採用增強的RISC結構,使其具有高速處理能力,在一個時鍾周期內可執行復雜的指令,每MHz可實現1MIPS的處理能力.AVR單片機工作電壓為2.7~6.0V,可以實現耗電最優化.AVR的單片機廣泛應用於計算機外部設備,工業實時控制,儀器儀表,通訊設備,家用電器,宇航設備等各個領域.
Motorola單片機:
Motorola是世界上最大的單片機廠商.從M6800開始,開發了廣泛的品種,4位,8位,16位32位的單片機都能生產,其中典型的代表有:8位機M6805,M68HC05系列,8位增強型M68HC11,M68HC12,16位機M68HC16,32位機M683XX.Motorola單片機的特點之一是在同樣的速度下所用的時鍾頻率較Intel類單片機低得多,因而使得高頻雜訊低,抗干擾能力強,更適合於工控領域及惡劣的環境.
MicroChip單片機:MicroChip單片機的主要產品是PIC16C系列和17C系列8位單片機,CPU採用RISC結構,分別僅有33,35,58條指令,採用Harvard雙匯流排結構,運行速度快,低工作電壓,低功耗,較大的輸入輸出直接驅動能力,價格低,一次性編程,小體積.適用於用量大,檔次低,價格敏感的產品.在辦公自動化設備,消費電子產品,電訊通信,智能儀器儀表,汽車電子,金融電子,工業控制不同領域都有廣泛的應用,PIC系列單片機在世界單片機市場份額排名中逐年提高.發展非常迅速.
MDT20XX系列單片機:
工業級OTP單片機,Micon公司生產,與PIC單片機管腳完全一致,海爾集團的電冰箱控制器,TCL通信產品,長安奧拓鈴木小轎車功率分配器就採用這種單片機
EM78系列OTP型單片機:台灣義隆電子股份有限公司,直接替代PIC16CXX,管腳兼容,軟體可轉換.
Scenix單片機:Scenix公司推出的8位RISC結構SX系列單片機與Intel的PentiumII等一起被<
SX系列雙時鍾設置,指令運行速度可達50/75/100MIPS(每秒執行百萬條指令,XXXMInstructionPerSecond);具有虛擬外設功能,柔性化I/O埠,所有的I/O埠都可單獨編程設定,公司提供各種I/O的庫函數,用於實現各種I/O模塊的功能,如多路UART,多路A/D,PWM,SPI,DTMF,FS,LCD驅動等等.採用EEPROM/FLASH程序存儲器,可以實現在線系統編程.通過計算機RS232C介面,採用專用串列電纜即可對目標系統進行在線實時仿凱納真.
EPSON單片機:
EPSON單片機以低電壓,低功耗和內置LCD驅動器特點著名於世,尤其是LCD驅動部分做得很好.廣泛用於工業控制,醫療設備,家用電器,儀器儀表,通信設備和手持式消費類產品等領域.目前EPSON已推出四位單片機SMC62系列,SMC63系列,SMC60系列和八位單片機SMC88系列.
東芝單片機:
東芝單片機門類齊全,4位機在家電領域有很大市場,8位機主要有870系列,90系列,該類單片機允許使用慢模式,採用32K時鍾時功耗降至10UA數量級.東芝的32位單片機採用MIPS
3000ARISC的CPU結構,面向VCD,數字相機,圖像處理等市場.
8051單片機:
8051單片機最早由Intel公司推出,其後,多家公司購買了8051的內核,使得以8051為內核的MCU系列單片機在世界上產量最大,應用也最廣泛,有人推測8051可能最終形成事實上的標准MCU晶元.
LG公司生產的GMS90系列單片機,與IntelMCS-51系列,Atmel89C51/52,89C2051等單片機兼容,CMOS技術,高達40MHZ的時鍾頻盯橋沒率,應用於:多功能電話,智能感測器,電度表,工業控制,防盜報警裝置,各種計費器,各種IC卡裝置,DVD,VCD,CD-ROM.
華邦單片機:華邦公司的W77,W78系列8位單片機的腳位和指令集與8051兼容,但每個指令周期只需要4個時鍾周期,速度提高了三消團倍,工作頻率最高可達40MHz.同時增加了WatchDogTimer,6組外部中斷源,2組UART,2組Datapointer及Waitstatecontrolpin.W741系列的4位單片機帶液晶驅動,在線燒錄,保密性高,低操作電壓(1.2V~1.8V).
Zilog單片機:
Z8單片機是Zilog公司的產品,採用多累加器結構,有較強的中斷處理能力,開發工具價廉物美.Z8單片機以低價位面向低端應用.我想很多人都知道Z80單板機,直到90年代後期,很多大學的微機原理還是講述Z80.
NS單片機:
COP8單片機是NS(美國國家半導體公司)的產品,內部集成了16位A/D,這是不多見的,在看門狗多路及STOP方式下單片機的喚醒方式上都有獨到之處.此外,COP8的程序加密也做得比較好
單片機應用領域匯總
⒈用圖象感測器測量線才系統
⒉衛星電視的串口模擬SPI、I2C的應用,如雷達錄取的數據傳送。
⒊直接與AD晶元配合進行各種數據感測器配合。
⒋利用單片機與PC機的232通訊進行控制,單片機為控制對象。
⒌通過IC卡、單片機、PC機構成的各種收費系統。
⒍通過單片機控制各種步進電機完成工控任務系統
⒎通過單片機控制各種電慈設備完成工控任務系統(如程式控制交換系統)
⒏可應用在電機的變頻技術上的控制領域中。
⒐各種測量工具如水位尺,它在水文上的應用很普及。
⒑大型指針鍾控制器,主要根據時間控制電機帶動指針。
⒒電子配料控制儀,基於小型生產的自動或半自動控制,如控制上料、攪拌等
⒓用定時器和捕獲功能進行某一系統的檢測。可提供報警、控制等。如水位控制、溫度控制,全自動洗衣機等。
⒔電子稱重計
⒕教學用儀器、醫療儀器。
⒖由單片機構成的霓虹燈控制器。
⒗在剛的熱處理中採用熱磁儀測量。
⒘各種金屬探傷儀器。
⒙礦山生產智能監測儀。
⒚煤礦的產煤計數器
20.汽車安全系統
21.智能玩具
22.用超聲波測量江河水位
23.交流電監測儀
24.消防系統報警監測儀
25.各類水表、電表
總之,單片機技術使用范圍廣,在各種儀器儀表生產單位、石油、化工,紡織、機械的加工等各個行業中都有廣泛的應用.
Ⅳ 何謂單片機微電子領域所講的是它
現在用的電腦呢都包含了很多的部件
CPU、內存RAN、IO(輸入輸出)、匯流排等等
而在有的應用場合,並不需要那麼高的硬體要求
於是就出現了將所有需要的部件集成到1塊IC晶元上的「片狀電腦」
這也就是所講的單片機了。
單片機並不就是微電子領域,而是微電子領域的一種產品發明
是採用微電子技術製造的電子產品。
微電子技術包含了許多學科支持在內
包括電子學,納米科學,物理學,信息學等等
我們現在電腦里的CPU也是微電子技術的產物,如今的CPU製作工藝都達到了納米級。
現在很多的集成晶元產品都屬於微電子技術的產物
單片機的型號很多
1、Intel公司的8051系列
2、Microchip公司的PIC系列
3、Atmel的AT89系列
4、荷蘭Pilips的PCF80C51系列等
5、Zilog的Z86系列
6、Atmel的AT90S系列
前三種的使用比較多
單片機可用於控制家電、通訊產品、工業控制系統等等需要一定邏輯控制手段的應用場合。
簡單來說在你想到的具有一定智能控制要求,並且要求並不高的場合下,就可以使用單片機器進行控制。
相對於傳統的電氣控制,它具有非常高的開發效率、更低的成本、更簡單的硬體結構等等特點。
相比與計算機而言,雖然在運算能力上不足,但體積小巧,對於優化產品擁有巨大好處。
Ⅵ 誰能告訴我目前市場上應用較多的單片機是那個型號謝謝
AT89C51系列單片機現在用的很普遍了,基本上已經成為電子工程師的必修課了。是不是打錯了,應該是8位的吧。 飛思卡爾的單片機是8位的。
8個管腳的單片機也有,是ZiLOG推出的最新的8管腳Z8單片機
詳細介紹:ZiLOG近日新增了一種創新式的低成本8管腳小佔位微控制器,從而拓展了其產品組合。ZiLOG 內部人士昵稱為「小發電機」的新設備結合了 XP 系列產品中大型產品的所有穿孔功能,但將其在印製電路板所佔的空間減少了80%。 與 Z8 Encore! XP® 系列的其他設備一樣,這種易用型8管腳版本使用了 ZiLOG 廣受歡迎的 eZ8® 內核,eZ8® 內核以低廉的總系統成本為設計工程師提供更高級別的整合度。這種共性使設計更輕松,並且由於所有 Z8 Encore! XP® 設備的代碼都兼容,因此可輕松實現一種產品至另一種產品的移植。
隨著電子設備設計的不斷發展,應用市場上的設備,如個人手持電子產品、安全設備、家用電器、消費類電子產品及游戲程序等,已經變得愈加復雜且多功能化。對於易用、節能且具備高整合性產品的需求已成為設計工程師們將更多功能整合於每一個新型晶元的重要因素。因此,目前電路板空間已變得極為重要,並且必須盡可能巧妙地全面加以利用。ZiLOG 表示其最新的8管腳 XP 產品是針對設計工程師的一次重大進步,因為與其他美國和亞洲地區的重要競爭廠商出品的類似解決方案相比,它克服了電路板空間存在的挑戰,並提供了空前的易用性。
最新的8管腳設備提供了以往只有大型 Z8 Encore! XP 設備才具有的片上功能。但是,這些包括全范圍溫度感測器、單管腳調試器和轉阻放大器的功能如今在小型8管腳設備上也可以獲得。此外,這種最新的產品意味著 ZiLOG 拓展後的微控制器產品組合現在能夠為設計師帶來更多的選擇和更大的靈活性,ZiLOG 產品的管腳數已經從8拓展至80。此次新產品的推出還為設計工程師和 ZiLOG. 帶來了開發各種應用產品的無限可能。
Z8 Encore! XP 8管腳設備現在採用 SOIC 和 PDIP 封裝,隨後還將採用 MLF-S 封裝,購買量為10,000個單位時,單位零售價為1.25美元。
Ⅶ 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 。