單片機與輸入輸出設備

『壹』 單片機是什麼

簡單地說，單片機就是一個小計算機系統。為了說明清楚這個問題，得要從計算機說起。提到計算機，大家可能馬上會想到「顯示器、滑鼠、鍵盤」，不過，這不是一個計算機的核心和關鍵，計算機的核心部分在一邊的機箱里呢。打開機箱，可以看到，機箱里有主板、硬碟、光碟機等。仔細觀察主板，這上面有CPU、內存條、BIOS晶元，通常還有25針的列印機介面等，這些部件都是通過主板上的連線相互連接。
不論計算機復雜程度如何，它總是由運算器，控制器，存儲器，輸入/輸出介面，匯流排這五個部分組成。通常運算器和控制器被做成一塊晶元，也就是CPU(中央處理器)。在計算機主板上，內存條和BIOS晶元就是存儲器，25針列印機介面就是輸出/輸出設備，而匯流排則被設計在主板上，即各部件相互連接的線路。
在一些應用場合，人們不需要計算機完成十分復雜的運算，但卻希望計算機小巧，可靠，價格低。於是人們就把組成計算機的這5個部分全部集成到一塊晶元上，也說是一塊晶元就能構成一個獨立的計算機，在當時的技術條件下，這是一件了不起的事情，於是人們就用這個特徵來為之命名，稱為「單片機」。
將構成一個計算機所需要的5個部分全部都集成到一塊晶元中，這塊晶元是否要很大、價格是否很高呢?並非如此。如果要把圖1所示主板上的所有元件都集成到一塊晶元中，那當然非常昂貴，可能技術上也無法實現，但很多單片機中所需要用到的功能完全沒必要那麼強大，因此很多單片機體積很小，價格也很低。如市場上常見的單片機有8，14，16，18，20，28，40，84等引腳，有些甚至只有6個引腳，如圖2所示是微芯公司(Microchip)發布的一款6引腳單片機。而價格從幾元到幾十、上百元的都有，有些品種在大批量定購時甚至可以低至1元以下。
剛接觸到單片機的人往往會有個疑惑：既然人們已經有能力製造功能強大的計算機，為何還要生產些功能不強的計算機?其實，功能強弱並不是決定是否生產的決定因素，市場需要才是關鍵。比如，用來控制一台電箱的計算機顯然沒必要使用「奔騰」晶元的強大運算能力，只要進行非常簡單的計算，作個比較，看一看溫度是否在所控制區間之內，然後再做出相應的控制就行了。
單片機在人們的生活中、工農業生產設備中處處有應用，例如各定時裝置、自動控制裝置等。愛好者學習單片機應該注意觀察事物，找到自己周圍能夠使用單片機的場合，從而將學到的知識應用到實際中去。例如，使用單片機技術改造傳統的機電設備、在特定的場合使用單片機替代PLC等就有著廣闊的應用前景;又如，使用單片機控制電扇、抽油煙機、空調等，從而製作出具有更強功能、能夠通用的控制器，也是可以嘗試的。

『貳』 什麼是單片機它與一般的微型計算機在結構上有什麼區別

單片機（Microcontrollers）是一種集成電路晶元，是採用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

微型計算機的基本結構由CPU(運算器、控制器)、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分組成,各部分通過外部匯流排連接而成為一體。

單片機的結構是在一塊晶元上集成了中央處理器(CPU)、存儲器、定時器/計數器、中斷控制、各種輸入/輸出介面(如並行I/O口、串列I/O口和A/D轉換器)等,它們通過單片機內部部匯流排連接而成為一體。

拓展資料：

應用范圍

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：

智能儀器

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、電流、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（電壓表、功率計，示波器，各種分析儀）。

工業控制

單片機具有體積小、控制功能強、功耗低、環境適應能力強、擴展靈活和使用方便等優點，用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據採集系統、通信系統、信號檢測系統、無線感知系統、測控系統、機器人等應用控制系統。例如工廠流水線的智能化管理，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。

家用電器

家用電器廣泛採用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備和白色家電等。

網路和通信

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，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。

設備領域

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。

模塊化系統

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。

汽車電子

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、胎壓檢測等。

此外，單片機在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。

參考資料：單片機-網路

『叄』 單片機的輸入和輸出的都是什麼

單片機的輸入和輸出分為數字量和模擬量兩種。

數字量定義為：在時間和數值上都是斷續變化的離散信號。最基本的數字量就是0和1，反映到開關上就是指一個開關的打開（0）或閉合（1）狀態。

模擬量定義為：在時間和數上都是連續變化的信號。指經PT、CT等各類感測器傳送過來的電壓、電流、頻率等信號，即模擬量。

輸入信號：是通過外部的觸點、開關、變送器、感測器等信號接入到單片機中。

輸出信號：單片機通過內部程序的判斷和計算，將電流、電壓、開關等信號傳送到外部的信號。

下圖為典型的51系列單片機接線圖

其中P0為模擬量輸入端、P3為數字量輸入端。

『肆』 單片機和plc的共性和區別

單片機和PLC（可編程邏輯控制器）都是用於控制和監控系統的電子設備，但它們在設計和應用上有一些共性和區別。

共性：

• 它們都可以對輸入信號進行處理，並對輸出信號進行控制。

• 它們都有多種介面，如模擬輸入、模擬輸出、數字輸入、耐灶塵數字輸出等。

• 它們都可以通過編程來完成控制任務。

區別：

• 單片機是一種通用的可編程電子設備，而PLC是針對工業自動化控制的特定設備。

• 單片機可以處理更為復雜和多樣化的輸入和輸出信號，PLC主要面向數字化信號的處理。

• 單片機通常需要特定的編譯器和開發工具，編寫程序相對較為繁瑣，而昌禪PLC則使用特定的編程語言和軟體平辯告台，相對容易進行編程。

• 單片機更適合用於小規模的控制任務和低成本的控制系統，而PLC則更適合用於大規模的工業自動化控制任務。

『伍』 單片機與輸入輸出設備進行信息交換,效率最高的方式

中斷傳送方式。
單片畢歷山機與輸入輸出設備進行信息交換，效率最高的方式一定是手中中斷傳送方式。
為了爛信減少程序直接控制方式中CPU等待時間以及提高系統的並行工作程度，用來控制外圍設備和內存與CPU之間的數據傳送稱為中斷傳送方式。

『陸』 簡述一下"單片機人機介面技術"(答對了 重重有賞哦)

單片機人機介面技術 是單片機同人交互設備之間實現信息傳輸的控制電路。它與人機交互設備一起完成信息形成轉換和傳輸速率匹配的二個任務,人機交互設備：指人和 單片機之間建立聯系、交流信息的輸入設備。
輸入設備：是人們向 單片機輸入信息的設備。
常用的輸入設備有：鍵盤、滑鼠器、觸摸屏。
輸出設備：是計算機向人們提供運算結果的設備。
常用的輸出設備有：顯示器、列印機。

『柒』 什麼是單片機

單片機（Single-Chip Microcomputer）是一種集成電路晶元，是採用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能
（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。
從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

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。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

『捌』 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。