单片机阶段发展取得的成就

A. 求单片机发展前景和概述

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器(Microcontroller)，由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统集成于同一硅片的器件。单片机用于控制有利于实现系统控制的最小化和单片化，简化一些专用接口电路，如编程计数器、锁相环（PLL）、模拟开关、A/D和D/A变换器、电压比较器等组成的专用控制处理功能的单板式微系统。
单片机是所有微处理机中性价比最高的一种，随着种类的不断全面，功能不断完善，其应用领域也迅速扩大。单片机在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面都有相当的应用领域。当前，8位单片机主要用于工业控制，如温度、压力、流量、计量和机械加工的测量和控制场合；高效能的16位单片机（如MCS-96、MK-68200）可用在更复杂的计算机网络。可以说，微机测控技术的应用已渗透到国民经济的各个部门，微机测控技术的应用是产品提高档次和推陈出新的有效途径。
纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：
1．低功耗CMOS化
MCS-51系列的80C51推出时的功耗达120mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，更适合于在要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。
2．微型单片化
常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。
3．主流与多品种共存
现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以MCS-51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的WinBond系列单片机。以8031为核心的单片机占据了半壁江山，在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。

B. 单片机的历史如何

发展历史:
单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

C. 单片机的发展应用

单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：
（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。
（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。
（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。
（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。
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1 单片机技术的发展特点
自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发
展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发
展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。
单片机长寿命 这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作
十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。随着半导体技术的飞速发展，
MPU更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，很短的时间内就被淘汰出
局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有15岁，产量仍是上升的。这一方面是由
于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能
模块的新单片机系列层出不穷。可以预见，一些成功上市的相对年轻的CPU核心，也会随
着I/O功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。新的CPU类型的加盟,使单片机队伍
不断壮大,给用户带来了更多的选择余地。
8位、16位、32位单片机共同发展 这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来，单
片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品
进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。以Motorola 68K为CPU的32位单片机97年的
销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强，32位机越来越便宜，使16位
单片机生存空间有限，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来都有较大幅
度的增长。
单片机速度越来越快 MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志
的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺
牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时
序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多，Motorola单片机则使用了琐
相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使
用4.9M外部振荡器而内部时钟达32M，而M68K系列32位单片机使用32K的外部振荡器频率
内部时钟可达16MHz以上。
低电压与低功耗 自80年代中期以来，NMOS工艺单片机逐渐被CMOS工艺代替，功耗得以
大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3μm工艺发展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35
近而实现0.2μm工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，都使功耗不断下降
。Motorola 最近推出任选的M.CORE 可在1.8V电压下以50M/48MIPS全速工作，功率约为
20mW。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也
越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采
取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片
机已经问世。
低噪声与高可靠性技术 为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工
作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取
了一些新的技术措施。如美国国家半导体NS的COP8单片机内部增加了抗EMI电路，增强了
“看门狗”的性能。Motorola也推出了低噪声的LN系列单片机。
OTP与掩膜 OTP是一次性写入的单片机。过去认为一个单片机产品的成熟是以投产掩膜
型单片机为标志的。由于掩膜需要一定的生产周期，而OTP型单片机价格不断下降，使得
近年来直接使用OTP完成最终产品制造更为流行。它较之掩膜具有生产周期短、风险小的
特点。近年来，OTP型单片机需量大幅度上扬，为适应这种需求许多单片机都采用了在片
编程技术(In System Programming)。未编程的OTP芯片可采用裸片Bonding技术或表面贴
技术，先焊在印刷板上，然后通过单片机上引出的编程线、串行数据、时钟线等对单片
机编程。解决了批量写OTP 芯片时容易出现的芯片与写入器接触不好的问题。使OTP的裸
片得以广泛使用，降低了产品的成本。编程线与I/O线共用，不增加单片机的额外引脚。
而一些生产厂商推出的单片机不再有掩膜型，全部为有ISP功能的OTP。
MTP向OTP挑战 MTP是可多次编程的意思。一些单片机厂商以MTP的性能、OTP的价位推出
他们的单片机，如ATMEL AVR单片机，片内采用FLASH，可多次编程。华邦公司生产的与
8051兼容的单片机也采用了MTP性能，OTP的价位。这些单片机都使用了ISP技术，等安装
到印刷线路板上以后再下载程序。
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8051类单片机 最早由Intel公司推出的8051/31类单片机也是世界上用量最大的几种单
片机之一。由于Intel公司在嵌入式应用方面将重点放在186、386、奔腾等与PC类兼容的
高档芯片的开发上，8051类单片机主要由Philips、三星、华邦等公司接产。这些公司都
在保持与8051单片机兼容的基础上改善了8051许多特性(如时序特性)。提高了速度、降
低了时钟频率，放宽了电源电压的动态范围，降低了产品价格。
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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. 单片机的发展史

单片机发展史
1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一 。 1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器 ）其中4004（下图）包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。 1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。 1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。 主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。 1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。 1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。 Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。 20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。

E. 单片机的发展分为（ ）几个阶段

单片机的发展分为三个阶段：

一、SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段；

1）主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。

2）“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。

二、MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段；

1）主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。

2）它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。

3）从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最着名的厂家当数Philips公司。

4）Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

三、单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；

1）因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。

2）因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

F. 单片机的发展经历了哪几个阶段

SCM(单片微型计算机)阶段
MCU(单片微控制器) 阶段
SOC(嵌入式系统/单片应用系统)阶段

G. 单片机的发展历史

历史

单片机的发展先后经历了4位、8位、16位和32位等阶段。8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域，8位单片机在中、小规模应用场合仍占主流地位，代表了单片机的发展方向，在单片机应用领域发挥着越来越大的作用。

80年代初，Intel公司推出了8位的MCS-51系列的单片机。

单片机的特点可归纳为以下几个方 面：集成度高；存储容量大；外部扩展能力强；控制功能强。

1、从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

2、同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。

3、乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。

(7)单片机阶段发展取得的成就扩展阅读：

单片机技术的开发

单片机在电子技术中的开发，主要包括CPU开发、程序开发、 存储器开发、计算机开发及C语言程序开发，同时得到开发能够保证单片机在十分复杂的计算机与控制环境中可以正常有序的进行，这就需要相关人员采取一定的措施，下文是笔者的一些简单介绍：

（1）CPU开发。开发单片机中的CPU总线宽度，能够有效完善单片机信息处理功能缓慢的问题，提高信息处理效率与速度，开发改进中央处理器的实际结构，能够做到同时运行2-3个CPU，从而大大提高单片机的整体性能。

（2）程序开发。嵌入式系统的合理应用得到了大力推广，对程序进行开发时要求能够自动执行各种指令，这样可以快速准确地采集外部数据，提高单片机的应用效率。

（3）存储器开发。单片机的发展应着眼于内存，加强对基于传统内存读写功能的新内存的探索，使其既能实现静态读写又能实现动态读写，从而显着提高存储性能。

（4）计算机开发。进一步优化和开发单机片应激即分析，并应用计算机系统，通过连接通信数据，实现数据传递。

（5）C语言程序开发。优化开发C语言能够保证单片机在十分复杂的计算机与控制环境中，可以正常有序的进行，促使其实现广泛全面的应用。

H. 为止单片机经过了哪几个发展阶段

（1）第一阶段（1974—1976年）：制造工艺落后，集成度低，而且采用了双片形式。典型的代表产品有Fairchild公司的F8系列。
（2）第二阶段（1977—1978年）：在单片芯片内集成CPU、并行口、定时器/计数器、RAM和ROM等功能部件，但性能低，品种少，应用范围也不是很广。典型的产品有Intel公司的MCS-48系列。
（3）第三阶段（1979—1982年）： 8位单片机成熟的阶段。其存储容量和寻址范围增大，而且中断源、并行I/O口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加，并且集成有全双工串行通信接口。在指令系统方面增设了乘除法、位操作和比较指令。
（4）第四阶段（1983年至今）： 16位单片机和8位高性能单片机并行发展的时代。16位机的工艺先进，集成度高，内部功能强，运算速度快，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言。
近年来出现的32位单片机，是单片机的顶级产品，具有较高的运算速度。代表产品有Motorola公司的M68300系列和Hitachi（日立）公司的SH系列、ARM等。

I. 单片机的发展历程和应用

MCU也叫微控制单元，又称作单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存（memory）、计数器（Timer）、USB、A／D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

单片机发展史及应用特点介绍

如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。本文将为大家讲解单片机的发展史及在很多领域的运用。

单片机出现的历史 并不长，但发展十分迅猛。 它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来，它的发展到目前为止大致可分为5个阶段。下面以Intel公司的单片机发展为代表加以介绍。

1971－1976

单片机发展的初级阶段。 1971年11月Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管／片的4位微处理器Intel 4004， 并配有RAM、 ROM和移位寄存器， 构成了第一台MCS—4微处理器， 而后又推出了8位微处理器Intel 8008， 以及其它各公司相继推出的8位微处理器。

1976－1980

低性能单片机阶段。 以1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表， 采用将8位CPU、 8位并行I／O接口、8位定时／计数器、RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构， 虽然其寻址范围有限（不大于4 KB）， 也没有串行I／O， RAM、 ROM容量小， 中断系统也较简单， 但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等的需要。

1980－1983

高性能单片机阶段。 这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口， 有多级中断处理系统， 多个16位定时器／计数器。片内RAM、 ROM的容量加大，且寻址范围可达64 KB，个别片内还带有A／D转换接口。

1983－80年代末

16位单片机阶段。 1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS－96系列， 由于其采用了最新的制造工艺， 使芯片集成度高达12万只晶体管／片。

1990年代

单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。

单片机的应用特点分析

单片机发展史及应用特点介绍

按照单片机的特点，单片机的应用分为单机应用与多机应用。在一个应用系统中，只使用一片单片机称为单机应用。

（1） 测控系统。 用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等， 达到测量与控制的目的。

（2） 智能仪表。 用单片机改造原有的测量、控制仪表， 促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展。

（3） 机电一体化产品。单片机与传统的机械产品相结合， 使传统机械产品结构简化， 控制智能化。

（4） 智能接口。 在计算机控制系统， 特别是在较大型的工业测、控系统中， 用单片机进行接口的控制与管理， 加之单片机与主机的并行工作， 大大提高了系统的运行速度。

（5） 智能民用产品。 如在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备等许多产品中， 单片机控制器的引入， 不仅使产品的功能大大增强， 性能得到提高， 而且获得了良好的使用效果。

（1） 功能集散系统。 多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。

（2） 并行多机控制系统。 并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题， 以便构成大型实时工程应用系统。

（3） 局部网络系统。

单片机按应用范围又可分成通用型和专用型。专用型是针对某种特定产品而设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等等。在通用型的单片机中，又可按字长分为4位、8位、16／32位，虽然计算机的微处理器现在几乎是32／64位的天下，8位、16位的微处理器已趋于萎缩，但单片机情况却不同，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用16／32位，而在一般工业领域，8位通用型单片机，仍然是目前应用最广的单片机。

单片机发展史及应用特点介绍

总结：到目前为止，中国的单片机应用和嵌入式系统开发走过了二十余年的历程，随着嵌入式系统逐渐深入社会生活各个方面，单片机课程的教学也有从传统的8位处理器平台向32位高级RISC处理器平台转变的趋势，但8位机依然难以被取代。国民经济建设、军事及家用电器等各个领域，尤其是手机、汽车自动导航设备、PDA、智能玩具、智能家电、医疗设备等行业都是国内急需单片机人才的行业。