Ⅰ 单片机是什么
单片机是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),由运算器,控制器,存储器,输入输出设备等构成,相当于一个微型的计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比,它更强调自供应(不用外接硬件)和节约成本。它的最大优点是体积小,可放在仪表内部,但存储量小,输入输出接口简单,功能较低。由于其发展非常迅速,旧的单片机的定义已不能满足,所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器;已经从上世纪80年代的4位、8位单片机,发展到现在的32位甚至64位的高速单片机。[1]
中文名
单片机
外文名
Microcontroller Unit
性质
嵌入式微控制器
优点
体积小、质量轻、价格便宜
组成
运算器、控制器、存储器、输入输出设备
种类
3种
类别
电路芯片
相关概述
单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit), 常用英文字母的缩写MCU表示单片机。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成,相当于一个微型的计算机(最小系统),和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。
单片机
由于单片机在工业控制领域的广泛应用,单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。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。
INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器,当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051,此后在8051上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机,直到现在基于8051的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了广泛的应用。事实上单片机是世界上数量最多处理器,随着单片机家族的发展壮大,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。 汽车上一般配备40多片单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作。
应用分类
单片机作为计算机发展的一个重要分支领域,根据发展情况,从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。
通用/专用型
这是按单片机适用范围来区分的。例如,80C51是通用型单片机,它不是为某种专用途设计的;专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的,例如为了满足电子体温计的要求,在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。
总线型/非总线型
这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线,这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接,另外,许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内,因此在许多情况下可以不要并行扩展总线,大大减省封装成本和芯片体积,这类单片机称为非总线型单片机。
工控型/家用型
这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言,工控型寻址范围大,运算能力强;用于家电的单片机多为专用型,通常是小封装、低价格,外围器件和外设接口集成度高。 显然,上述分类并不是惟一的和严格的。例如,80C51类单片机既是通用型又是总线型,还可以作工控用。
相关历史
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
起初模型
单片机
SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“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。
MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,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。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。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。
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。
SoC即嵌入式系统(System on Chip)寻求应用系统在芯片上的最大化解决使得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越来越大的发展。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。
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。
Ⅱ 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。
(2)zilog单片机扩展阅读:
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。
Ⅲ 概述单片机的工作原理
单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。
原理
单片机自动完成赋予它的任务的过程,也就是单片机执行程序的过程,即一条条执行的指令的过程,所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来,这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的,一条指令对应着一种基本操作;单片机所能执行的全部指令,就是该单片机的指令系统,不同种类的单片机,其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务,必须把要解决的问题编成一系列指令(这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令),这一系列指令的集合就成为程序,程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器由许多存储单元(最小的存储单位)组成,就像大楼房有许多房间组成一样,指令就存放在这些单元里,单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样,每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号,该地址号称为存储单元的地址,这样只要知道了存储单元的地址,就可以找到这个存储单元,其中存储的指令就可以被取出,然后再被执行。程序通常是顺序执行的,所以程序中的指令也是一条条顺序存放的,单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行,必须有一个部件能追踪指令所在的地址,这一部件就是程序计数器PC(包含在CPU中),在开始执行程序时,给PC赋以程序中第一条指令所在的地址,然后取得每一条要执行的命令,PC在中的内容就会自动增加,增加量由本条指令长度决定,可能是1、2或3,以指向下一条指令的起始地址,保证指令顺序执行。
Ⅳ 单片机种类_单片机分类
单片机种类简介
ATMEL公司的AVR单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便.AVR单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每MHz可实现1MIPS的处理能力.AVR单片机工作电压为2.7~6.0V,可以实现耗电最优化.AVR的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电器,宇航设备等各个领域.
Motorola单片机:
Motorola是世界上最大的单片机厂商.从M6800开始,开发了广泛的品种,4位,8位,16位32位的单片机都能生产,其中典型的代表有:8位机M6805,M68HC05系列,8位增强型M68HC11,M68HC12,16位机M68HC16,32位机M683XX.Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境.
MicroChip单片机:MicroChip单片机的主要产品是PIC16C系列和17C系列8位单片机,CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,一次性编程,小体积.适用于用量大,档次低,价格敏感的产品.在办公自动化设备,消费电子产品,电讯通信,智能仪器仪表,汽车电子,金融电子,工业控制不同领域都有广泛的应用,PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速.
MDT20XX系列单片机:
工业级OTP单片机,Micon公司生产,与PIC单片机管脚完全一致,海尔集团的电冰箱控制器,TCL通信产品,长安奥拓铃木小轿车功率分配器就采用这种单片机
EM78系列OTP型单片机:台湾义隆电子股份有限公司,直接替代PIC16CXX,管脚兼容,软件可转换.
Scenix单片机:Scenix公司推出的8位RISC结构SX系列单片机与Intel的PentiumII等一起被<
SX系列双时钟设置,指令运行速度可达50/75/100MIPS(每秒执行百万条指令,XXXMInstructionPerSecond);具有虚拟外设功能,柔性化I/O端口,所有的I/O端口都可单独编程设定,公司提供各种I/O的库函数,用于实现各种I/O模块的功能,如多路UART,多路A/D,PWM,SPI,DTMF,FS,LCD驱动等等.采用EEPROM/FLASH程序存储器,可以实现在线系统编程.通过计算机RS232C接口,采用专用串行电缆即可对目标系统进行在线实时仿凯纳真.
EPSON单片机:
EPSON单片机以低电压,低功耗和内置LCD驱动器特点着名于世,尤其是LCD驱动部分做得很好.广泛用于工业控制,医疗设备,家用电器,仪器仪表,通信设备和手持式消费类产品等领域.目前EPSON已推出四位单片机SMC62系列,SMC63系列,SMC60系列和八位单片机SMC88系列.
东芝单片机:
东芝单片机门类齐全,4位机在家电领域有很大市场,8位机主要有870系列,90系列,该类单片机允许使用慢模式,采用32K时钟时功耗降至10UA数量级.东芝的32位单片机采用MIPS
3000ARISC的CPU结构,面向VCD,数字相机,图像处理等市场.
8051单片机:
8051单片机最早由Intel公司推出,其后,多家公司购买了8051的内核,使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大,应用也最广泛,有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片.
LG公司生产的GMS90系列单片机,与IntelMCS-51系列,Atmel89C51/52,89C2051等单片机兼容,CMOS技术,高达40MHZ的时钟频盯桥没率,应用于:多功能电话,智能传感器,电度表,工业控制,防盗报警装置,各种计费器,各种IC卡装置,DVD,VCD,CD-ROM.
华邦单片机:华邦公司的W77,W78系列8位单片机的脚位和指令集与8051兼容,但每个指令周期只需要4个时钟周期,速度提高了三消团倍,工作频率最高可达40MHz.同时增加了WatchDogTimer,6组外部中断源,2组UART,2组Datapointer及Waitstatecontrolpin.W741系列的4位单片机带液晶驱动,在线烧录,保密性高,低操作电压(1.2V~1.8V).
Zilog单片机:
Z8单片机是Zilog公司的产品,采用多累加器结构,有较强的中断处理能力,开发工具价廉物美.Z8单片机以低价位面向低端应用.我想很多人都知道Z80单板机,直到90年代后期,很多大学的微机原理还是讲述Z80.
NS单片机:
COP8单片机是NS(美国国家半导体公司)的产品,内部集成了16位A/D,这是不多见的,在看门狗多路及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处.此外,COP8的程序加密也做得比较好
单片机应用领域汇总
⒈用图象传感器测量线才系统
⒉卫星电视的串口模拟SPI、I2C的应用,如雷达录取的数据传送。
⒊直接与AD芯片配合进行各种数据传感器配合。
⒋利用单片机与PC机的232通讯进行控制,单片机为控制对象。
⒌通过IC卡、单片机、PC机构成的各种收费系统。
⒍通过单片机控制各种步进电机完成工控任务系统
⒎通过单片机控制各种电慈设备完成工控任务系统(如程控交换系统)
⒏可应用在电机的变频技术上的控制领域中。
⒐各种测量工具如水位尺,它在水文上的应用很普及。
⒑大型指针钟控制器,主要根据时间控制电机带动指针。
⒒电子配料控制仪,基于小型生产的自动或半自动控制,如控制上料、搅拌等
⒓用定时器和捕获功能进行某一系统的检测。可提供报警、控制等。如水位控制、温度控制,全自动洗衣机等。
⒔电子称重计
⒕教学用仪器、医疗仪器。
⒖由单片机构成的霓虹灯控制器。
⒗在刚的热处理中采用热磁仪测量。
⒘各种金属探伤仪器。
⒙矿山生产智能监测仪。
⒚煤矿的产煤计数器
20.汽车安全系统
21.智能玩具
22.用超声波测量江河水位
23.交流电监测仪
24.消防系统报警监测仪
25.各类水表、电表
总之,单片机技术使用范围广,在各种仪器仪表生产单位、石油、化工,纺织、机械的加工等各个行业中都有广泛的应用.
Ⅳ 何谓单片机微电子领域所讲的是它
现在用的电脑呢都包含了很多的部件
CPU、内存RAN、IO(输入输出)、总线等等
而在有的应用场合,并不需要那么高的硬件要求
于是就出现了将所有需要的部件集成到1块IC芯片上的“片状电脑”
这也就是所讲的单片机了。
单片机并不就是微电子领域,而是微电子领域的一种产品发明
是采用微电子技术制造的电子产品。
微电子技术包含了许多学科支持在内
包括电子学,纳米科学,物理学,信息学等等
我们现在电脑里的CPU也是微电子技术的产物,如今的CPU制作工艺都达到了纳米级。
现在很多的集成芯片产品都属于微电子技术的产物
单片机的型号很多
1、Intel公司的8051系列
2、Microchip公司的PIC系列
3、Atmel的AT89系列
4、荷兰Pilips的PCF80C51系列等
5、Zilog的Z86系列
6、Atmel的AT90S系列
前三种的使用比较多
单片机可用于控制家电、通讯产品、工业控制系统等等需要一定逻辑控制手段的应用场合。
简单来说在你想到的具有一定智能控制要求,并且要求并不高的场合下,就可以使用单片机器进行控制。
相对于传统的电气控制,它具有非常高的开发效率、更低的成本、更简单的硬件结构等等特点。
相比与计算机而言,虽然在运算能力上不足,但体积小巧,对于优化产品拥有巨大好处。
Ⅵ 谁能告诉我目前市场上应用较多的单片机是那个型号谢谢
AT89C51系列单片机现在用的很普遍了,基本上已经成为电子工程师的必修课了。是不是打错了,应该是8位的吧。 飞思卡尔的单片机是8位的。
8个管脚的单片机也有,是ZiLOG推出的最新的8管脚Z8单片机
详细介绍:ZiLOG近日新增了一种创新式的低成本8管脚小占位微控制器,从而拓展了其产品组合。ZiLOG 内部人士昵称为“小发电机”的新设备结合了 XP 系列产品中大型产品的所有穿孔功能,但将其在印制电路板所占的空间减少了80%。 与 Z8 Encore! XP® 系列的其他设备一样,这种易用型8管脚版本使用了 ZiLOG 广受欢迎的 eZ8® 内核,eZ8® 内核以低廉的总系统成本为设计工程师提供更高级别的整合度。这种共性使设计更轻松,并且由于所有 Z8 Encore! XP® 设备的代码都兼容,因此可轻松实现一种产品至另一种产品的移植。
随着电子设备设计的不断发展,应用市场上的设备,如个人手持电子产品、安全设备、家用电器、消费类电子产品及游戏程序等,已经变得愈加复杂且多功能化。对于易用、节能且具备高整合性产品的需求已成为设计工程师们将更多功能整合于每一个新型芯片的重要因素。因此,目前电路板空间已变得极为重要,并且必须尽可能巧妙地全面加以利用。ZiLOG 表示其最新的8管脚 XP 产品是针对设计工程师的一次重大进步,因为与其他美国和亚洲地区的重要竞争厂商出品的类似解决方案相比,它克服了电路板空间存在的挑战,并提供了空前的易用性。
最新的8管脚设备提供了以往只有大型 Z8 Encore! XP 设备才具有的片上功能。但是,这些包括全范围温度传感器、单管脚调试器和转阻放大器的功能如今在小型8管脚设备上也可以获得。此外,这种最新的产品意味着 ZiLOG 拓展后的微控制器产品组合现在能够为设计师带来更多的选择和更大的灵活性,ZiLOG 产品的管脚数已经从8拓展至80。此次新产品的推出还为设计工程师和 ZiLOG. 带来了开发各种应用产品的无限可能。
Z8 Encore! XP 8管脚设备现在采用 SOIC 和 PDIP 封装,随后还将采用 MLF-S 封装,购买量为10,000个单位时,单位零售价为1.25美元。
Ⅶ 单片机的简介
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等 。