什么是單片機

單片微型計算機，簡稱“單片機”，也叫“MCU”（Micro Controller Unit，微控制器），她不是一臺機器，而是一塊集成電路芯片。單片機是采用超大規(guī)模集成電路把中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、沖斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、AD轉(zhuǎn)換器、通信接口和普通I/O口等集成到一塊硅片上，構(gòu)成的一個微型的、完整的計算機系統(tǒng)。單片機的CPU相當于PC機的CPU，單片機的數(shù)據(jù)存儲器RAM相當于PC機的內(nèi)存，單片機的程序存儲器ROM相當于PC機的硬盤，單片機的I/O口相當于PC機的顯卡、網(wǎng)卡、擴展卡等的插槽…… 可見，麻雀雖小五臟俱全。

單片機的CPU（Central Processing Unit，中央處理器）是單片機的核心部件，由控制單元、算術(shù)邏輯單元和寄存器單元等部分組成，實現(xiàn)邏輯運算。根據(jù)數(shù)據(jù)總線的寬度和一次可處理的數(shù)據(jù)字節(jié)長度可分為8位CPU、16位CPU和32位CPU等。單片機的位數(shù)也是根據(jù)單片機內(nèi)部的CPU位數(shù)決定的，如8位單片機使用的8位CPU，16位單片機使用的是16位CPU，以此類推。筆者看到有些書都把單片機稱作微處理器是不準確的，微處理器只是計算機系統(tǒng)里的一個核心部件而已。而單片機是一個完整的計算機系統(tǒng)，把它稱為微控制器更準確些。

單片機自誕生以來，以其性能穩(wěn)定、低電壓低功耗、經(jīng)久耐用、體積小、性價比高、控制能力強、易于擴展等優(yōu)點，廣泛應用于各個領(lǐng)域。先后出現(xiàn)了4位單片機、8位單片機、16位單片機、32位單片機，在這幾類單片機里最受追捧的是8位單片機，仍是目前單片機應用的主流。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機的功能也越來越強大。

1975年，美國德州儀器公司（TI公司）首次推出4位單片機——TMS-1000單片機，標志著單片機誕生。

1976年Intel公司研制出MCS-48系列8位的單片機，使單片機發(fā)展進入一個新階段。MCS-48系列單片機內(nèi)部集成了8位CPU、多個并行I/O口、8位定時器/計數(shù)器、小容量的RAM和ROM等，沒有串行通信接口，操作簡單。

1980年，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，這就是當前大名鼎鼎的“51單片機”的祖先。MCS-51系列單片機比MCS-48系列單片機有明顯提高，內(nèi)部增加了串行通信接口，具備多級中斷處理系統(tǒng)，定時器/計數(shù)器由8位擴展為16位，擴大了RAM和ROM的容量。MCS-51系列8位單片機因為性能可靠、簡單實用、性價比高而深受歡迎，被譽為“最經(jīng)典的單片機”。各高校單片機教材都是以MCS-51系列8位單片機為內(nèi)容教授單片機課程。

1983年，16為單片機問世，因為性價比不理想并未得到普及應用，主要應用于比較復雜的控制系統(tǒng)以及早期嵌入式系統(tǒng)。

進入90年代之后，隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展， 32位單片機應運而生，嵌入式系統(tǒng)因此而得到推廣。

單片機的誕生和應用，是控制電路設計的一次革命，讓復雜的控制電路變得簡單，讓使用傳統(tǒng)電路設計方法不可行的控制電路變成可行，讓傻瓜產(chǎn)品變成智能產(chǎn)品……，當前熱門的DSP技術(shù)和ARM技術(shù)都是單片機發(fā)展的產(chǎn)物。

應用單片機，就得先學會單片機編程。單片機編程包括兩項內(nèi)容：一是在開發(fā)軟件上將C語言代碼或匯編語言代碼編譯成hex文件；二是使用相應的單片機程序下載軟件和下載線（編程器）將hex文件下載到單片機上。單片機編程語言有兩種：匯編語言和C語言。目前最流行的是C語言。不同的單片機其開發(fā)軟件是不一樣的，如51單片機使用的是Keil軟件；PIC單片機使用的是MPLAB IDE軟件；AVR單片機使用的是ICCAVR軟件或者AVR Studio軟件，等等。至于單片機程序下載軟件和下載線（編程器）那就五花八門了，到處都有。當程序下載到單片機后，單片機的外圍電路滿足要求時，程序便被執(zhí)行，單片機就永不停歇的跑起來了。