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项目1认识单片机单片机原理与应用

主编张瑞玲杨丽

西北工业大学出版社任务1.1单片机的发展概况单片机的概念这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成1.1.2单片机发展概况
自从1975年美国德克萨斯仪器公司（TI公司）的第一个单片机TMS-1000问世以来，迄今为止，已有30年的历史，单片机技术也已成为计算机技术的一个独特分支，在众多领域尤其是在智能化仪器仪表、检测和控制系统中有着广泛的应用。
单片机作为微型计算机的一个分支，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，主要分为三个阶段。第一阶段（1974—1978年）：初级单片机阶段。这一阶段以Intel公司的MCS-48为代表。这个系列的单片机在片内集成了8位CPU、并行I/O口、8位定时/计数器、RAM等，无串行I/O口，寻址范围不大于4Ｋ。
第二阶段（1978—1983年）：高性能单片机阶段。这一阶段以MCS-51系列为代表，这个阶段的单片机内均带有串行I/O口，具有多级中断处理系统，定时/计数器为16位，片内RAM和ROM容量相对增大，且寻址范围可达64K。这类单片机应用领域极为广泛。由于其优良的性价比，特别适合我国的国情，因此在我国得到广泛应用。第三阶段（1983至今）：8位单片机巩固完善及16位单片机推出阶段。这一阶段以MCS-96系列为16位单片机的代表，其内部除了CPU为16位以外，还采用了新颖的寄存器堆/逻辑部件（RALU），片内RAM和ROM的容量进一步增大，片内ROM为8KB甚至更大且可以加密，片内还带有高速输入输出部件、多通道10位A/D转换器，具有8级中断等。近年来，32位单片机也已进入实用阶段。
目前，单片机正朝着高性能和多品种的方向发展，但由于MCS-51系列的8位单片机仍能满足绝大多数应用领域的需要，所以以MCS-51系列为主的8位单片机，在现在及以后相当长的一段时期内仍将占据单片机应用的主导地位。1.1.3单片机的应用及发展
1.单片机的应用领域
单片机的应用极为广泛，已深入到国民经济的各个领域，对各行业的技术改造和产品的更新换代起着积极的推动作用。单片机的应用领域主要有以下几个方面：
（1）生产自动化
自动化生产不但能够降低劳动强度，而且可以提高经济效益、改善产品质量，广泛应用于机械、汽车、电子、石油、化工、食品等工农业生产领域。自动化生产线、机器手、数控机床等自动化生产设备都能由单片机实现其智能化的自动控制功能。（2）实时测控
测控系统的工作环境往往比较恶劣，干扰繁杂，并且要求实时测量控制，如工业窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制等。单片机工作稳定、可靠，抗干扰能力强，体积小使用灵活，适用于各种恶劣环境，最宜承担测控工作。
（3）智能化产品
现代工业产品的一个重要发展趋势是不断提高其智能化程度，而智能化的提高离不开单片机的参与。传统的机电产品与单片机结合后，可简化产品结构、升级产品功能，并实现控制智能化。单片机与机械技术相结合，称为机电一体化，是机械工业的发展方向。单片机在家电产品上得到更为普遍的应用，出现了程控洗衣机、电脑空调机等。为提高汽车的动力性、经济性以及舒适性、稳定性，减少污染排放，在现代汽车上都大量使用了单片机。（4）智能化仪表
用单片机改造、设计制造仪器仪表，大大促进了仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化和柔性化方向发展，并能同时提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构，减小体积。
（5）信息通信技术
多机系统（各种网络）中的各计算机之间的通信联系，以及计算机与其外围设备（键盘、打印机、传真机、复印机等）之间的协作都有单片机的参与。
（6）科学研究
小到实验测控台，大到卫星、运载火箭，单片机都发挥着极其重要的作用。
（7）国防现代化
各种军事装备、管理通信系统都有单片机深入其中。例如，数字化部队的武器、通信等装备都大量应用了单片机。2.单片机的应用特点
（1）面向控制的应用
由于单片机内部采用了微控制技术，其结构及功能均按自动控制的要求设计，因而主要应用于控制领域。微控制技术从根本上改变了传统的控制系统设计思想，它通过对单片机编程的方法代替由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，是对传统控制方式的一次革命。传统控制系统的控制功能是通过电器元件和线路连接等硬件手段实现的，一经完成，功能很难更改。若要改变功能，必须重新连接电路，十分不便。而微控制技术的控制是由硬件和软件共同实现的。只要改变程序的内容就可在硬件线路基本功能的基础上实现多种功能。例如，彩灯的控制，若由传统控制系统实现，则线路完成之后，彩灯的闪烁变换方式也就确定了；而若由单片机系统控制，不改变线路连接，只简单地改变程序即可实现多种不同的彩灯闪烁方式。
（2）在线应用
在线应用就是以单片机代替常规模拟或数字控制电路，使其成为测控系统的一部分，在被控对