1.微型计算机简介
微型计算机（microcomputer）简称微机，是计算机的一个重要分类。微型计算机不但具有其他计算机快速、精确、程序控制等特点，最突出的是它还具有体积小、质量轻、功耗低、价格便宜等优点。个人计算机简称PC（Personal Computer），是微型计算机中应用最为广泛的一种，也是近年来计算机领域中发展最快的一个分支。
微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统是指构成微机系统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成，如图1.1所示。其中，运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理器（Central Processing Unit，CPU），是微机的核心部件。CPU配上存放程序和数据的存储器、输入/输出（Input/Output，I/O）接口电路以及外部设备，即构成微机的硬件系统。
图1.1 微型计算机系统组成示意图
软件系统是微机系统所使用的各种程序的总称。人们通过它对整机进行控制并与微机系统进行信息交换，使微机按照人的意图完成预定的任务。下面分别介绍硬件系统各部分的作用。
中央处理器（CPU）——是小型计算机和微型计算机的控制与处理部分。
中央处理器是整个微机系统的核心，由算术逻辑单元（ALU）和控制器组成。其功能是进行算术逻辑运算和控制数据与指令在计算机中运行，即控制计算机给定的要求而操作。
运算器——由算术逻辑单元（ALU）和累加器寄存器等部分组成。
控制器——由程序计数器、指令寄存器、时序发生器和操作制作器组成，是决策机构，协调和指挥整个计算机系统操作。
寄存器——如累加器（A）、数据寄存器（DR）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、程序计数器（PC）、地址寄存器（DPTR）、栈寄存器（SP）。
存储器——RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）。RAM有128 B或256 B，ROM有4 KB、8 KB。
输入/输出接口电路（I/O）；总线（BUS）有地址总线、数据总线、控制总线。
2.单片机的概念
单片机是单片微型计算机的简称，又称MCU（Microprogrammed Control Unit，微控制器）。单片机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此，一块芯片就构成了一台计算机。图1.2所示为几种常见的51单片机实物图，图1.3所示为MCS-51单片机的系统结构框图。
图1.2 几种常见的51单片机实物图
图1.3 MCS-51单片机的系统结构框图
单片机的主要特点如下：
（1）体积小、质量轻、功耗低、功能强、性价比高，可嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。
（2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。
（3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。
（4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器、通信设备、导航系统及家用电器等领域。
3.单片机的发展及应用
1）发展概述
（1）第一阶段（1976—1978）：低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表，8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。
（2）第二阶段（1978—1982）：高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线，可以寻址的范围达到64 KB、控制总线、较丰富的指令系统等。(www.xing528.com)
（3）第三阶段（1982—1990）：16位单片机阶段。
（4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。
2）单片机的发展趋势
（1）低功耗、CMOS（互补金属氧化物半导体）化，HMOS-CMOS-CHMOS，功耗100 mW。
（2）微型单片化。集成了如看门狗、AD/DA（模数/数模转换）等更多的其他资源。
（3）主流与多品种共存。80C51为核心、Atmel、Philips、Winbond、Motorola等。
3）单片机的应用领域
（1）在智能仪器仪表上的应用。
（2）在工业控制中的应用。
（3）在家用电器中的应用。
（4）在计算机网络和通信领域中的应用。
（5）单片机在医用设备领域中的应用。
（6）单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
4.典型单片机介绍
1）MCS-51单片机系列
按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。
（1）MCS-51系列芯片采用HMOS（高性能金属氧化物半导体）工艺，而80C51芯片则采用CHMOS（互补高性能金属氧化物半导体）工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合。
（2）80C51芯片具有COMS低功耗的特点。例如，8051芯片的功耗为630 mW，而80C51的功耗只有120 mW。
（3）80C51在功能上增加了待机和掉电保护两种工作方式，以保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。
（4）此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM型和EPROM型外，还有E2PROM型，例如89C51就有4 KB E2PROM，并且随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存储器的容量也越来越大，目前已有64 KB的芯片了。另外，许多80C51芯片还具有程序存储器保密机制，以防止应用程序泄密或被复制。
2）MCS-96系列单片机
MCS-96系列单片机是Intel公司在1983年推出的16位单片机，它与8位机相比，具有集成度高、运算速度快等特点。它的内部除了有常规的I/O接口、定时器/计数器、全双工串行口外，还有高速I/O部件、多路A/D转换和脉宽调制输出（PWM）等电路，其指令系统比MCS-51更加丰富。
3）ATMEL公司单片机
ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3 V超低压F1ash存储器，并于1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C31内核进行技术交换，从此拥有了80C31内核的使用权，并将ATMEL特有的Flash技术与80C31内核结合在一起，生产出AT89C51系列单片机。
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