单片机是一种大规模集成电路芯片,它将中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅芯片上,构成的一个小而完善的计算机系统。当然,芯片上还有很重要的电源转换电路。
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,它最早被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用,为使更多的业内人士、学生、爱好者,产品开发人员掌握单片机开发这门技术,于是企业产生了单片机开发板,例如比较有名的电子人DZR-01A单片机开发板。
早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。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。20世纪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。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起20世纪80年代提高了数百倍。目前,高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追20世纪90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械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脑配件中都配有1~2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和,甚至比世界人口的数量还要多。(www.xing528.com)
单片机内部具有和电脑功能类似的部件,比如CPU、内存、并行总线、还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可。
单片机是靠程序运行的,并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,是别的器件很难实现的。一个不是很复杂的功能要是用美国20世纪50年代开发的74系列,或者20世纪60年代的CD4000系列这些纯硬件来完成的话,电路一定是一块大PCB板。但是如果要是用美国20世纪70年代成功投放市场的系列单片机,可以很容易地实现。因为单片机通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性。
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