东北大学秦皇岛分校 开题报告

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1、一概述随着单片机的不断发展，应用于生活当中屡见不鲜。以其简单、便捷、低成本及低功耗的特点逐渐取代了以往中、小规模的集成电路产品。只要写入不同的程序，同一片单片机能够完成不同的工作。单片机极高的可靠性、微型性和智能性、需编写不同的程序后就能够完成不同的控制工作。单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具，已经深深地渗入到日常生活当中。1.1单片机的发展历史和发展方向单片机的历史并不长，然而发展却十分迅猛。自1971年美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来它的发展可粗略划分为4个阶段。第一阶

2、段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单片机”一词即由此而来。第二阶段（1978-1982）：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS–48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS–51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位

3、地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。②CPU外围功能单元的集中管理模式。③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段（1982-1990：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS–96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS–51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多

4、测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。第四阶段（1990至今）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面、深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机以及小型廉价的专用型单片机。纵观各个系列的单片机产品的特性，可以看出单片机正朝两个方向发展。一方面，单片机的性能不断提高，功能越来越强。该类产品可以满足各种复杂应用系列的要求。如INTEL公司的MCS-96系列、MO68HC

5、11系列等。另一方面，在中小型只能产品中，单片机则朝小型、超低功耗、多品种等发展方向。从工业角度看，随着大规模继承电路技术的改进。单片机经历了PMOS、NMOS、CMOS等各阶段，现在正朝着改进型CMOS工艺的方向发展。低电压化、低噪声与高可靠性、大容量化及高性能化逐渐成为主导。低电压化：几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。低噪声与高可靠性：为提高单片机的抗电磁

6、干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。大容量化：以往单片机内的ROM为1KB~4KB，RAM为64~128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。高性能化：主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度

7、提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（MillionInstructionPerSeconds）即兆指令每秒，并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度就可以用软件模拟其I/O功能由此引入了虚拟外设的新概念。单片机的控制性能和可靠性高，体积小，价格低，易于产品化。在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比。正是单片机得到广泛应用的重要原因。1.2单片机的应用在说单片机应用之前，首选来谈谈我们使用的电脑。我们

8、使用的电脑属于通用计算机。现在普通PC机的运行速度就已经达到了3GB以上，拥有海量的硬盘空间，80GB、160GB甚至200G都很常见，内存普通的都有256M、512M甚至有1G内存，使用19"大屏幕液晶显示器等等。正是这些电脑的高性能，为我们海量数值计算、信息处理、多媒体和网络应用、办公、家用等的实现成为可能。相比之下，单片机的硬件配置就没有通用计算机那么高，单片机运算速度一般只有几兆至几十兆，如