单片机微型计算机原理与接口技术第1章绪论

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1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材单片微型计算机原理与接口技术（第二版）高锋编著科学出版社北京第一章绪论1.1单片微机的发展1.1.1单片微机的概念单片微机是单片微型计算机SCMC（SingleChipMicroComputer）的译名简称，在国内也常简称为“单片微机”或“单片机”。它包括CPU、RAM、ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和I/O等。除了工业控制领域，单片微机在家用电器、电子玩具、通信、高级音响、图形处理、语言设备、机器人、计算机等各个领域迅速发展。目前单片微机的世界年产量已超过100亿片

2、，而在中国大陆地区的年应用量已达6亿多片。1970年微型计算机研制成功之后，随着大规模集成电路的发展又出现了单片微机，并且按照不同的发展要求，形成了两个独立发展的分支。美国Intel公司1971年生产的4位单片微机4004和1972年生产的8位单片微机8008，特别是1976年MCS-48单片微机问世以来，在短短的二十几年间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。它已渗透到生产和生活的诸领域，可谓“无孔不入”。1976年Intel公司首先推出MCS－48系列单片微型计算机。

3、它包括计算机的三个基本单元，已成为真正意义的单片微机，为单片微机的发展奠定了基础，成为单片微机发展进程中的一个重要阶段。许多半导体公司和计算机公司争相研制和发展自己的单片微机系列，有Motorola公司的MC68HC05及MC68HC08系列，Zilog公司的Z－8系列，Rockwell公司的6501、6502等，日本的NEC公司、日立公司及EPSON公司等，也都相继推出了各具特色的单片微机品种。最具典型性的属Intel公司的MCS－51系列，它具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。直到现在MCS－51仍不失为

4、单片微机中的主流机型。近几年中国8位单片微机市场一直保持着30%以上的高增长率，2006年8位单片微机占中国单片微机整体市场销售额的一半以上。8位单片微机应用的主力市场——汽车电子领域的高速成长，也是带动这一市场保持主流地位的有力因素。随着供应商不断提高自身的产品性能，丰富产品的功能，8位单片微机依靠自身的价格优势、较低的功耗及较小的尺寸，进一步抢占了部分16位单片微机的市场份额，更加巩固了主流产品的市场地位。由于8位单片微机的高性能价格比，估计近十年内，8位单片微机将仍是主流机型。1983年Intel公司推出的MC

5、S－96系列，MCS－96不但字长增加一倍，而且还具有4路或8路的10位A/D转换功能，在其它性能方面也有一定的提高。飞利浦公司推出了与80C51在源码级兼容性的16位单片微机80C51XA(每一条80C51指令可以1∶1地被翻译成一条XA指令，仅XCHD指令除外)。80C51XA具有的高性能包括：执行速度快、支持高级级语言(比如C语言)、支持实时多任务执行、易于形成派生系列产品、地址宽度可变(用户可以方便地将外部地址线宽度选定为12位、16位、20位、24位等等。应用于工业控制产品、高档智能仪表、彩色复印机、录像机

6、等应用领域。近几年32位单片微机得到了快速发展，如ARM处理器系列﹔如Freescale半导体(原Motorola半导体产品部)推出的ColdFire系列32位机等。单片微机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容方向发展。⑴多功能在单片微机中尽可能多的把应用系统中所需要的存储器、各种功能的I/O口都集成在一块芯片内，即外围器件内装化，如把LED、LCD或VFD显示驱动器集成在单片微机中，如把A/D、D/A、乃至多路模拟开关和采样/保持器也集成在单片微机中。随着新型电子设备对

7、网络和无线功能需求的增加，MCU产品集成越来越多的模拟功能和新的外围电路成为2006年MCU产品发展的重要方向。对MCU产品而言，集成合适的功能是重要的发展方向，而市场需求是决定MCU集成哪些功能的关键因素。从近几年的发展来看，为了适应这一趋势，越来越多的MCU供应商更加关注与系统厂商的合作，从而更准确地了解客户对MCU集成功能的需求，以进一步增强自身产品的市场竞争实力。⑵高性能使用RISC体系结构、并行流水线操作和DSP等的设计技术，使单片微机的指令运行速度得到大大提高，其电磁兼容等性能明显地优于同类型的微处理器。

8、⑶全盘CMOS化趋势单片微机采用二种半导体工艺生产，HMOS工艺即高密度短沟道MOS工艺；CHMOS工艺即互补金属氧化物的HMOS工艺，如8051的功耗为630mw，而80C51的功耗仅120mw。从第三代单片微机起开始淘汰非CMOS工艺。⑷推行串行扩展总线显著减少引脚数量，简化系统结构。随着外围器件串行接口的发展，单片微机的串行接口的普遍化、