緒論主要內容：本課程的主要內容、學習方法、學習要求、參考書。

單片機的基本概念、發展過程、發展趨勢、應用領域、市場前景、單片機的選型和典型單片機性能概覽。目的在于使學生了解單片機，重視單片機技術的學習。1.單片機的基本概念

單片微型計算機（Single-ChipMicrocomputer）：簡稱單片機，將微處理器（CentralProcessingUnit，CPU）、存儲器ROM（ReadOnlyMemory，只讀存儲器）和RAM（RandomAccessMemory，隨機存儲器）、定時器/計數器、中斷系統、輸入/輸出接口（I/O接口）、總線和其他多種功能器件集成在一塊芯片上的微型計算機。也稱為嵌入式微控制器（EmbeddedMicrocontroller）。單片機的特點：可靠性高、便于擴展、控制功能強、具有豐富的控制指令、低電壓、低功耗、片內存儲容量較小、集成度高、體積小、性價比高、應用廣泛、易于產品化等。

單片機技術的應用已經深入到國民經濟與人民生活的各個領域2.學習單片機的重要性

請稍微留心一下我們的周圍，看看周圍由于應用單片機后發生了什么變化？

單片機作為最典型的嵌入式系統，它的成功應用推動了嵌入式系統的發展。單片機已成為電子系統中最普遍的應用手段，除了單獨設課程外，在涉及的許多實踐環節，如課程設計、畢業設計乃至研究生論文課題中，單片機系統都是最廣泛的應用手段之一。在高校中大力推行的各種電子設計競賽中，采用單片機系統解決各類電子技術問題已成為主要方法之一。3.單片機的發展過程1974年，美國仙童（Fairchild）公司研制了世界上第一臺單片機F8。標志著單片機誕生。單片機的發展通常可以分為以下4個階段。第一階段（1974—1976年）：單片機初級階段。特點：制造工藝落后，集成度低，采用雙片形式。代表產品：Fairchild公司推出的F8系列。第二階段（1977—1978年）：低性能單片機階段。特點：在單片芯片內集成CPU、并行口、定時器/計數器、RAM和ROM等功能部件，但性能低。代表產品：Intel公司的MCS-48系列、GI公司的PIC1650。第三階段（1979—1982年）：高性能單片機階段。特點：存儲容量、尋址范圍、中斷源、并行I/O接口和定時器/計數器的個數都有了不同程度的增加，并且集成有全雙工串行通信接口。指令系統增設了乘除法、位操作和比較指令。代表產品：Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的MC6805系列、TI公司的TMS7000系列、Zilog公司的Z8系列等。3.單片機的發展過程第四階段（1983年至今）：8位單片機鞏固發展及16位、32位單片機推出階段。特點：工藝先進，集成度高，內部功能強，運算速度快。代表產品：

Motorola的MC68HC16系列、Intel的MCS-96系列、TI（德州儀器）的MSP430系列，Microchip、Atmel、三菱、itachi（日立）、Philips（飛利浦）、ST（意法半導體公司）等公司都有相應產品。近年來出現的32位單片機，是單片機的頂級產品，具有較高的運算速度。代表產品有：ST公司的STM32系列（基于

ARMCortex?-M3內核）、Motorola公司的M68300系列、Silabs公司的Precision32系列、Microchip公司的PIC32MX系列、TI公司的F28×系列和Hitachi公司的SH系列等。3.單片機的發展過程

單片機的發展從嵌入式系統的角度可分為SCM、MCU、SOC三大階段。1974-1976年：4位、8位單片機、

Fairchild雙片的

F8系列1977-1978年：8位單片機

IntelMCS-48系列1979-1982年：高檔8位單片機

IntelMCS-51系列

8031/8051/8751、8032/8052/8752

低功耗型80C31、高性能型80C252、廉價型89C2051/10511983年-至今

16位單片機

IntelMCS-96系列

8098/8096、80C198/80C196，DSP

32位單片機

ARM系列4．單片機的發展趨勢

目前，單片機的主流仍然是8位高性能單片機。其發展具體體現在CPU功能增強、性能提高、集成度提高、外圍電路的內裝化、大存儲容量、制造工藝不斷提高、接口性能不斷提高、可靠性不斷提高、功耗越來越低、編程及仿真技術的簡單化、使用實時操作系統。單片機的發展是為了滿足不斷增長的傳感器接口、電氣接口、功率驅動接口、人機接口、通信網絡接口等方面的要求，以適應自動檢測與控制要求。5.單片機技術的應用領域

單片機具有結構簡單、應用方便、軟硬件結合、功能強、體積小、價格低、應用方便、易于掌握和普及、易于產品化、易于嵌入到各種應用系統中等優點。因此，以單片機為核心的嵌入式系統在工業、農業、國防、軍工、醫療、汽車電子、智能儀器儀表、家用電器、消費類電子等領域都發揮著十分重要的作用，單片機應用的市場前景非常廣闊。主要應用于工業檢測與控制、儀器儀表、消費類電子產品、計算機外圍設備、網絡與通信的智能接口、軍事與航空、辦公自動化、醫療器械、汽車電子設備、分布式多機處理系統等方面。大量單片機——嵌入式技術已經無處不在。正迅速改變著人們傳統的生產和生活方式。

選擇原則：主要從指令結構、程序存儲方式和功能等方面選擇單片機。（1）指令結構

按指令結構可將單片機分為復雜指令集CISC和精簡指令集RISC兩種結構。結構和精簡指令集結構兩種。

CISC（ComplexInstructionSetComputing）結構：馮·諾依曼結構。如8051系列、M68HC系列、AT89系列、W78系列等。

RISC（ReducedInstructionSetComputing）結構：哈佛結構。如PIC系列、Z86系列、AVR系列、KS57系列、EM78系列等。6．單片機的選擇（2）程序存儲方式

根據程序存儲方式的不同，單片機可分為ROMless（片內無ROM，需片外擴展EPROM）、EPROM、OTPROM、FlashROM和MaskROM五種。目前，單片機大都將程序存儲體置于其內，給應用帶來了極大的方便。（3）功能

有的單片機內部除基本功能外,可能包含有以下功能部件：串行通信接口（SCI），串行外設接口（SPI），PWM，Watchdog，D/A轉換器、A/D轉換器，LED、LCD、屏幕、熒光（VFD）等顯示驅動器，鍵盤中斷,雙音多頻（DTMF）接收/發生器，保密通信控制器，鎖相環（PLL），調制解調器，直接存儲器存取（DMA）等。（4）單片機的種類

Intel公司的MCS-51系列、Motorola、Microchip公司的PIC系列、美國德州儀器（TI）公司的MSP430系列、Atmel公司生產的AVR系列、臺灣義隆公司(EMC)生產的EM78系列。此外，還Zilog、EM78、Scenix、NEC、Epson、NS、三星、富士通、華邦、Philips等公司生產的單片機系列。

典型單片機有MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Motorola、AVR等。

Intel公司的MCS-51單片機為主流產品，經典，許多半導體廠家以MCS-51系列中的8051為基核，推出了許多兼容性的CHMOS單片機----80C51系列。性能見表0.1。

Motorola單片機是世界上較大的單片機廠商之一。品種全、選擇余地大、新產品多。其特點是噪聲低，抗干擾能力強，比較適合于工控領域及惡劣的環境性能見表0.2。

Microchip公司生產的PIC單片機是市場份額增長較快的單片機。其特點是運行速度快，低價位，適用于量大、檔次低、價格敏感的產品。為低電壓、低功耗、大電流LCD驅動、低價格產品，性能見表0.3。

7.典型單片機性能概覽

美國德州儀器（TI）公司生產的MSP430單片機為低電壓、低功耗產品，功能較強，主要應用于智能小區及四表系統。性能見表0.4。臺灣義隆公司(EMC)生產的EM78單片機為低功耗產品，價格較低，優越的數據處理功能。性能見表0.5。

Atmel公司生產的AVR為高速、低功耗產品，支持ISP、IAP，I/O口驅動能力較強。性能見表0.6。表0.1MCS-51系列單片機的性能一覽表系

列典型芯片I/O口定時器/計數器中斷源串行通信口片內RAM片內ROM51系列80C314×8位2×16位51128字節無80C514×8位2×16位51128字節4KB掩膜ROM87C514×8位2×16位51128字節4K