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第一章 绪论
1.1 单片机概述
单片微型计算机（单片机）作为微型计算机的一个很重要的分支，自问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，因此应用广泛，发展迅速。相对而言，单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，并且价格低廉、可靠性高、灵活性好，开发较为容易。目前，在我国，单片机已经广泛地用于智能仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。
1.1.1单片机的发展
单片机诞生于20世纪70年代。最初的单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元（Center Process Unit,也即简称CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统。现代的单片机则增加了更多的片内外设（比如定时器、计数器、串行口、中断、并行I/O口，甚至包括A/D转换器、脉宽调制器PWM等），使得单片机的功能越来越强大，应用领域越来越广泛。因为这样一块芯片就具有一台计算机的功能，因而被称为单片微型计算机，简称单片机[1]。由于单片机的硬件结构和指令系统都是按照工业控制要求来设计的，常用在工业的检查、控制装置中，因而也被称为微控制器（Micro-Controller）。
单片机按照其用途可以划分为通用型和专用型两大类[2]。通常所说的单片机是指通用型单片机。通用型单片机是把可开发资源（如ROM，RAM，I/O口）全部提供给使用者。专用型单片机的硬件结构和指令是按照某个特定用途而设计的，如：频率合成调谐器（DDS）、USB控制器、收音机机芯控制器、打印机控制器等。
1．单片机发展历史
20世纪70年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料、新工艺尚未成熟。单片机仍处在初级的发展阶段，元器件集成规模还比较小，功能相对比较简单，一般只集成了CPU和RAM，有的还将一些简单的I/O口集成到芯片上，像Farichild公司的产品就属于这一类。这样的单片机通常还需要扩展其他外围处理电路才能构成完整的系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。
1976年Intel公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小、功能全、价格低廉赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。
其后在MCS-48的鼓舞下，各半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，如Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，单片机已经发展到了高性能阶段，如Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列Rokwell公司的6501及6502系列等，此外，日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。
80年代，世界各大公司竞相研制出品种多、功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换器。单片机的功能越来越强大，ROM和RAM的容量也越来越大，其发展到了一个全新的阶段，应用领域更加广泛，许多电子产品均走向利用单片机控制的智能化发展道路。
在众多品种的单片机中，MCS-51系列是我国较早引进的Intel公司的单片机产品。由于其性能优良，已经被国内外用户广泛认可和采用，占据了重要的市场份额。单片机产品的性能在不断提高，技术在不断更新换代。近几年，一些公司面向市场推出以8051为内核、独具特色、性能卓越的新型系列单片机，如ATMEL公司的AT89系列，Philips公司的80C51系列，ADI公司的ADuC系列，以及SIEMENS等公司也都在8051的基础上先后推出了新型兼容机。就通用单片机而言，世界上著名的计算机厂家投放市场的产品就有50多个系列，400多个品种。单片机产品已占整个微机产品的80%以上，其中8位单片机的产量又占整个单片机产量的60%以上，8位单片机在最近若干年将仍是工业检测，控制应用的主角。