1.1 单片机系统概述

1.1.1 单片机的基本概念及特点

     单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）,简称单片机，就是将微处理器（Central Processing Unit,CPU）、存储器ROM(Read Only Memory,只读存储器)和RAM（Read Access Memory,随机存储器）、定时器/计数器、中断系统、输入/输出接口（I/O接口）、总线和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。因为单片机的重要应用领域为智能化电子产品，通常需要嵌入仪器设备内，所以也称为嵌入式微控制器（Embedded Micro controller）。

一块单片机芯片就是一台计算机。由于单片机的这种特殊形式的结构，使其在某些应用领域中，可以胜任一些大中型计算机和通用的微型计算机不能完成的工作。单片机具有很多的优点，所以在各个领域中都得到了迅速的发展。单片机具有可靠性强、便于扩展、很强的控制能力、低电压、低功耗、片内存储容量小、应用广泛、易于产品化等特点。

1.1.2 单片机的发展过程

1974年，美国仙童半导体公司（Fairchild）研制出了世界上第一台单片机F8.。它由两块集成电路芯片组成，结构奇特，具有与众不同的指令系统，深受家用电器与仪器仪表领域的欢迎和关注。从此，单片机开始飞速的发展，应用领域也在不断扩大，现已成为微型计算机的一个重要分支。单片机的发展可分为以下4个阶段。

（1）第一阶段（1974-1976年）

这个阶段生产的单片机，生产工艺落后，集成度低，而且采用了双片形式。典型的代表作品有美国仙童半导体公司的F8系列。

（2）第二阶段（1977-1978年）

    这个阶段生产的单片机虽然已能将CPU、并行端口、定时器/计数器、RAM和ROM等功能部件集成在一个芯片内，但是其性能低，品种又少，不能广泛的应用。典型的代表作品有英特尔公司的MCS-48系列。

（3）第三阶段（1979-1982年）

    这是一个8位单片机成熟的阶段。这一代的单片机和前几代产品相比，不光是存储容量和寻址范围得到了增加，中断源、并行I/O接口和定时器/计数器的数量也有了不同程度的上涨，并且集成有全双工串行通信接口。这一阶段生产的单片机品种繁多，性价比液提高了许多，能满足各个领域的需求。

（4）第四阶段（1983年至今）

这一阶段，是16位单片机与8位高性能单片机并行发展的阶段。16位单片机具有的先进工艺，高集成度，强大的内部功能，强大的运算能力，并且允许用户使用一种专用语言来达到工业控制的目的，如PL/M和C语言等等。其特点是，包括了一个16位的CPU芯片，ROM为8KB，RAM为256B的，具有串/并行端口，4个16位的定时器/计数器，8个中断源，还有看门狗（Watchdog）,总线控制单元，另外还增加了D/A和A/D转换电路，可达64KB的片外寻址范围，芯片引脚为48个或68个。典型的代表产品有：Intel公司的MCS-96系列，Motorola公司的MC68HC16系列，TI公司的TMS9900系列，NEC公司的783××系列和NS公司的HPC16040等。

1.1.3 单片机的应用领域

单片机的应用一般可以分为单机应用与多机应用两大类：

（1）单机应用

一个系统使用一片单片机，也成为普通应用模式。

①民用电子产品。单片机在民用电子产品中的应用，产品的性价比明显地提高了，使其在市场上的竞争力得到了显著的提高，受到了产品开发商和用户的双重青睐。目前，高档的家用电器、手机、高档电子玩具等几乎都是采用单片机作控制器的。

②计算机系统。计算机系统中的键盘管理、打印机、CRT显示器、绘图机、硬盘驱动器和网络通信设备等部件都采用单片机作为控制器。