第1章单片机的基础知识a
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第一章单片机入门知识概述1.1 单片机的发展历程单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展,但对处理器的综合性能要求也越来越高。
综观单片机的发展,以应用需求为目标,市场越来越细化,充分突出以“单片”解决问题,而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心,外扩各种接口构成各种应用系统。
单片机系统作为嵌入式系统的一部分,主要集中在中、低端应用领域(嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成),在这些应用中,目前也出现了一些新的需求,主要体现在以下几个方面:(1)以电池供电的应用越来越多,而且由于产品体积的限制,很多是用钮扣电池供电,要求系统功耗尽可能低,如手持式仪表、水表、玩具等。
(2)随着应用的复杂,对处理器的功能和性能要求不断提高。
既要外设丰富、功能灵活,又要有一定的运算能力,能做一些实时算法,而不仅仅做一些简单的控制。
(3)产品更新速度快,开发时间短,希望开发工具简单、廉价、功能完善。
特别是仿真工具要有延续性,能适应多种MCU,以免重复投资,增加开发费用。
(4)产品性能稳定,可靠性高,既能加密保护,又能方便升级。
1. 单片机技术的发展特点自单片机出现至今,单片机技术已走过了近20年的发展路程。
纵观20年来单片机发展历程可以看出,单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域拉动,表现出较微处理器更具个性的发展趋势。
(1)单片机寿命长这里所说的长寿命,一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年,另一方面是指与微处理器相比的长寿命。
随着半导体技术的飞速发展,MPU更新换代的速度越来越快,以386、486、586为代表的MPU,很短的时间内就被淘汰出局,而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有20岁以上,产量仍是上升的。
这一方面是由于其对相应应用领域的适应性,另一方面是由于以该类CPU为核心,集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。
第一章单片机基础知识单片机基础知识单片机(Microcontroller)是一种被广泛应用于电子设备中的微型计算机芯片,它集成了中央处理器(CPU)、存储器、输入输出端口及定时器等重要元件。
它的应用范围非常广泛,从简单的家电控制器到复杂的工控系统,无不离开单片机的应用。
一、单片机的起源及发展单片机的起源可以追溯到上世纪70年代早期,当时Intel公司推出了Intel 8048和Intel 8051,这两款单片机被视为单片机的奠基之作。
此后,各大芯片厂商纷纷推出了自己的单片机产品,并且随着技术的不断进步,单片机的功能和性能也得到了极大的提升。
二、单片机的组成单片机由CPU、存储器、输入输出端口和定时器等组成。
其中,CPU是单片机的核心部件,它负责执行指令和进行计算。
存储器主要用来存储程序指令和数据。
输入输出端口用于与外部设备进行数据交互。
定时器则负责计算时间和生成定时信号。
三、单片机的工作原理单片机以时钟信号驱动,指令按照一定的时序依次执行。
当单片机上电后,首先会复位,然后进入初始化程序,接着执行主程序。
单片机可以根据需要从输入端口读取数据,经过处理后再通过输出端口输出结果。
四、单片机的应用单片机广泛应用于各个领域,如家电控制、工控系统、汽车电子、医疗设备等。
以家电控制为例,我们可以通过单片机来实现空调的温度控制、洗衣机的程序控制、电视机的遥控功能等。
五、单片机的学习方法学习单片机需要掌握汇编语言和C语言编程。
首先,我们需要了解单片机的基本原理和功能,然后学习如何使用编译器和开发环境搭建单片机的开发环境。
接下来,可以通过编写简单的程序来加深对单片机的理解,并逐步掌握单片机的高级功能和应用。
六、单片机的发展趋势随着科技的不断进步,单片机的功能和性能将会不断提升。
未来,单片机将朝着低功耗、高性能和高可靠性的方向发展。
同时,随着物联网的兴起,单片机的应用也将会更加广泛。
七、总结单片机作为一种重要的电子元件,广泛应用于各种电子设备中。