2025年单片机设计原理（单片机设计原理图算软件还是硬件）

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一、单片机的概念

1、单片机的名称

单片机—Single Chip MicroComputer(SCMC)

微控制器—MicroController Unit(MCU)

嵌入式控制器—Embedded MicroController Unit(EMCU)

微型机开发系统 —MicroComputer Development System(MDS)

在线仿真器 —In Circuit Emulator(ICE)

2、微型计算机的两个分支 

一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展

另一个向稳定可靠、体积小、价格低的单片机方向发展（主要用于控制）

3、计算机系统的组成

4、微型计算机的硬件组成

5、单片机定义

单片机是将微型计算机的主要组成部分集成在一个芯片上的微型计算机。

就是把中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等集成在一块芯片上的微型计算机。 

单片机系统结构

MCS51单片机的封装形式

6、单片机与PC机之间的异同

（1）组成：

同：CPU(进行运算、控制)    RAM(数据存储器)

        I/O口(串口、并口等)    ROM(程序存储器)

异：PC机：  上述部件以芯片形式安装在主板上。

        单片机：上述部件被集成到单芯片中。

（2）功能：

同：PC机：  数据运算、采集、处理、存储、传输；

       单片机：控制（或受控于）外设。

异：通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、存储和传输；

       单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设备/系统中，使其达到智能化的效果。

（3）应用特点：

个人计算机（微机）：体积大，功耗大，价   格高，用途较固定，属通用计算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软件。

单片机：专用计算机。 

时钟电路、复位电路和扩展存储器等与单片机共同构成了单片机系统。

单片机应用系统：指能满足嵌入对象要求的全部电路系统和软件系统。在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路，如前向通道(传感器通道接口) 、后向通道(伺服驱动、控制通道接口)、人机交互通道(键盘、显示器、打印机等)和串行通信口(RS232)以及应用程序等。

二、单片机的发展与应用

1、单片机的发展

单片机发展的萌芽阶段（1971-1976年）
主要以4位单片机和8位单片机的初级产品为主。这时的单片机制造工艺落后，集成度也较低，并且采用电子双片的形式，主要用于仪器、仪表民用电器、计算器。
单片机的发展阶段（1976-1980）
此时出现了各种各样的8位单片机，其中以Intel公司的MCS-48系列单片机为代表，这类单片机采用了单片结构，将CPU和计算机外围电路集成在一个芯片上，它采用8位CPU，多个并行I/O口，一个8位定时器/计数器，但不带串行口。它的出现使单片机与通用CPU开始分道扬镳，构成新的工业控制器。
8位单片机成熟阶段（1980-1983，
此阶段以Intel公司的MCS-51系列单片机为代表，产生了各种高性能的单片机。这类单片机集成了全双工串行通讯口和多个16位定时器/计数器。存储容量进一步扩大，片内资源进一步丰富，得到了广泛的应用。
高性能单片机发展阶段（1983年以后）
1983年Intel公司推出16位单片机MCS-96单片机以后，各大厂商也分别推出了高性能单片机，单片机位数有的达到了32位。但是在此阶段8位单片机还仍有很大的市场应用。

以单片机位数划分：

4位单片机阶段
4位单片机主要用于家用电器、电子玩具等。
8位单片机阶段
8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。
16位单片机阶段
16位单片机可用于高速复杂的控制系统。
32位单片机
近年来，各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。由于控制领域对32位单片机需求并不十分迫切，所以32位单片机的应用并不很多。

目前，应用广泛的主流机型是80C51系列8位单片机。

2、80C51系列单片机

现在的80C51以不限于Intel公司，而是把所有以8051为内核的各种型号的80C51兼容机型统称为80C51系列。

MCS-51单片机系列

3、80C51与8051的比较

（1）MCS-51系列芯片采用HMOS（高密度短沟道MOS）工艺，而80C51芯片则采用CHMOS（互补金属氧化物的HMOS）工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合,高密度、高速度、低功耗。

（2）80C51芯片具有低功耗的特点。例如8051芯片的功耗为630mW，而80C51的功耗只有120mW。

（3）80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式，以保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。

（4）此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM型和EPROM型外，还有E2PROM型，例如89C51就有4KB E2PROM。并且随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存储器的容量也越来越大，目前已有64KB的芯片了。另外，许多80C51芯片还具有程序存储器保密机制，以防止应用程序泄密或被复制。

4、单片机应用

应用范围：

机电一体化 
工业控制：数控机床、工业机器人、温度控制
仪器仪表 
家用电器 
信息和通信产品 
军事装备

单片机应用

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