应用介绍

本节主要介绍单片机的基本概念、发展和应用领域，以MCS-51单片机为例说明单片机组成基本原理、内部和外部特性，并了解单片机系统的电路基本原理。

学习任务：

1.重点掌握单片机的基本概念；

2.单片机芯片DIP40封装引脚和基本特性。

1.1.1  单片机的发展及其应用

一、单片机基础知识

常用的计算机是一种微型计算机系统，由主机、显示器和键盘、鼠标、打印机等输入输出设备组成。其中在主机内部，有CPU (Central Processing Unit) 、内存、显卡、硬盘、电源等部件。当主机与外部设备连接，在硬盘上安装了软件系统后，计算机可以高速运行，在人的操作干预下完成各种工作，如程序设计、文档编辑以及上网聊天、玩游戏、看电影等功能。

单片机是一种集成在一个芯片上的微型计算机系统，即在芯片的内部集成了计算机常用的部件，如CPU、存储器、接口等电路，常见的单片机采用40引脚封装，见图1-1-1所示。

单片机具有代表性的是Intel公司在上世纪80年代推出的MCS-51架构8051芯片。由于单片机结构简单，处理字长较短，单片机的硬件和软件开发周期短，初学者入门快，与其他电子系统很容易设计一个完整控制系统。

因此，单片机仍然在日常生活中和生产控制领域广泛应用，如家用电器控制、仪器设备控制以及生产自动化检测与控制等。

MCS-51系列单片机：

采用哈佛结构，因为其优越的性能和完善的结构，导致后来的许多厂商沿用或参考了MCS-51的体系结构，推出各自的系列产品。如PHILIPS公司的83Cxx系列、ATMEL公司的AT89系列芯片，并在原来的基础上不断对单片机的功能进行发展和完善，如片内增加高速I/O口，A/D转换器，PWM(脉宽调制)、大容量的RAM\ROM、WDT（看门狗）等

STC系列单片机：

多功能、增强型51单片机，STC系列单片机具有代表性的型号如STC15F系列，片内集成了A/D转换器、PWM、WDT等部件，其内部RAM达2Kb， ROM达60kB、支持ISP/IAP在系统可编程和在应用可编程，并采用1T、加密、低功耗等技术，使单片机的应用领域不断拓展，并对单片机发展产生巨大影响。目前，STC系列单片机产品已是单片机市场的主流。

二、单片机应用

单片机是一种芯片化的计算机，具有一定数据处理和较强控制能力，可以应用到很多电子设备中组成嵌入式系统，实现传感器信号检测、数据处理与自动控制。

单片机的运行情况与计算机一样，需要必要的硬件和软件。将程序下载到单片机内部ROM中，实现单片计算机的相应功能。单片机是一种程序芯片化的低成本的计算机系统，各个功能部件在芯片中的布局和结构达到最优化。

我们日常见到的交通信号灯控制、LED汉字广告屏、电梯上下楼控制等电子系统的常把单片机作为核心控制芯片。在实际应用中，需要把单片机和外部器件或被控对象进行电气连接，形成电路才能构成一个单片机应用系统。图1-1-2是一个由单片机和外部器件组成的校园自动打铃定时器电路原理。

与微型计算机相比，单片机系统软硬件设计要简单的多，开发成本也相对较低，因此在移动终端、工业系统、火灾报警系统、智能家电控制、视频监控系统、跟踪定位控制等领域都有单片机的身影。在物联网感知技术中，传感信号的检测、控制、数据处理与传输控制都要用到单片机完成，如ZigBee节点中CC2530芯片内部集成了51单片机内核，可以说单片机系统是最典型的嵌入式系统。随着各个领域的自动化、智能化程度也将越来越高，单片机技术将得到更快更高的发展。