[科普中国]-单片微型计算机

发展

白1971年Intel公司制造出世界上第一块微处理器芯片4004不久，就出现了单片微型计算机，经过之后的二三十年，单片机得到了飞速的发展，在发展过程中，单片机先后经过了4位机、8位机、16位机、32位机几个有代表性的发展阶段。

1．4位单片机

自1975年美国得克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000后，各个计算机生产公司相继推出4位单片机，4位单片机的主要生产国是日本，如Sharp公司的SM系列、东芝公司的TLCS系列、NEC公司的Ucom75XX系列等。我国的有COP400系列单片机。4位单片机的特点是价格便宜，主要用于控制洗衣机、微波炉等家用电器及高档电子玩具。

2．8位单片机

1976年9月，美国Intel公司首先推出MCS-48系列8位单片机，使单片机的发展进入了一个新的阶段。随后各个计算机公司先后推出各自的8位单片机。例如，仙童公司(Fairchild)的F8系列，摩托罗拉(Motorola)公司的6801系列，Zilog公司的Z8系列，NEC公司的uPD78)(X系列。

1978年以前，各厂‘家生产的8位单片机由于集成度的限制，一般都没有串行接口，只提供小范围的寻址空间(小于8KB)，性能相对较低，称为低档8位单片机。如Intel公司的MCS-48系列和仙童公司的airchildl的F8系列。

1978年以后，集成电路水平有所提高，出现了一些高性能的8位单片机，它们的寻址能力达到了64KB，片内集成了4～8KB的ROM，片内除了带并行I/0接口外，还有串行I/0接口，甚至有些还集成～D转换器。这类单片机称为高档8位单片机。如Intel公司的MCS-51系列，摩托罗拉(Motorola)公司的6801系列，Zilog公司的Z8系列，NEC公司的uPD78XX系列。

8位单片机由于功能强、价格低廉、品种齐全，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。特别是高档8位单片机，是现在使用的主要单片机机型。

3．16位单片机

1983年以后，集成电路的集成度可达到十几万只管/片，出现了16位单片机。16位单片机把单片机性能又推向了一个新的阶段。它内部集成多个CPU，8l④以上的存储器，多个并行接口，多个串行接口等，有的还集成高速输入/输出接口、脉冲宽度调制输出、特殊用途的监视定时器等电路。如Intel公司的MCS．96系列，美国国家半导体公司的HPCI6040系列和NEC公司的783XX系列。

16位单片机往往用于高速复杂的控制系统。

4．32位单片机

近年来：各个计算机厂家已经推出更高性能的32位单片机，但在测控领域，对32位单片机的应用很少，因而，32位单片机使用得并不多。2

特点(1)集成度高、体积小。单片机将CPU、存储器、I/o接口、定时器/计数器等各种作用部件集成在一块晶体芯片上，体积小、节省空间，能灵活、方便地应用于各种智能化的控制设备和仪器，实现机电一体化。

(2)可靠性高．抗干扰性强。单片机把各种作用部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线．大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外．其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作．所以单片机应用系统的可靠性比一般的微机系统要高。

(3)功耗低。许多单片机的T作电压只有2～4V．甚至更低，电流几百肚A．功耗很低，适用于便携式测控系统。

(4)控制作用强。单片机面向控制，实时控制功能强，CPU可以对I/()端口直接进行操作，可以进行位操作、分支转移操作等，有针对性地完成从简单到复杂的各类控制任务，同时能方便地实现多机控制，使整个系统的控制效率大为提高。

(5)可扩展性好。单片机具有灵活方便的外部扩展总线接口，当片内资源不够使用时可以非常方便地进行片外扩展。另外，现在单片机具有越来越丰富的通信接口，如异步串行口SCI、同步串行口SPI、12 C、CAN总线，甚至有的单片机还集成了USB接口或以太网接口，这些丰富的通信接口使得单片机系统和外部计算机系统的通信变得非常容易。

(6)性价比高。为了提高速度和运行效率．单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制．有的已可达到1MB和16MB，片内的RoM容量可达62MB．RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用．因而销量极大．各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比优异。1

分类单片机按照用途，可分为通用型和专用型两大类。

(1)通用型单片机的内部资源丰富，性能全面，适应能力强。用户可以根据需要设计各种不同的应用系统。

(2)专用型单片机是针对各种特殊场合专门设计的芯片。这种单片机的针对性强，设计时根据需要来设计部件。因此，它能实现系统的最简化和资源的最优化，可靠性高、成本低，在应用中有很明显的优势。2