微控制器誕生于1971年，經(jīng)歷了單片機(jī)、微控制器和SOC三個(gè)階段。早期單片機(jī)8或4位。成功的是以intel以8051為核心，8051開發(fā)MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。隨著Intel i960系列，尤其是后來arm該系列應(yīng)用廣泛，32位MCU迅速取代16位MCU進(jìn)入主流市場的高端地位。

本文主要介紹了單片機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、分類和應(yīng)用范圍。

介紹微控制器是集成電路芯片，它使用超大型集成電路（VLSI）技術(shù)集成CPU、ram、ROM、各種I/O具有數(shù)據(jù)處理能力的端口和中斷系統(tǒng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路復(fù)用器、a/D集成在硅芯片中的小型、完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。一般來說，芯片是計(jì)算機(jī)。它體積小，重量輕，價(jià)格低，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利。同時(shí)，學(xué)會(huì)使用單片微型計(jì)算機(jī)r理解計(jì)算機(jī)原理和結(jié)構(gòu)的選擇。

2.工作原理?? 單片機(jī)自動(dòng)完成分配給其任務(wù)的過程，即單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即逐一執(zhí)行指令的過程。所謂指令，就是把計(jì)算機(jī)需要執(zhí)行的各種操作的命令形式寫下來單片機(jī)，由設(shè)計(jì)者分配給它的指令系統(tǒng)決定。一個(gè)指令對應(yīng)一個(gè)基本操作。單片機(jī)可以執(zhí)行的所有指令都是單片機(jī)的指令系統(tǒng)。不同類型的單片機(jī)有不同的指令系統(tǒng)。為了使單片機(jī)能夠自動(dòng)完成特定的任務(wù)，必須將要解決的問題編譯成一系列指令（這些指令必須是所選單片機(jī)能夠識別和執(zhí)行的指令），這些指令將成為一個(gè)程序。程序需要存儲(chǔ)在內(nèi)存中，內(nèi)存是一個(gè)具有存儲(chǔ)功能的組件。

內(nèi)存由許多存儲(chǔ)單元（小存儲(chǔ)單元）組成，就像建筑物中有許多房間一樣，指令存儲(chǔ)在這些單元中。取出并執(zhí)行單元中的指令。正如大型建筑中的每個(gè)房間都分配一個(gè)[敏感詞]的房間號一樣，每個(gè)存儲(chǔ)單元也必須分配一個(gè)[敏感詞]的地址號，稱為存儲(chǔ)單元的地址。通過這種方式，只要知道存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到存儲(chǔ)單元，其中指令可以取出并執(zhí)行。

程序通常是按順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是按順序逐個(gè)存儲(chǔ)的。為了逐一取出并執(zhí)行這些指令MCU執(zhí)行程序時(shí)，必須有一個(gè)組件來跟蹤指令的地址。組件可以是程序計(jì)數(shù)器PC（包括在CPU當(dāng)程序開始執(zhí)行時(shí)，將程序中[敏感詞]個(gè)指令的地址分配給PC機(jī)器，然后獲取每個(gè)要執(zhí)行的命令。程序中PC機(jī)器的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)增加。增加量由該指令的長度決定，該長度可以是1、2或3指向t下一個(gè)指令的起始地址確保指令的順序執(zhí)行。

III.單片機(jī)的特點(diǎn)

（1）有許多種類型和型號?? 品種和型號逐年擴(kuò)大，以滿足各種需求。系統(tǒng)開發(fā)人員有很大的選擇自由。CPU范圍從4位、8位、16位、32位到64位，有些還在使用RISC技術(shù)；

（2）提高性能和擴(kuò)展容量

集成晶體管超過200萬個(gè)?？偩€已經(jīng)達(dá)到幾十微秒。工作頻率達(dá)到30MHz甚至40MHz。該指令的執(zhí)行周期到幾十微秒。內(nèi)存容量ram已開發(fā)到1K和2K，ROM升級開發(fā)了32K和64K；

（3）添加控制功能并將其擴(kuò)展到外部接口?? 將原有外圍芯片的功能集成到芯片中。今天的單片機(jī)已經(jīng)發(fā)展成包含CPU的芯片。除了嵌入ram、ROM存儲(chǔ)器和I/O除了接口，還有a/D、PWM、UART、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、DMA看門狗，串口，傳感器，驅(qū)動(dòng)程序，顯示驅(qū)動(dòng)程序，鍵盤控制，函數(shù)生成器，比率比較器等，構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大的完整計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；

（4）功耗低；

（4）電源電壓從5）V降低到3V、2V甚至1V工作電流從Ma級降低到La級。在生產(chǎn)過程中，CMOS代替NMOS，過渡到HCMOS；

（5）配套應(yīng)用軟件

提供軟件庫，包括標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件和演示設(shè)計(jì)方法，使用戶開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更快、更方便，一周內(nèi)開發(fā)新的應(yīng)用產(chǎn)品成為可能；

（6）系統(tǒng)擴(kuò)展和配置

總線結(jié)構(gòu)有三種dB、AB和CB用于擴(kuò)展外部電路，以便形成各種應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)，專門開發(fā)了單片機(jī)串行總線。在ad另外，傳感器、人機(jī)對話、網(wǎng)絡(luò)多通道等接口都是專門配置的，形成網(wǎng)絡(luò)和多機(jī)系統(tǒng)。

四.應(yīng)用分類

單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要分支，微控制[敏感詞]致可以分為一般/專用、總線/non總線和工業(yè)控制/根據(jù)家用電器的發(fā)展，例如80C51通用單片機(jī)不是專門為某個(gè)目的設(shè)計(jì)的；專用單片機(jī)是為一種產(chǎn)品甚至產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的，如溫度測量和控制電路uit集成在芯片中ADC接口等功能滿足電子溫度計(jì)的要求。

（2）根據(jù)單片機(jī)（微控制器）設(shè)計(jì)總線單片機(jī)是否提供并行總線?？偩€單片機(jī)一般配備并行地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。這些引腳用于擴(kuò)展并行外圍設(shè)備，可以通過串口與單片機(jī)連接。另外，很多單片機(jī)ter將所需的外圍設(shè)備和外圍接口集成到芯片中，因此在許多情況下不需要并行擴(kuò)展總線，大大降低了包裝成本和芯片體積。這種單片機(jī)被稱為非總線單片機(jī)。

（3）控制類型

基于單片機(jī)（微控制器）一般來說，工業(yè)控制型尋址范圍大，運(yùn)行能力強(qiáng)的家用電器用單片機(jī)多為專用型，通常封裝小，價(jià)格低，外圍設(shè)備和外圍接口集成度高，顯然上述分類不是[敏感詞]的例子C單片機(jī)既有通用型，又有總線型，也可用于工業(yè)控制。