第1章 概述

1.1 单片机的概念

现代计算机都是由大规模集成电路组成的，具有结构紧凑、系统可靠和功能强大等特点。随着半导体技术的发展，一个硅片上能集成几百万个晶体管，于是生产出了大规模集成电路的中央处理器——微处理器（CPU）、大容量的半导体存储器、通用或专用输入/输出（I/O）接口电路、包含多种类型I/O的综合外围电路，以及由这些大规模集成的电路组成的各种类型的微型计算机。

20世纪70年代，半导体厂商把微机最基本的部件制作在一个硅片内，于是就出现了一种应用非常广泛和极具生命力的机种——单片微型计算机（single chip microcomputer），简称单片机。单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路集成在一块集成电路芯片上形成的微型计算机。

由于单片机面向控制性应用领域，嵌入各种智能化产品中，所以又称为嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。

按内部数据通道的宽度，单片机可分为4位机、8位机、16位机和32位机。单片机的中央处理器（CPU）和通用处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。例如，位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实用性。

单片机有两种基本结构形式：一种是在通用微型计算机种广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿（Princeton）结构或冯·诺依曼结构；另一种是将程序存储器和数据存储器分开，分别进行寻址的结构，称为哈佛（Har-vard）结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的是哈佛结构，而Motorola公司的M68HC11等单片机则采用的是普林斯顿结构。考虑到单片机“面向控制”实际应用的特点，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器分开的结构为多。

单片机包含了计算机的基本功能部件：中央处理器（CPU）、存储器、I/O接口，再外加适当的外围器件和软件，就构成一个单片机应用系统。