1 、什么是單片機

　在解釋什么是單片機前，我們先來看看我們日常生活人人都見到過的微型計算機系統，如圖1所示，一個完整的計算機系統主要包括顯示器、主機、鍵盤和鼠標四大組成部分。

圖1　微型計算機系統組成

當然這里所說的計算機系統由上面四大部分組成，并不嚴謹，實際上上面四部分應該說是計算機系統硬件系統，除了硬件系統外，要讓計算機發揮其強大的功能還必須得加上各種各樣的軟件系統，如windows、 office等，完整的計算機系統內部結構如圖2所示。

　

圖2　微型計算機系統內部結構圖

現在我們可以這樣給計算機下定義：一臺完整的且能正常工作的計算機要有這樣幾個部份構成：CPU（進行運算、控制）、RAM（數據存儲）、ROM（程序存儲）、輸入/輸出接口（例如：串行口、并行輸出口等）、輸入／輸出設備（鼠標、鍵盤、顯示器等），當然還應加上各種各樣的軟件系統。在個人計算機上其中CPU、RAM、ROM（程序存儲）、輸入/輸出接口被分成若干塊芯片，安裝在一塊的印刷線路板上，我們稱之為主板。

有了上面的理解，我們就可以正式引出單片機概念了。我們把主板上的CPU、RAM、ROM、輸入/輸出接口全部集成在一塊微型的集成電路芯片上，就構成了單芯片微型計算機，簡稱為單片機，如圖3所示。

圖3　單片機應用系統示意圖

這里要補充幾點，

一、單片機畢竟和計算機的應用方面不同，除了集成了CPU、RAM、ROM、輸入/輸出接口外，根據單片機各類的不同，還有可能會集成另外的一些模塊，如定時器、中斷系統、AD、PWM等。

二、和計算機一樣，光有主板，是不能完成任何功能的，單片機要完成相應的功能，還得加上輸入設備（如按鍵、傳感器等）、輸出設備（數碼管、1602、12864液晶等）以及最為重要的部分程序。前面的單片機和輸入設備、輸出設備我們稱為單片機系統的硬件系統、后者程序我們軟件系統，也就是一個單片機應用系統由硬件系統和軟件系統共同組成，硬件是基礎，軟件是在硬件的基礎上對單片機的各種資源進行合理的調配和使用，從而完成系統所要求的任務，二者相輔相成，缺一不可。三、一個單片機應用系統除了單片機自身外，其它所有的硬件系統和軟件系統都需要設計人員自行設計，我們把這部分人稱之外單片機設計工程師。

下面給單片機正式下個定義：在一塊集成電路芯片上集成了CPU、存儲器(RAM、ROM) CPU、RAM、ROM（程序存儲）、輸入/輸出接口電路等，從而組成了單芯片微型計算機、簡稱單片機，也就是單片機實際是一種類內部集成了計算機核心技術的智能芯片（或者說計算機、電腦和集成電路等都可以）。

這里需要注意的是盡管單片機和日常用的計算機在內部結構上有很多相似的地方，但還是有很多的不同。通用計算機系的技術要求是高速、海量的數值計算−技術發展方向是總線速度的無限提升,存儲容量的無限擴大。嵌人式計算機（單片機）要求則是對象的智能化控制能力。技術發展方向是與對象系統密切相關的嵌人性能、控制能力與控制的可靠性。

2、單片機有什么用

說到單片機應用，那可就太多了，曾經有人這樣說過“凡是能夠想到的地方，單片機都可以用上”，這句話其實一點都不夸張，全世界單片機的年產量數以億計，據有關人士預測，到2016年，全世界單片機的年產量將達到200億之多。單片機應用范圍之廣、花樣之多，短時間也不可能祥述，這里先列舉幾個簡單的例子。

一．電子萬年歷

如圖4所示，為大家生活中常見的電子萬年歷，可以顯示年、月、日、時間、溫度等息，這就是一個以單片機為核心的電子產品，其中左邊用紅色邊框標記的就是一塊40引腳的51單片機，再加上一些其它的外圍器件和程序就可以實現上述功能。

圖4　電子萬年歷

二.摩托車防盜器

如圖5所示為一摩托車防盜器，右邊的為防盜器主機的PCB圖，通過編程人員把程序寫好后下載到防盜器內部的單片機中，就可以實現防盜、報警、遙控熄火等多種功能。

圖5　摩托車防盜器

上面只列舉了單片機應用的兩個簡單的例子，其實單片機的應用遠遠不止這些，小到日常生活，大到國防工業，都有單片機的身影存在。如家用電器方面的冰箱、空調、洗衣機、微波爐、MP3、MP4，電信方面的手機、臺式電話機、無線對講機、調制解調器，辦公自動化方面的復印機、傳真機、電子計算器、智能打字機，工業控制方面的自動生產線，工業機器人，當然除此之外還有諸如電子玩具、儀器儀表、汽車電子、導彈、飛機、神5、神６等無一不跟單片機有關,更具體的如圖６所求。

圖6　單片機的應用

所以對單片機的作用我們可以用這樣一句話歸納：凡是要實現自動控制、智能化相關的電子產品都可以用單片機來實現。當然在實際的設計中我們必須根據實現需要選擇合適的單片機。

3、單片機的歷史、發展和種類及51單片機

自從1975年TI公司生產出第一塊單片機TMS1000后，單片機先后經歷了由4位機到8位機、再到16位機，到現目前出現了大量的32位機的發展過程。目前單片機種類繁多，生產廠商也遍布全球，主要有廠商和典型單片機如美國微芯片公司:PIC16C××系列，美國Atmel公司的AT89S51系列、ＡＶＲ系列，美國飛思卡爾公司的MC9S08系列、MC9S12等 ，法國意法半導體STM32系列，德國ＴＩ公司的ＭＳＰ４３０系列等等，目前全球所有單片機生產量加起來也達到上百億的的年產量，并且這一數字還在不斷的迅猛增長，但很遺憾的中國目前基本還沒有開發和生產單片機的能力，不過好的是目前有部分科研機構在這方面已經取得了很好的進展，希望中國能夠早一天造出自己的單片機

關于單片機的歷史、發展和種類這里我們只作簡單的介紹，更多更祥細的資料希望大家通過查閱相關資料獲得，下面說一下51單片機。

1980年，Intel公司推出了MCS-51系列單片機，該系列的單片機在原來的MCS-48系列的基礎上增加了更多的電路單元和指令，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產品，該系列其它單片機都是在8051的基礎上進行功能的增、減、改變而來的。后來Intel公司由于忙于開發PC及高端微處理器而無精力繼續發展自己的單片機，于是將51系列單片機的內核技術轉賣給其它公司，其它公司又在此內核的基礎上增加了許多功能模塊，最終形成的現如今天的眾多的51內核單片機，如ATMEL公司ＡＴ89系列，Philips公司的ＬＰＣ系列、宏晶科技的STC89系列等。后來人們就把所有以Intel公司MCS-51內核為基礎生產出來的單片機統稱為51單片機（關于51的內核結構，即內部組成和結構，我們在后來的教程給大家講解到）。這次我們用的實驗板采用的就是宏晶科技的STC89C52單片機，如圖6所示。

 

圖6　實驗板上的51單片機