什么叫单片机？

答: 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名,具体说就是把中央处理器CPU( Central Processing Unit)、随机存储器RAM( Random Access Memory)、只读存储器 ROM( Read Only Memory)、中断系统、定时器/计数器以及 I/O(Input/Output)接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片, 但从组成和功能上看,它已具有计算机系统的属性,为此称它为单片微型计算机 SCMC ( Single Chip Micro Computer),简称单片机。

单片机发展的历史变不长，但是单片机发展速度很快，其种类已有太多，从1位、4位、8位发展到16位、32位单片机，集成度越来越高，功能越来越强，应用也越来越广。如今高速单片机发展到300M。

单片机的分类和应用领域

1.单片机的分类

按控制应用的需要,单片机可分成为通用型和专用型两种类型。通用型单片机是一 种基本芯片,它的内部资源比较丰富,性能全面且适用性强,能覆盖多种应用需求。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统,即通用单片机有一个再设计的过程。

通过用户的进一步设计,才能组建成一个以通用单片机芯片为核心、再配以其他外部电路的应用控制系统。

2.单片机的应用领域

(1)工业自动化方面。工业生产的自动化,能使工业系统处于最佳状态、提高经济效益、改善产品质量和减轻操作人员的劳动强度。所以,自动化技术已在机械、电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工业领域中得到广泛的应用。在工业自动化技术中,无论是过程控制技术、数据采集和测控技术,还是生产线上的机器人技术,都需要有单片机的参与。在工业自动化的领域中,机电一体化技术将发挥越来越重要的作用,在这种集机械、微电子和计算机技术于一体的综合技术中,单片机将发挥越来越大的作用。

(2)仪器仪表方面。现代仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高,对此最好使用单片机来实现。随着单片机的使用,又将加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和柔

性化方向的发展。而且,单片机的使用还有助于提高仪器仪表的精度和准确度,简化结构、减小体积及质量而易于携带和使用。并具有降低成本,增强抗干扰能力,便于增 加显示、报警和自诊断等功能。

(3)家用电器方面。智能化是家用电器产品发展的趋势,而家电智能化的进一步提高就需要有单片机的参与，所以生产厂家常标榜“计算机控制”，以提高其产品的档次，例如洗衣机、电冰箱、空调、微波炉、电视机和音响视频设备等，这里所说的“计算机”实际上就是单片机。

知足常乐于上海2019.7.25日

什么是单片机？

现在我们生活在单片机花花世界，可能不相信？只是把单片机装在电器产品的内在空间，我们很少有人把电器产品拆开吧！所以我们看见它庐山真面目就很少了，也就意识不到单片机的存在了。单片机的电子学名称之为微型控制器（MCU），已经成为电子产业发展的基石。

根据题目说，那什么是单片机呢？

单片机实际上就是一种特殊的、高级的芯片，与普通的芯片不一样，其不只是单一的完成某一逻辑功能，而是非常微妙的脑型芯片。

那么单片机有什么作用呢？

单片机作用是将微型计算机上的CPU、RAM、ROM、I/O端口连接在一起，如同人脑袋一样，在程序编程、计算运行、指令下达起到了核心作用。因此，特别主要的性能都在单片机上体现出来，来构成现代化、整体性的电控单元结构。

小小单片机发展史

戈登摩尔应该熟悉吧，高中学化学时摩尔定律就是戈登摩尔发明的。因此，戈登摩尔不仅涉猎化学领悟，还有电子领域，它在美国仙童半导体公司从事单片机研究，只到1971年他们在美国英特尔公司发明单片机，到1975年单片机才正式投产。可以说，二十世纪七十年代是单片机的萌芽阶段，而人们一边研究一边改进，9在工业领悟进行探索性应用。到了八十年代初，单片机进入了比较完美的时期，八十年代末，单片机进入大量生产及应用时期。到了90年代初，单片机进入新的时期，一种嵌入式单片机发明，给单片机发展提供了新思路、使得单片机进入系统应用时期。到了本世纪，单片机发展进入成熟时期，其用途已社会化，使得单片机技术不断创新，向不同领悟扩展及应用。

如今这小小的单片机可以说是玩转世界，其特色十分鲜明，如大容量、超高速、多功能、低功耗、微型化、智能化、专用化、安全性高、廉价等特色，使得单片机在各行各业得到广泛应用。有些单片机为了适应于特殊环境的特殊需求，开发的单片机具有运算快、精度高、抗震性强、耐湿性好、防尘能力强，有些专用的单片机有8位、16位、32位，甚至64位的，但在实际应用中还是16位、32位居多。

在与我们生活息息相关的电器有哪些用到了单片机呢？例如手机、音响、洗衣机、电视、空调、电热器等电器产品都装有各种各样的单片机为核心的微型计算机或微处理器，因此，单片机的作用与地位显得越来越重要。

简介

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

应用分类

单片机（Microcontrollers）作为计算机发展的一个重要分支领域，根据发展情况，从不同角度，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

通用型

这是按单片机（Microcontrollers）适用范围来区分的。例如，80C51式通用型单片机，它不是为某种专门用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。

总线型

这是按单片机（Microcontrollers）是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。

控制型

这是按照单片机（Microcontrollers）大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强；用于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。 显然，上述分类并不是惟一的和严格的。例如，80C51类单片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。

发展历史

单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。

当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。

早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。

90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。

目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。

事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。

更多单片机方面疑问，可关注云汉电子社区微信公众号ickeybbs。

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。

当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。

主要阶段

早期阶段

SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。

中期发展

MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

当前趋势

SoC嵌入式系统(System on Chip）式的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决，因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

早期发展史

1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。

1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器）其中4004（下图）包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。

1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。

1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。

主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。

1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。

1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。

Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。

20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。

微控制单元（MCU）又叫单片机。其实在单片机系统里，单片机就是“CPU”。单片机就是在一块硅片上集成了中央处理器，随机存储器，程序存储器，定时器和各种I/O接口，也就是说集成在一块芯片上的计算机。单片机的主要特点是体积比较小，重量轻，再加上良好的抗干扰性和可靠性，单片机已经成为工业控制的不可缺少的器件之一，处理能力上单片机肯定赶不上CPU，现在单片机几乎都是C语言编程环境，简单易学，很少有汇编语言编程的了。

如下图，本人用的是意法半导体的STM32F103系列的单片机。

如下图，单片机要能正常工作，必须还要基本的外围电路，比如程序下载接口，晶振电路，复位电路，I/O接口的输入输出的硬件设计等等，总之单片机（MCU）和CPU一样，也是处理器，只是性能比CPU低端而已。

单片机（MCU）是由运算器(ALU)、控制器、存储器(ROM、RAM、EEPROM)、输入输出端口(I/O)等组成的一种集成芯片。

目前常见的两种单片机架构-冯.诺依曼架构（51单片机）和哈佛架构（stm单片机、pic单片机等）。

单片机本身是不带程序的，要实现相应的系统功能则需要对单片机进行编程。目前大部分单片机都支持汇编语言、C语言编程。工程师利用汇编语言或者C语言编写的程序就相当于赋予单片机的灵魂。通过编程可以实现相应的系统功能。

下面通过对比人体结构来讲一下单片机内部结构的功能。

1、单片机的时钟相当于人类的心脏，为单片机提供了时基脉搏。

2、单片机的I/O口则相当于人体的神经，单片机通过I/O口向外部发送和获取信号。而通过在外部添加各种传感器等外设，如光传感、湿度传感以及蜂鸣器等，就相当于给单片机系统添加了眼、鼻、嘴等五官；通过添加电机控制等设备就相当于添加了四肢。

3、单片机的ROM等存储器，也相当于大脑的记忆区。

4、单片机除了以上必须有的功能外，通常还会有一些外设：

定时器，相当于闹钟，定时计数作用。

ADC，采集模拟电压。

IIC/SPI，通讯接口，芯片间近距离通信，相当于人与人当面聊天。

USART，异步串行口通讯，485/232远程通讯使用，相当于人远距离通话。

综上，通过对单片机编程可以实现对整个系统的控制，单片机则相当于系统的大脑。

可以理解为功能简单、性能较低、功耗极低的一种处理器。本质上和常见的Intel处理器、AMD处理器等很相似。

?应用领域。简单的家用电器、要求不高的工业设备等等都有单片机的身影。比如洗衣机(数字)上，定时等工作其实是单片机完成的;再比如空调，接受到遥控器发送的指令该如何工作也有可以由单片机完成。

?分类。按字长分类可以分为8、16、32位，一般情况下字长越长性能越强。最经典的单片机莫非就是8051单片机了，这是一个8位的单片机，体量较小，但具备了单片机应有的所有功能，很多高校和相关行业的人会用它作为入门单片机，而且由于功耗极低、稳定性良好其应用依然相当广泛。

?市场上售卖的单片机。某宝上买的单片机基本都是成套的，就是它会附带一些部件(按键、矩阵按键、LED、交通灯等等)帮助学习者理解学习单片机，掌握单片机以后完全可以用单片机芯片流出来的引脚完成各种功能。

最后欢迎大家土入坑。

单片机诞生于20世纪70年代，经历了SCM，MCU，SoC三个阶段。

一、SCM（单片微型计算机）阶段

SCM，单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。主要是寻求最佳的单片形态嵌入系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展的道路上，Intel公司功不可没。

二、MCU（微控制器）阶段

主要的技术发展方向是：不断满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路凸显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域与对象系统相关，因此发展MCU的重任不可避免的落在电气、电子技术厂家。从这一时期看，Intel逐渐淡出MCU的发展，在发展MCU方面，最著名的厂家是Philips公司。

Philips公司将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。

三、SoC化趋势

单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素是寻求应用系统在芯片上的最大化解决，因此专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC技术、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计有较大发展。

什么叫单片机。顾名思义，单片机就是单个芯片的计算机。大家都知道计算机是什么吧。计算机就是我们平常使用的电脑，他由主机箱，显示器，键盘，鼠标，音响等各个部分组成。

他能做什么呢？他能做一切我们想要做的事情。比如办公，学习，玩游戏，看电影等等。他是怎么实现这么多的功能的呢?就是因为他有完整的一套系统。包括输入装置如键盘，输出装置如显示器，中央处理器也就是计算机的大脑，叫做CPU，还有内存和缓存装置等。而单片机既然是单个芯片的计算机，那他肯定也具备我们所使用的计算机的整个结构。包括输入输出装置，中央处理器，内存等。

既然单片机有着和计算机一样的功能，那他都用在哪里呢？平常我们都不会在意的。像以前我们玩的卡带游戏，洗衣机，电冰箱等家电上面都有使用。

移动通信类的设备，基站控制器，手机等都有单片机的身影。

工业控制类的设备，PLC，触摸屏，各种温控器，模拟量处理等。

使用单片机来开发控制系统比较小巧，省空间，使用方便。

我们平常所使用的计算机个头比较大，不可能把这么大的计算机用在家电，控制器上面，太占空间了。