第1課 單片機(jī)概述

　在解釋什么是單片機(jī)前，我們先來看看我們?nèi)粘Ｉ钊巳硕家姷竭^的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如圖1所示，一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要包括顯示器、主機(jī)、鍵盤和鼠標(biāo)四大組成部分。

圖1　微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

當(dāng)然這里所說的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由上面四大部分組成，并不嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)際上上面四部分應(yīng)該說是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)，除了硬件系統(tǒng)外，要讓計(jì)算機(jī)發(fā)揮其強(qiáng)大的功能還必須得加上各種各樣的軟件系統(tǒng)，如windows、 office等，完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　

圖2　微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)在我們可以這樣給計(jì)算機(jī)下定義：一臺(tái)完整的且能正常工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部份構(gòu)成：CPU（進(jìn)行運(yùn)算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出接口（例如：串行口、并行輸出口等）、輸入／輸出設(shè)備（鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器等），當(dāng)然還應(yīng)加上各種各樣的軟件系統(tǒng)。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上其中CPU、RAM、ROM（程序存儲(chǔ)）、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(jī)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(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，簡稱為單片機(jī)，如圖3所示。

圖3　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)示意圖

這里要補(bǔ)充幾點(diǎn)，

一、單片機(jī)畢竟和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用方面不同，除了集成了CPU、RAM、ROM、輸入/輸出接口外，根據(jù)單片機(jī)各類的不同，還有可能會(huì)集成另外的一些模塊，如定時(shí)器、中斷系統(tǒng)、AD、PWM等。

二、和計(jì)算機(jī)一樣，光有主板，是不能完成任何功能的，單片機(jī)要完成相應(yīng)的功能，還得加上輸入設(shè)備（如按鍵、傳感器等）、輸出設(shè)備（數(shù)碼管、1602、12864液晶等）以及最為重要的部分程序。前面的單片機(jī)和輸入設(shè)備、輸出設(shè)備我們稱為單片機(jī)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、后者程序我們軟件系統(tǒng)，也就是一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同組成，硬件是基礎(chǔ)，軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對(duì)單片機(jī)的各種資源進(jìn)行合理的調(diào)配和使用，從而完成系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相輔相成，缺一不可。三、一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)除了單片機(jī)自身外，其它所有的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)都需要設(shè)計(jì)人員自行設(shè)計(jì)，我們把這部分人稱之外單片機(jī)設(shè)計(jì)工程師。

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

這里需要注意的是盡管單片機(jī)和日常用的計(jì)算機(jī)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有很多相似的地方，但還是有很多的不同。通用計(jì)算機(jī)系的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計(jì)算−技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升,存儲(chǔ)容量的無限擴(kuò)大。嵌人式計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）要求則是對(duì)象的智能化控制能力。技術(shù)發(fā)展方向是與對(duì)象系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌人性能、控制能力與控制的可靠性。

2、單片機(jī)有什么用

說到單片機(jī)應(yīng)用，那可就太多了，曾經(jīng)有人這樣說過“凡是能夠想到的地方，單片機(jī)都可以用上”，這句話其實(shí)一點(diǎn)都不夸張，全世界單片機(jī)的年產(chǎn)量數(shù)以億計(jì)，據(jù)有關(guān)人士預(yù)測(cè)，到2016年，全世界單片機(jī)的年產(chǎn)量將達(dá)到200億之多。單片機(jī)應(yīng)用范圍之廣、花樣之多，短時(shí)間也不可能祥述，這里先列舉幾個(gè)簡單的例子。