第一章 緒論

第一節 單片機的發展歷史

現代計算機都是大規模集成電路計算機，具有功能強、結構緊湊、系統可靠等特征。隨著半導體技術的發展，已經能夠在一個硅片上制造出上百萬個晶體管，于是出現了以一個大規模集成電路為主要組成的中央處理器——微處理器（μP），以及大容量的集成電路半導體存儲器，通用和專用的輸入/輸出接口電路，由這些大規模集成電路組成各種類型的微型計算機。

單片機至今在業界還沒有一個統一的定義，但是一般認為單片機是在一塊硅片上集成了中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM、EPROM）和各種輸入/輸出接口（定時器、計數器、并行I/O口、串行口、A/D轉換器、脈沖調制器PWM等），它具有一臺計算機的功能，故而稱為單片微型計算機。由于單片機的硬件結構與指令系統的功能都是根據工業控制的要求而設計的，主要應用在工業現場的檢測、控制裝置中，所以又稱為微控制器（MicroController）或嵌入式控制器（EmbeddedController）。

從美國仙童（Fairchild）公司1974年生產出第一塊單片機（F8）開始，在短短的幾十年的時間里，單片機如同雨后春筍一般，大量涌現出來。GI公司、Rockwell公司、Intel公司、Zilog公司、Motorola公司、NEC公司等世界上幾大計算機公司都紛紛推出自己的單片機系列。根據單片機發展過程中各個階段的特點，其發展歷史大概可劃分為以下四個階段。

第一階段（1974～1976年）：單片機的初級階段。因工藝限制，單片機采用雙片的形式，而且功能簡單。例如仙童公司生產的F8單片機，實際上只包括了8位CPU、64個字節RAM和兩個并行口。因此，還需要一塊3851（由1KROM，定時器/計數器和2個并行I/O構成）才能組成一臺完整的計算機。

第二階段（1976～1978年）：低性能單片機階段。單片機由一塊芯片構成，但性能低、品種少。以Intel公司制造的MCS-48系列單片機為代表，這種單片機片內有8位CPU、并行I/O口、8位定時器/計數器、RAM和ROM等，但是不足之處就是沒有串行通訊口，中斷處理比較簡單，片內的RAM和ROM的容量比較小而且其尋址范圍不大于4K。

第三階段（1978年～）：高性能單片機階段。這個階段推出的單片機普遍帶有串行I/O口，多級中斷處理系統，16位定時器/計數器，片內ROM、RAM容量加大，且尋址范圍可達64K字節，有的還內置有A/D轉換器。這類單片機的代表是Intel公司的MCS 51系列、Motorola公司的6810和Zilog公司的Z8等。由于這類單片機的性能價格比高，所以至今仍被廣泛應用于各個領域，是目前應用量較多的單片機。

第四階段（1982年～）：8位單片機的鞏固發展以及16位單片機、32位單片機推出階段。此階段的主要特征是一方面發展16位單片機、32位單片機及專用型單片機；另一方面不斷完善高檔8位單片機，改善其結構，以適應各種不同領域的應用需要。

自從20世紀70年代單片機誕生以來，隨著制造工藝的不斷提高，發展十分迅速，目前單片機型號有上千個。從各種新型單片機的性能上看，單片機正朝著面向多層次用戶的多品種、多規格的方向發展，各個公司根據自身特點和市場需要開發出各種類型的單片機。