單片機的發(fā)展歷史

謝廣

【摘?要】隨著中國經(jīng)濟和科學技術的飛速發(fā)展，電子技術不斷滲透到人們的日常生活中，單片機在電子技術的發(fā)展中具有重要的代表意義。特別是在信息環(huán)境中，單片機在電子領域的應用越來越廣泛，它在社會科學技術的發(fā)展中起著重要作用。本文將分析和研究單片機的發(fā)展。

【關鍵詞】單片機;發(fā)展;應用趨勢

引言

近年來，由于其體積小，簡化指令提高了執(zhí)行效率，優(yōu)越的開發(fā)環(huán)境和徹底的機密性，單片機已經(jīng)獲得了很大的發(fā)展空間。下面簡要介紹單片機的應用和發(fā)展趨勢。單片機簡稱為單片機。它是集成電路芯片。它采用超大規(guī)模集成電路技術，集成了中央處理器CPU隨機存取存儲器RAM，只讀存儲器ROM，各種I / O端口和中斷系統(tǒng)，定時器/計時器等功能的數(shù)據(jù)處理能力。硅芯片形成一個小型但功能良好的微型計算機，該微型計算機廣泛用于工業(yè)控制領域。從1980年代開始，從當時的4位和8位微控制器發(fā)展到當前的32位300M高速微控制器。

隨著計算機技術，通信技術和嵌入式技術的不斷發(fā)展和壯大，控制系統(tǒng)由于其準確性，直觀性和便利性而被廣泛應用于工業(yè)自動化生產(chǎn)領域。當前，單片機的應用非常廣泛，已經(jīng)滲透到我們生活的幾乎所有領域。例如：導彈導航設備，飛機上的各種控制儀器，精密測量設備，工廠裝配線的智能管理，生活中常見的無線對講機，汽車中的發(fā)動機控制器，照相機，錄像機，智能洗衣機的控制，以及電子秤，電子玩具等，這些都可以找到單片機的身影。

一、單片機概述

單片機說的是一款集成系統(tǒng)在一片集成電路芯片上的完整詳細計算機硬件。縱然它的大多數(shù)的特性集成系統(tǒng)在一片小集成電路芯片上，然而它擁有一款 完整詳細計算機系統(tǒng)必須要的大多數(shù)的零部件：CPU、運行內(nèi)存、內(nèi)部和 外部數(shù)據(jù)總線計算機硬件，現(xiàn)階段大多數(shù)的還可以擁有外存。與此同時集成系統(tǒng)類似于通訊設備插口、單片機定時器，實時時鐘等外部設備。而目前最強勁的單片機編程計算機硬件乃至能夠?qū)⑾到y(tǒng)聲音、影像、電腦網(wǎng)絡、繁復的數(shù)模轉(zhuǎn)換信息系統(tǒng)集成在一片集成電路芯片上。

單片機編程也稱作微處理器（Microcontroller），主要是因為它最初被用在工業(yè)控制系統(tǒng)方面。單片機編程由集成電路芯片內(nèi)僅有CPU的專用型Cpu轉(zhuǎn)型而成。最初的設計構思是借助將大批量外部設備和CPU集成系統(tǒng)在一個集成電路芯片中，使計算機硬件更小，更易于集成系統(tǒng)進繁復的而對體型規(guī)定嚴格要求的集中控制系統(tǒng)之中。INTEL的Z80是最初依照這些想法設計構思出的Cpu，至此以后，單片機編程和專用型Cpu的轉(zhuǎn)型便各奔前程。

初期的單片機編程全是八位或4位的。在其中最勝利的是INTEL的8031，是因為簡便穩(wěn)定而特性很好獲取了非常大的贊許。從此在8031上轉(zhuǎn)型出了MCS51系列產(chǎn)品單片機編程計算機硬件。鑒于這個計算機硬件的單片機編程計算機硬件一直到如今還會廣泛性采用。伴隨工業(yè)控制系統(tǒng)方面規(guī)定的提升，逐漸產(chǎn)生了十六位單片機，但是因為性價比高不理想化尚未取得很廣泛性的采用。90年代后伴隨購物電子商品大轉(zhuǎn)型，單片機編程技術應用取得了不可估量的提升。

伴隨INTELi960系列產(chǎn)品特別是后來的ARM系列產(chǎn)品的普遍使用，32位系統(tǒng)單片機編程快速代替十六位單片機編程的高檔社會地位，同時步入主要行業(yè)。而傳統(tǒng)的的八位單片機編程的特性也取得了快速提升，解決工作能力相比八十年代提升了數(shù)百倍。現(xiàn)階段，高檔的32位系統(tǒng)單片機編程cpu主頻現(xiàn)已超出300MHz，特性迎頭趕上90年代中期的專用型Cpu，而通常的型號規(guī)格出廠價下跌至一美元，最高端的型號規(guī)格也僅有10美元。當今單片機編程計算機硬件現(xiàn)已不再只在整機氛圍下建設和采用，大批量專用型的嵌入式操作系統(tǒng)被普遍使用在全系列的單片機編程上。而在身為便攜式電腦和智能手機核心內(nèi)容解決的高檔單片機編程乃至能夠可以直接采用專用型的Windows和Linux計算機硬件。

單片機編程比專用型Cpu更合適采用于嵌入式系統(tǒng)，所以它取得了最高的的采用。實際上單片機編程是全世界總數(shù)最高的的計算機系統(tǒng)。

二、單片機的發(fā)展歷史

1970年計算機硬件的順利研發(fā)過后，產(chǎn)生了單片機程序。1971年，國外國際貿(mào)易公司推行了4位單芯片電子計算機4004。1972年，它推行了原形八位單片機程序8008。尤其是自1976年推行Mcs-48以來的30年中，單片機程序還有有關技術應用的轉(zhuǎn)型經(jīng)歷了幾回升級。它的轉(zhuǎn)型速率每三到4年大概新一代，集成度提升多一倍，作用提升多一倍。即使單片機程序的歷史時間不長，但在引進八位單片機程序的根基上，單片機程序的轉(zhuǎn)型能夠劃分為4個環(huán)節(jié)。

第一階段（1976-1978年）：重要的單芯片環(huán)節(jié)。由企業(yè)內(nèi)部單位的Mcs-48象征。該系列產(chǎn)品MCU有八位CPU，I/O插口，八位計時器/記數(shù)器，尋址方式范疇不超過4k高清字節(jié)數(shù)，具備簡潔明了的中止作用且無串行接口。

第二階段（1978-1982年）：單片機程序完善環(huán)節(jié)。在這個一環(huán)節(jié)，單片機程序的作用已經(jīng)大大提升，能夠在更多場合采用。在這個一環(huán)節(jié)，單片機程序一般具備1個串行I/O端口，1個多級別中止處置操作系統(tǒng)，1個十六位計時器/記數(shù)器。電源芯片中集成化的RAM和ROM存儲容量提升，尋址方式范疇能夠?qū)崿F(xiàn)64K字節(jié)數(shù)。A/D轉(zhuǎn)化插口也集成化在某一些單芯片電子計算機中。這類MCU的典型性象征是企業(yè)內(nèi)部單位的MCS-51，摩托羅拉公司的6801和ZILOG單位的Z8。

第三階段（1982年至1992年）：八位微處理器合拼和研發(fā)還有十六位高端微處理器產(chǎn)品開發(fā)階段。在這個環(huán)節(jié)，即使八位單片機程序的采用已被普遍采用，但以便能夠更好地滿足需要測控系統(tǒng)嵌入式應用的要求，單片機程序集成化的外場通信接口獲得了擴大。這一個環(huán)節(jié)的象征是8051系列產(chǎn)品。許多半導體公司和廠子都以8051的MCS-51為核心，并推行了多種類型和型號規(guī)格的微處理器以滿足需要各種各樣嵌入式應用的要求。其重要技術應用轉(zhuǎn)型包含：

（1）外場作用集成化。它能夠滿足需要模擬量直接輸入的ADC插口，伺服驅(qū)動器輸出的PWM還有程序監(jiān)視計時器的WDT（一般稱為看門狗電路）的要求，能夠確保程序的可靠運行。

（2）有串行擴大總線和插口能夠滿足需要串行外圍設備擴大的要求，例如SPI，I2C總線，單總線（1-線）等。

（3）以便滿足需要分布式系統(tǒng)的要求，產(chǎn)生了具備出色控制作用的現(xiàn)場總線插口，例如canbus。

（4）在程序存儲器方面，片上程序存儲器技術應用獲得了普遍的采用，產(chǎn)生了多種類型的單片機程序，??如EPROM，EEPROM，flashrom，maskROM，OTPROM等，以滿足需要其要求。研發(fā)和生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，并為最終取消外部程序存儲器的擴大奠定了良好的根基。同時，到復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)，智能電表和電氣控制;以及機器人，個人通信信息終端，機頂盒等的開發(fā)。因此，面對不同的應用對象，我們將繼續(xù)推出一系列適用于不同領域的微控制器，從簡單的性能到多功能。

結(jié)論

綜上所述，盡管MCU出現(xiàn)的較晚，但其發(fā)展仍然很快。在當今社會，單片機已成為計算機發(fā)展中不可忽視的一個方面。單片機正在從日常生活中改變到該國的每個工業(yè)控制領域，這正在改變我們的生活。這些與單片機領域的發(fā)展密不可分。隨著科學技術的發(fā)展，單片機技術也在不斷提高。在安全性能和能耗方面，都將有長足的發(fā)展，并將在中國得到更廣泛的應用。同時，單片機技術的發(fā)展與中國產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是兼容的，類型很多，涉及家電，通信等許多領域，不斷改變著我們的生活。因此，MCU具有廣闊的發(fā)展前景，相信在不久的將來，更先進的MCU將出現(xiàn)在我們的生活中。可以認為，隨著集成電路技術和微電子技術水平的不斷提高，單片機的功能和性能也將不斷提高和提高，應用領域?qū)⒃絹碓綇V泛。

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（作者單位：湖南工商大學）