第1课 单片机概述

　在解释什么是单片机前，我们先来看看我们日常生活人人都见到过的微型计算机系统，如图1所示，一个完整的计算机系统主要包括显示器、主机、键盘和鼠标四大组成部分。

图1　微型计算机系统组成

当然这里所说的计算机系统由上面四大部分组成，并不严谨，实际上上面四部分应该说是计算机系统硬件系统，除了硬件系统外，要让计算机发挥其强大的功能还必须得加上各种各样的软件系统，如windows、 office等，完整的计算机系统内部结构如图2所示。

图2　微型计算机系统内部结构图

现在我们可以这样给计算机下定义：一台完整的且能正常工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出接口（例如：串行口、并行输出口等）、输入／输出设备（鼠标、键盘、显示器等），当然还应加上各种各样的软件系统。在个人计算机上其中CPU、RAM、ROM（程序存储）、输入/输出接口被分成若干块芯片，安装在一块的印刷线路板上，我们称之为主板。

有了上面的理解，我们就可以正式引出单片机概念了。我们把主板上的CPU、RAM、ROM、输入/输出接口全部集成在一块微型的集成电路芯片上，就构成了单芯片微型计算机，简称为单片机，如图3所示。

图3　单片机应用系统示意图

这里要补充几点，

一、单片机毕竟和计算机的应用方面不同，除了集成了CPU、RAM、ROM、输入/输出接口外，根据单片机各类的不同，还有可能会集成另外的一些模块，如定时器、中断系统、AD、PWM等。

二、和计算机一样，光有主板，是不能完成任何功能的，单片机要完成相应的功能，还得加上输入设备（如按键、传感器等）、输出设备（数码管、1602、12864液晶等）以及最为重要的部分程序。前面的单片机和输入设备、输出设备我们称为单片机系统的硬件系统、后者程序我们软件系统，也就是一个单片机应用系统由硬件系统和软件系统共同组成，硬件是基础，软件是在硬件的基础上对单片机的各种资源进行合理的调配和使用，从而完成系统所要求的任务，二者相辅相成，缺一不可。三、一个单片机应用系统除了单片机自身外，其它所有的硬件系统和软件系统都需要设计人员自行设计，我们把这部分人称之外单片机设计工程师。

下面给单片机正式下个定义：在一块集成电路芯片上集成了CPU、存储器(RAM、ROM) CPU、RAM、ROM（程序存储）、输入/输出接口电路等，从而组成了单芯片微型计算机、简称单片机，也就是单片机实际是一种类内部集成了计算机核心技术的智能芯片（或者说计算机、电脑和集成电路等都可以）。

这里需要注意的是尽管单片机和日常用的计算机在内部结构上有很多相似的地方，但还是有很多的不同。通用计算机系的技术要求是高速、海量的数值计算−技术发展方向是总线速度的无限提升,存储容量的无限扩大。嵌人式计算机（单片机）要求则是对象的智能化控制能力。技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌人性能、控制能力与控制的可靠性。

2、单片机有什么用

说到单片机应用，那可就太多了，曾经有人这样说过“凡是能够想到的地方，单片机都可以用上”，这句话其实一点都不夸张，全世界单片机的年产量数以亿计，据有关人士预测，到2016年，全世界单片机的年产量将达到200亿之多。单片机应用范围之广、花样之多，短时间也不可能祥述，这里先列举几个简单的例子。

一．电子万年历

如图4所示，为大家生活中常见的电子万年历，可以显示年、月、日、时间、温度等息，这就是一个以单片机为核心的电子产品，其中左边用红色边框标记的就是一块40引脚的51单片机，再加上一些其它的外围器件和程序就可以实现上述功能。

图4　电子万年历

二.摩托车防盗器

如图5所示为一摩托车防盗器，右边的为防盗器主机的PCB图，通过编程人员把程序写好后下载到防盗器内部的单片机中，就可以实现防盗、报警、遥控熄火等多种功能。

图5　摩托车防盗器

上面只列举了单片机应用的两个简单的例子，其实单片机的应用远远不止这些，小到日常生活，大到国防工业，都有单片机的身影存在。如家用电器方面的冰箱、空调、洗衣机、微波炉、MP3、MP4，电信方面的手机、台式电话机、无线对讲机、调制解调器，办公自动化方面的复印机、传真机、电子计算器、智能打字机，工业控制方面的自动生产线，工业机器人，当然除此之外还有诸如电子玩具、仪器仪表、汽车电子、导弹、飞机、神5、神６等无一不跟单片机有关,更具体的如图６所求。

图6　单片机的应用

所以对单片机的作用我们可以用这样一句话归纳：凡是要实现自动控制、智能化