单片机学习入门：初学者的第一步记录

大三开始学习单片机

第一讲：认识单片机

1：单片机 全称Single-Chip Microcomputer，由英文直译而来 ，是一种集成电路芯片，采用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。

2：发展历史：单片机诞生于20世纪70年代，当时Intel公司推出了基于大规模集成电路技术的4位单片机4004以及之后的8位单片机8008。这些早期的单片机将CPU、RAM、ROM及I/O接口集成在单一的芯片上，形成了最基本的计算机系统结构。这一阶段，单片机的功能相对简单，主要用于一些基本的控制任务。

随着技术的发展，单片机进入了性能提升阶段。1976年，Intel推出了MCS-48系列单片机，这是一个具有外部总线的8位单片机，其体积更小、功能更全面，价格较低，从而赢得了广泛的应用。随后，Intel及其他公司如Motorola、Zilog等相继推出更多功能强大的单片机，如Intel的MCS-51系列、Motorola的6801和6802系列等。

进入20世纪80年代后，单片机技术进一步飞速发展。各大半导体公司竞相研制出多功能的单片机，此时单片机已具备高度集成化的特点，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口及多种中断系统，部分单片机还集成了A/D转换器。这一时期的代表产品包括Intel的MCS-96系列16位单片机。

九十年代以后，单片机的发展进入了百花齐放的阶段。尤其是美国Microchip公司发布的PIC系列单片机，采用精简指令集吸引了大量用户。此外，随着ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代了16位单片机的高端地位，并进入了主流市场。现代的32位单片机主频已超过300MHz，处理能力与90年代中期的专用处理器相当，但价格却非常低廉。

3单片机特点：单片机具有高集成度、控制能力强、低功耗和优异的性能价格比等特点。这些特点使得单片机在工业控制、电子设备、智能家居等领域得到了广泛应用。

1. 高集成度：单片机把CPU、RAM、ROM、I/O口和定时器/计数器等多种功能集成到一块硅片上，形成一个高度集成的微型计算机系统。这种高集成度不仅减小了单片机的体积，还提高了其抗干扰能力和可靠性。
2. 控制能力强：单片机指令丰富，能够执行各种复杂的逻辑和算术运算，具有较强的控制能力。它的指令系统具备丰富的条件分支转移能力以及I/O口的逻辑操作和位处理能力，适用于专门的控制功能。
3. 低功耗：很多单片机工作电压仅为1.8V到3.6V，且工作电流仅为数百微安。这种低功耗特性使其特别适合用于需要电池供电的便携式设备。
4. 优异的性能价格比：单片机的性能极高，由于其广泛的应用，商业竞争使得其价格十分低廉，性能价格比极高。有些单片机芯片的价格仅为几元人民币，但能构成功能丰富的智能化控制装置。
5. 易扩展性：单片机可根据需要并行或串行扩展，构成各种不同规模的计算机控制系统。它拥有多种总线结构和扩展端口，方便用户根据应用需求进行系统扩展。

4：单片机应用：单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗装备、航空航天和工业控制等领域。这些应用使得设备更加智能化、功能更强大且操作更方便。以下将详细介绍单片机的几个主要应用领域：

1. 仪器仪表
2. 智能化测量设备：单片机广泛应用于各种测量仪器，如电压表、功率计、示波器等。通过与传感器结合，可测量电压、电流、频率、湿度、温度等多种物理量。
3. 多功能集成：单片机使得仪器仪表不仅能完成基本的测量任务，还能进行数据处理和分析，提供更直观的显示和输出，显著提高了测量的准确性和便捷性。
4. 家用电器
5. 智能控制：从电饭煲、洗衣机到空调、彩电等家电普遍采用单片机进行控制，使操作更为简便，功能更加丰富。
6. 节能降耗：单片机在家电中的应用还有助于实现节能，通过精准控制电机和加热器件的工作状态，减少不必要的能耗。
7. 医疗装备
8. 医疗设备：单片机被广泛应用于心电图仪、监护仪、医用呼吸机等设备中，实现了对这些设备的精确控制和监测。
9. 智能化管理：在病房管理和药品库存管理等医疗系统中，单片机也发挥了重要作用，提高了医院管理的自动化和信息化水平。
10. 航空航天
11. 飞行控制系统：单片机在飞机、导弹等航空航天器材的飞控系统中发挥关键作用，对飞行器的姿态、航向进行实时控制。
12. 通信导航：单片机也被用于航空航天通信和导航系统，确保数据准确传输和定位精准。
13. 工业控制
14. 生产线管理：在工厂流水线中，单片机可以控制传送带、机械臂等设备，实现自动化生产，提高生产效率和安全性。
15. 数据采集监控：通过单片机构建的数据采集系统，可以实时监控工业设备的运行状态并进行故障预警，降低维护成本。
16. 网络通信
17. 通信设备：现代通信设备如手机、小型程控交换机和楼宇自动通信呼叫系统基本上都实现了单片机智能控制，提升了通信的效率和稳定性。
18. 网络互联：单片机能方便地与计算机进行数据通信，为设备间的联网提供了技术支持，促进了物联网的发展。
19. 汽车电子
20. 发动机控制器：单片机广泛应用于汽车的发动机控制器、防抱死制动系统（ABS）、胎压监测等电子系统中，提高了汽车的智能化水平和驾驶安全性。
21. 车载信息娱乐系统：单片机也用于车载信息娱乐系统，为驾驶员和乘客提供高质量的信息和娱乐服务。

5：单片机代表：单片机的代表作品包括MCS-51系列、PIC系列、AVR系列、MSP430系列和STM32系列。这些单片机系列在性能、结构和应用领域上各有特色，以下将详细介绍这几类单片机：

1. MCS-51系列单片机
2. 历史背景：MCS-51系列单片机由美国Intel公司于1980年推出，是最早最典型的单片机产品之一。
3. 特点：该系列单片机包括了许多品种如8031、8051、8751等，其中8051最为典型。它集成了CPU、RAM、ROM、多种I/O口和定时器/计数器等功能。
4. 应用：广泛应用于工业控制、智能仪表、通信设备等领域，因其功能丰富且易于扩展而广受青睐。
5. PIC系列单片机
6. 生产商：美国Microchip公司。
7. 特点：具有精简指令集，强调低功耗和高性能，适合便携式设备使用。有多种型号覆盖从低到高的不同应用需求。
8. 应用：常用于消费电子、汽车电子和医疗设备等需要电池供电的场合。
9. AVR系列单片机
10. 生产商：爱特梅尔（Atmel）公司，现被Microchip收购。
11. 特点：采用哈佛结构，具备高速运算能力和丰富的外围接口，支持高级语言编程。
12. 应用：广泛用于通信设备、智能家居控制系统以及各种嵌入式设备中。
13. MSP430系列单片机
14. 生产商：德州仪器（TI）公司。
15. 特点：以低功耗著称，拥有丰富的外设和方便的开发工具，特别适合长时间工作的设备。
16. 应用：广泛应用于手持设备、传感器系统以及需要长期电池供电的设备。
17. STM32系列单片机
18. 生产商：意法半导体（STMicroelectronics）公司。
19. 特点：基于ARM Cortex-M核心，集成度高，性能强大，支持广泛的通信接口和丰富的外设。
20. 应用：广泛用于工业控制、医疗设备、智能家居以及物联网设备等领域。

作者：是宏伟啊