单片机的组成以及分类和指标

（此处已添加圈子卡片，请到今日头条客户端查看）

单片机的组成

单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一块芯片上，主要包括微处理器（CPU）、存储器（随机访问存储器RAM、只读存储器ROM）和各种输入/输出接口（包括定时器/计数器、并行I/O接口、串行口、A/D转换器以及脉冲宽度调制（PWM）等，如图1-1所示。

▲图1-1 单片机组成框图

程序存储器（ROM）

ROM用来存放用户程序，分为EPROM、Mask ROM、OTP ROM和Flash ROM等。

EPROM型存储器编程（把程序代码通过一种算法写入程序存储器的操作）后，其内容可用紫外线擦除，用户可反复使用，故特别适用于开发阶段，但EPROM型单片机价格很高。

Mask ROM型单片机价格最低，适用于批量生产。由于Mask ROM型单片机的代码只能由生产厂商在制造芯片时写入，故用户更改程序代码十分不便，在产品未成熟时选用此型单片机风险较高。

OTP ROM型（一次可编程）单片机价格介于EPROM和MaskROM型单片机之间，它允许用户对其编程，但只能写入一次。

Flash ROM型单片机可采用电擦除的方法修改其内容，允许用户使用编程工具或在系统中快速修改程序代码，且可反复使用，故一推出就受到广大用户的欢迎。Flash ROM型单片机既可用于开发阶段，也可用于批量生产，随着制造工艺的改进，价格不断下降，使用越来越普遍，已成为现代单片机的发展趋势。

中央处理器（CPU）

CPU是单片机的核心单元，通常由算术逻辑运算部件（ALU）和控制部件构成。CPU就像人的大脑一样，决定了单片机的运算能力和处理速度。

随机存储器（RAM）

RAM用来存放程序运行时的工作变量和数据，由于RAM的制作工艺复杂，价格比ROM高得多，所以单片机的内部RAM非常宝贵，通常仅有几十到几百字节。RAM的内容具有易失性（也称为易挥发性），掉电后数据会丢失。最近出现了EEPROM 或Flash ROM 型的数据存储器，方便用户存放不经常改变的数据及其他重要信息。单片机通常还有特殊寄存器和通用寄存器，也属于RAM空间，但它们存取数据速度很快，特殊寄存器还用于充分发挥单片机各种资源的功效，但这部分存储器占用存储空间更小。

并行输入/输出（I/O）接口

通常为独立的双向I/O接口，既可以用作输入方式，又可以用作输出方式，通过软件编程设定。现代单片机的I/O接口也有不同的功能，有的内部具有上拉或下拉电阻，有的是漏极开路输出，有的能提供足够的电流可以直接驱动外部设备。I/O接口是单片机的重要资源，也是衡量单片机功能的重要指标之一。

串口输入/输出口

用于单片机和串行设备或其他单片机的通信。串行通信有同步和异步之分，这可以用硬件或通用串行收发器件实现。不同的单片机可能提供不同标准的串行通信接口，如 UART、SPI、I2C、MicroWire等。

定时器/针数器（T/C）

用于单片机内部精确定时或对外部事件（输入信号如脉冲等）进行计数，通常单片机内部有2个或2个以上的定时/计数器。

系统时钟

通常需要外接石英晶体或其他振荡源提供时钟信号输入，有的也使用内部RC振荡器。系统时钟相当于PC微机中的主频。

以上只是单片机的基本构成，现代的单片机又加入了许多新的功能部件，如模拟/数字转换器（A/D）、数字/模拟转换器（D/A）、温度传感器、液晶（LCD）驱动电路、电压监控、看门狗（WDT）电路、低压检测（LVD）电路等。此时的单片机才是真正单片化。内部的RAM和ROM的容量也越来越大，ROM 寻址空间甚至可达 64KB，可以说，单片机发展到了一个全新的阶段，应用领域也更为广泛，许多家用电器均走向利用单片机控制的智能化发展道路。

单片机的分类和指标

单片机从用途上可分成专用型单片机和通用型单片机两大类。专用型单片机是为某种专门用途而设计的，如DVD控制器和数码摄像机控制器芯片等。在用量不大的情况下，设计和制造这样的专用芯片成本很高，而且设计和制造的周期也很长。我们常用的都是通用型单片机，通用型单片机把所有资源（如 ROM、I/O 等）全部提供给用户使用。当今通用型单片机的生产厂家已不下几十家，种类有几百种之多。

下面对单片机的几个重要指标进行介绍。

（1）位数：是单片机能够一次处理的数据的宽度，有 1 位机（如 PD7502）、4 位机（如MSM64155A）、8位机（如MCS-51）、16位机（如MCS-96）、32位机（如IMST414）等。

（2）存储器：包括程序存储器和数据存储器，程序存储器空间较大，字节数一般从几KB到几十KB，另外还有不同的类型，如ROM、EPROM、E2PROM、Flash ROM和OTP ROM型。数据存储器的字节数则通常为几十字节到几百字节之间。程序存储器的编程方式也是用户考虑的一个重要因素，有的是串行编程，有的是并行编程，新一代的单片机有的还具有在系统编程（ISP， In-System-Programmable）或在应用再编程（IAP，In-Application re-Programmable）功能；有的还有专用的ISP编程接口JTAG口。

（3）I/O接口：即输入/输出接口，一般有几个到几十个，用户可以根据需要进行选择。

（4）速度：指的是 CPU 的处理速度，以每秒执行多少条指令来衡量，常用单位是 MIPS（百万条指令每秒），目前最快的单片机可达到100MIPS。单片机的速度通常是和系统时钟（相当于PC的主频）相联系的，但并不是频率高的处理速度就一定快，但对于同一种型号的单片机来说，采用频率高的时钟一般比频率低的速度要快。

（5）工作电压：通常工作电压是5V，范围是±5%或±10%；也有3V/3.3V电压的产品；更低的可在1.25V工作。现代单片机又出现了宽电压范围型，在2.5V～6.5V内都可正常工作。

（6）功耗：低功耗是现代单片机所追求的一个目标，目前低功耗单片机的静态电流可以低至μA或nA级。有的单片机还具有等待、关断、睡眠等多种工作模式，以此来降低功耗。

（7）温度：单片机根据工作温度可分为民用级（商业级）、工业级和军用级3种。民用级的温度范围是 0℃～70℃，工业级是-40℃～85℃，军用级是-55℃～125℃（不同厂家的划分标准可能不同）。

（8）附加功能：有的单片机有更多的功能，用户可根据需要选择适合自己的产品。比如有的单片机内部有A/D、D/A、串口、LCD驱动等，使用这种单片机可减少外部器件，提高系统的可靠性。

（此处已添加圈子卡片，请到今日头条客户端查看）

什么是单片机？单片机能干什么？如何学习？

很多电子方面的爱好者和一些准备进入电子行业的朋友不清楚什么是单片机，接下来跟着我一起带你走进单片机的世界，用最通俗的语言来讲解什么是单片机，单片机能干什么。欢迎大家关注趣味硬件。

1、什么是单片机

专业术语来讲，单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、储存器以及各种输入输出接口的芯片，这样一快芯片就具有了计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。简单点来说，单片机就是一块集成芯片，它具有一些特殊功能，而他这些功能的实现需要我们使用者自己编写程序来完成。我们编程的目的就是控制这块芯片的各个引脚在不同的时间输出不同的电平（高电平或者底电平），进而控制与单片机各个引脚相连接的外围电路的电气状态。编程时我们可以选择C语言或者汇编语言。根据我的经验建议大家直接选用C语言，学习快，容易理解，语法简单。51单片机的实物如下，这只是一种封装形式。

51单片机

2、单片机能干什么

单片机是一种可通过编程控制的微处理器，单片机芯片自身不能单独运用于某项工程或产品上，他必须要靠外围数字器件或模拟器件的协调才可以发挥自身的强大功能，所以我们在学习单片机知识的同时不能仅仅学习单片机的一种芯片，还要循序渐进的学习他外围的数字及模拟芯片知识，还要学习它常用的外围电路的设计与调试方法等。

单片机属于控制类数字芯片，目前应用领域已经非常广泛，例举如下：

工业自动化：如数据采集、测控技术。

智能仪器仪表：如数字示波器、数字信号源、数字万用表、感应电流表等。

消费类电子产品：如洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、IC卡、汽车电子设备等。

通信方面：如调制解调器、程控交换技术、手机、小灵通等。

武器装备：如飞机军舰、坦克、导弹、航天飞机、鱼雷制导、智能武器等。

这些电子器件内部无一不用到单片机,而且大多数电器内部的主控芯片就是由一块单片机来控制的,可以说,凡是与控制或简单计算有关的电子设备都可以用单片机来实现,当然需要根据实际情况选择不同性能的单片机,如atmel, stc, pic, avr、凌阳、C8051及ARM等。因此,所学专业为自动化或与电子有关的理工科大学生,掌握单片机是最简单和基本的要求,如果大学四年,甚至七年、八年,你连单片机的知识都没有掌握,再别提更高级的CPLD, FPGA, DSP, ARM技术了,没有单片机知识做基本的支撑,学其他内容更是难于上青天。

51单片机开发板

3、如何学习单片机

很多单片机初学者问我的第一句话都是:怎样才能学好单片机?今天,我就结合我自己是如何开始学习单片机的,如何开始上手,又如何开始熟练等话题与大家分享。

我们现在用的比较多的是8051单片机,它的资料比较全,用的人也较多,市场也很大, 51单片机内部结构简单,非常适合初学者学习,建议初学者将51单片机作为入门级芯片。单片机属于硬件,开始的时候大家可以使用仿真软件来学习单片机,但是我可以肯定地告诉大家,使用仿真软件不是长久之计,只有把硬件摆在你面前,亲自操作它,才会有深 "刻的体会,也才能掌握它。单片机这门课是非常重视动手实践的,不能总是看书,但是也不能完全不看书,我们需要从书中大概了解一下单片机的各个功能寄存器,如果看的多了反而容易搞乱,尤其是现在市场上大多数讲单片机的书一开始就讲解较复杂的内存、地址、存储器,更让初学者感到不知所云、难以入门。简单地说,当我们使用单片机时,实际上就是用我们自己编写的软件去控制单片机的各个功能寄存器。再简单些,就是控制单片机哪些引脚的电平什么时候输出高,什么时候输出低, 由这些高、低变化的电平来控制外围电路,实现我们需要的各种功能。

关于实践，大家可以购买一款单片机开发学习板，不要求那种价钱很高，价格很贵的，对于初学者来说，你买的开发板上面有流水灯、数码管、独立键盘、矩阵键盘、AD和DA、液晶、蜂鸣器IIC总线，这些就差不多了。

后面作者会自己做一批开发板，点赞关注转发，私信我免费送哦，数量有限，大家抓紧。

也可以自己购买一款开发板，这里推荐一下郭天祥的开发板，我就是从这个板子入门的，不是打广告哦，板子上的资源初学者远远足够了。有了开发板之后就需要多加练习，先学会怎么使用编程软件，调试软件，然后从最简单的流水灯实验开始，等你能让8个流水灯按照你的意思随意流动的时候，你已经入门了，你会发现这简直太有趣了，学习知识的同时又体验到无穷的乐趣。

欢迎大家收藏转发加关注，下期教大家安装51单片机的编程软件Keil、下载软件和仿真软件的安装方法，需要软件的朋友欢迎关注私信我！！

上海羊羽卓进出口贸易有限公司

设计与开发

单片机包括单片机的组成以及分类和指标