【摘　要】综述了单片机应用技术的进展和动向。给出了4，8，16，32，64位单片机的特点和功能，以及专用总线、软件和应用程序开发工具等内容。
　　关键词：单片机 综述 应用技术
　
　　单片机在集成度、功能、性能、体系结构方面都有了飞速发展，已能集成一个完整的功能强大、性能优良的计算机应用系统。但目前国内许多单片机应用单位仍停留在采用片内无rom等低档单片机的状态，无论在系统设计上、使用维护上、经济效益上这都是不合算的。这种状况必须改变。本文就单片机的发展现状进行综述，希望能对提高国内单片机技术的应用水平有所促进。

1　单片机的硬件

　　单片微型计算机，简称单片机，是微型计算机的一个分支。它是在一块芯片上集成（嵌入）了cpu、ram和rom存储器、i／o接口等而构成的微型计算机。因主要用于工业测控领域，故又称为微控制器或嵌入式控制器。单片机的核心是中央处理器cpu。用超大规模集成技术把cpu集成在一块芯片上，称为微处理器。微处理器、微控制器和微型计算机三者的关系十分密切。目前，单片机在工业测控领域中已占重要地位。各电气厂商、机电行业和测控企业都把单片机作为本部门产品更新换代、产品智能化的重要工具。全世界单片机的生产厂家有30多家，能生产60多个系列，1000多个型号的产品。产量大，仅1996年的产量就达18亿片。

1．1　单片机的特点

　　单片机问世以来所走的路与微处理器是不同的。微处理器向着高速运算、数据分析与处理能力、大规模容量存储等方向发展，以提高通用计算机的性能。其接口界面也是为了满足外设和网络接口而设计的 。单片机则是从工业测控对象、环境、接口特点出发，向着增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便的构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。

　　·品种多样，型号繁多。品种型号逐年扩充以适应各种需要。使系统开发者有很大的选择自由。cpu从4、8、16、32到64位，有些还采用risc技术；
　　·提高性能，扩大容量。集成度已达200万个晶体管以上。总线工作速度已达数十微秒。工作频率达到30mhz甚至40mhz。指令执行周期减到数十微秒。存储器容量ram发展到1k、2k，ro m发展到32k、64k；
　　·增加控制功能，向外部接口延伸。把原属外围芯片的功能集成到本芯片内。现今的单片机已发展到在一块含有cpu的芯片上，除嵌入ram、rom存储器和i／o接口外，还有a／d、pwm、u art、timer／counter、dma、watchdog、serial port、sensor、driver、还有显示驱动、键盘控制、函数发生器、比较器等，构成一个完整的功能强的计算机应用系统；
　　·低功耗。供电电压从5v降到3v、2v甚至1v左右。工作电流从ma级降到μa级。在生产工艺上以cmos代替nmos，并向hcmos过渡；
　　·应用软件配套。提供了软件库，包括标准应用软件，示范设计方法。使用户开发单片机应用系统时更快速、方便。使有可能做到用一周时间开发一个新的应用产品；
　　·系统扩展与配置。有供扩展外部电路用的三总线结构db、ab、cb，以方便构成各种应用系统。根据单片机网络系统、多机系统的特点专门开发出单片机串行总线。此外，还特别配置有传感器，人机对话 、网络多通道等接口，以便构成网络和多机系统。

1．2　单片机的性能

　　单片机通常按其微处理器字长的位数来分类，如4、8、16、32、64位单片机。

1．2．1　4位机

　　1971年intel首先推出了4位微处理器芯片4004。此后各厂家相继推出4位机产品。因4位机每次只能处理一位bcd码数据，故只适于简单控制场合。但因其价廉，在家电等消费类产品中仍有广泛应用。近年来 ，为了抵御8位机的侵蚀，4位机在结构和性能上有了很大发展。主要有：

　　·采用＜1μm cmos工艺，使指令执行速度达到1μs．rom为32～64kb，ram为4k×4位。这些增强性能已与8位机相当；
　　·将led、lcd、vfd等显示驱动集成在单片中。这种增强的i／o功能甚至比一般的8位机还强；　
　　·降低功耗。低于2．2v电压和μa级电流也能运行。这比一般8位机还低一些；
　　·采用类似于risc的结构。使4位机的性能大幅度提高；
　　·针对特定的应用加入特定的功能。如a／d、d／a、过零检测、比较器、计数器、定时器、图形显示、遥控等。
　 但即使如此，4位机的市场占有率仍然较小。性能如表1（篇幅所限，仅举数种说明）所列。


1．2．2　8位机

　　由于8位机可以一次处理一个ascii字符，因而用途十分广泛。如显示、终端键盘、打印、字处理、工业控制等。市场占有率70％以上。功能丰富，品种齐全，通用性强。1972年intel首先推出了8位微处理器8008，随后于1976年率先推出8位机mcs－48系列。1980年又推出mcs－51系列产品