單片機(jī)介紹什么是單片機(jī)

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1、單片機(jī)介紹：什么是單片機(jī) 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 [編輯本段] 單片機(jī)介紹 　　單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)

2、體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 　　早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且

3、進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端[1]的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品

4、中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解

5、計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 　　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。 　　它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 單片機(jī)芯片 單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，

6、并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 　　由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級(jí)匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平

7、為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語言編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十K的尺寸！對(duì)于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對(duì)于單片機(jī)來講是不能接受的。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。 　　可以說，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)

8、人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未

9、使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。 [編輯本段] 單片機(jī)歷史 　　單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。 　　1.SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。 　　2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控

10、制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。 　　Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。 　　3.單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工

11、具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 [編輯本段] 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化

12、控制的科學(xué)家、工程師。 　　單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 　　 1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 　　單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 　　 2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用 　　用單

13、片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管 芯片 理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 　　 3.在家用電器中的應(yīng)用 　　可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 　　 4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 　　現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇

14、自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。 　　 5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 　　單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 　　 6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 　　某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂

15、電信號(hào)（類似于聲卡）。 　　在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。 　　 7.單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 　　單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，abs防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)等等。 　　此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 [編輯本段] 學(xué)習(xí)應(yīng)用六大重要部分 　　單片機(jī)學(xué)習(xí)應(yīng)用的六大重要部分 一、總線： 　　我們知道，一個(gè)電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中，連線并不成為一個(gè)問

16、題，因?yàn)楦髌骷g一般是串行關(guān)系，各器件之間的連線并不很多，但計(jì)算機(jī)電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調(diào)，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨(dú)連線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機(jī)中引入了總線的概念，各個(gè)器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當(dāng)于各個(gè)器件并聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個(gè)器件同時(shí)送出數(shù)據(jù)，一個(gè)為0，一個(gè)為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進(jìn)行控制，使器件分時(shí)工作，任何時(shí)候只能有一個(gè)器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有多個(gè)器件同時(shí)接收

17、）。器件的數(shù)據(jù)線也就被稱為數(shù)據(jù)總線，器件所有的控制線被稱為控制總線。在單片機(jī)內(nèi)部或者外部存儲(chǔ)器及其它器件中有存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)單元要被分配地址，才能使用，分配地址當(dāng)然也是以電信號(hào)的形式給出的，由于存儲(chǔ)單元比較多，所以，用于地址分配的線也較多，這些線被稱為地址總線。 二、數(shù)據(jù)、地址、指令： 　　之所以將這三者放在一起，是因?yàn)檫@三者的本質(zhì)都是一樣的——數(shù)字，或者說都是一串‘0’和‘1’組成的序列。換言之，地址、指令也都是數(shù)據(jù)。指令：由單片機(jī)芯片的設(shè)計(jì)者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我們常用的指令助記符有著嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不可以由單片機(jī)的開發(fā)者更改。地址：是尋找單片機(jī)內(nèi)部、外部的存儲(chǔ)單元、輸入輸出口

18、的依據(jù)，內(nèi)部單元的地址值已由芯片設(shè)計(jì)者規(guī)定好，不可更改，外部的單元可以由單片機(jī)開發(fā)者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執(zhí)行過程）。數(shù)據(jù)：這是由微處理機(jī)處理的對(duì)象，在各種不同的應(yīng)用電路中各不相同，一般而言，被處理的數(shù)據(jù)可能有這么幾種情況： 　　1?地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1000H送入DPTR。 　　2?方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 　　3?常數(shù)（如MOV TH0，#10H）10H即定時(shí)常數(shù)。 　　4?實(shí)際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執(zhí)行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執(zhí)行指令：MOV P1，

19、#00H）這里0FFH和00H都是實(shí)際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實(shí)際輸出的值。 　　理解了地址、指令的本質(zhì)，就不難理解程序運(yùn)行過程中為什么會(huì)跑飛，會(huì)把數(shù)據(jù)當(dāng)成指令來執(zhí)行了。 三、P0口、P2口和P3的第二功能用法： 　　初學(xué)時(shí)往往對(duì)P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認(rèn)為第二功能和原功能之間要有一個(gè)切換的過程，或者說要有一條指令，事實(shí)上，各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要用指令來轉(zhuǎn)換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號(hào)，當(dāng)微片理機(jī)外接RAM或有外部I/O口時(shí)，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機(jī)一執(zhí)行到MOVX指令，就會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)

20、從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實(shí)上‘不能作為通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是（使用者）‘不會(huì)’將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，并且當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行到這條指令時(shí)，也會(huì)使P3.7變?yōu)楦唠娖剑褂谜卟粫?huì)這么去做，因?yàn)檫@通常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。 四、程序的執(zhí)行過程： 　　單片機(jī)在通電復(fù)位后8051內(nèi)的程序計(jì)數(shù)器（PC）中的值為‘0000’，所以程序總是從‘0000’單元開始執(zhí)行，也就是說：在系統(tǒng)的ROM中一定要存在‘0000’這個(gè)單元，并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。 六、堆棧： 　　堆棧是一個(gè)區(qū)域，是用來存

21、放數(shù)據(jù)的，這個(gè)區(qū)域本身沒有任何特殊之處，就是內(nèi)部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數(shù)據(jù)的方式，即所謂的‘先進(jìn)后出，后進(jìn)先出’，并且堆棧有特殊的數(shù)據(jù)傳輸指令，即‘PUSH’和‘POP’，有一個(gè)特殊的專為其服務(wù)的單元，即堆棧指針SP，每當(dāng)執(zhí)一次PUSH指令時(shí)，SP就（在原來值的基礎(chǔ)上）自動(dòng)加1，每當(dāng)執(zhí)行一次POP指令，SP就（在原來值的基礎(chǔ)上）自動(dòng)減1。由于SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設(shè)置在規(guī)定的內(nèi)存單元中，如在程序開始時(shí)，用一條MOV SP，#5FH指令，就時(shí)把堆棧設(shè)置在從內(nèi)存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設(shè)置堆棧指針的指

22、令，因?yàn)殚_機(jī)時(shí)，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開始往后，而08H到1FH這個(gè)區(qū)域正是8031的第二、三、四工作寄存器區(qū)，經(jīng)常要被使用，這會(huì)造成數(shù)據(jù)的混亂。不同作者編寫程序時(shí)，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習(xí)慣問題。當(dāng)設(shè)置好堆棧區(qū)后，并不意味著該區(qū)域成為一種專用內(nèi)存，它還是可以象普通內(nèi)存區(qū)域一樣使用，只是一般情況下編程者不會(huì)把它當(dāng)成普通內(nèi)存用了。 五、單片機(jī)的開發(fā)過程： 　　這里所說的開發(fā)過程并不是一般書中所說的從任務(wù)分析開始，我們假設(shè)已設(shè)計(jì)并制作好硬件，下面就是編寫軟件的工作。在編寫軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實(shí)上這些常數(shù)、地址在設(shè)計(jì)階段已被直接或間接地

23、確定下來了。如當(dāng)某器件的連線設(shè)計(jì)好后，其地址也就被確定了，當(dāng)器件的功能被確定下來后，其控制字也就被確定了。然后用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟件，編寫好后，用編譯器對(duì)源程序文件編譯，查錯(cuò)，直到?jīng)]有語法錯(cuò)誤，除了極簡單的程序外，一般應(yīng)用仿真機(jī)對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，直到程序運(yùn)行正確為止。運(yùn)行正確后，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯后，生成了擴(kuò)展名為HEX的目標(biāo)文件，一般編程器能夠識(shí)別這種格式的文件，只要將此文件調(diào)入即可寫片。在此，為使大家對(duì)整個(gè)過程有個(gè)認(rèn)識(shí)，舉一例說明： 　　 單片機(jī)試驗(yàn)板 ORG 0000H 　　LJMP START 　　ORG

24、040H 　　START： 　　MOV SP，#5FH ;設(shè)堆棧 　　LOOP： 　　NOP 　　LJMP LOOP ；循環(huán) 　　END ；結(jié)束 [編輯本段] 單片機(jī)學(xué)習(xí) 　　目前，很多人對(duì)匯編語言并不認(rèn)可?？梢哉f，掌握用C語言單片機(jī)編程很重要，可以大大提高開發(fā)的效率。不過初學(xué)者可以不了解單片機(jī)的匯編語言，但一定要了解單片機(jī)具體性能和特點(diǎn)，不然在單片機(jī)領(lǐng)域是比較致命的。如果不考慮單片機(jī)硬件資源，在KEIL中用C胡亂編程，結(jié)果只能是出了問題無法解決！可以肯定的說，最好的C語言單片機(jī)工程師都是從匯編走出來的編程者因?yàn)閱纹瑱C(jī)的C語言雖然是高級(jí)語言，但是它不同于臺(tái)式機(jī)個(gè)

25、人電腦上的VC++什么的單片機(jī)的硬件資源不是非常強(qiáng)大，不同于我們用VC、VB等高級(jí)語言在臺(tái)式PC上寫程序畢竟臺(tái)式電腦的硬件非常強(qiáng)大，所以才可以不考慮硬件資源的問題。還有就是在單片機(jī)編程中C語言雖然編程方便，便于人們閱讀，但是在執(zhí)行效率上是要比匯編語言低10%到20%，所以用什么語言編寫程序是要看具體用在什么場(chǎng)合下?？偟膩碚f做單片機(jī)編程要靈活使用匯編語言與C語言，讓單片機(jī)的強(qiáng)大功能以最高是效率展示給用戶。 　　以8051單片機(jī)為例講解單片機(jī)的引腳及相關(guān)功能; 　　《單片機(jī)引腳圖》 　　40個(gè)引腳按引腳功能大致可分為4個(gè)種類：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。 　?、?電源: 　　

26、⑴ VCC - 芯片電源，接+5V； 　?、?VSS - 接地端； 　　注：用萬用表測(cè)試單片機(jī)引腳電壓一般為0v或者5v，這是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。但有時(shí)候在單片機(jī)程序正在工作時(shí)候測(cè)試結(jié)果并不是這個(gè)值而是介于0v-5v之間，其實(shí)這是萬用表的響應(yīng)速度沒這么快而已，在某一個(gè)瞬間單片機(jī)引腳電壓仍保持在0v或者5v。 　?、?時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 　?、?控制線:控制線共有4根， 　?、?ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖 　　① ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 　　② PROG功能：片內(nèi)有EPROM

27、的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 　?、?PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。 　?、?RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 　?、?RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 　?、?VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 　?、?EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 　?、?EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 　?、?Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 　?、?I/O線 　　80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。 　　P3口還具有第二功能，用

28、于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線） 　　5. P3口第二功能 　　P30 RXD 串行輸入口 　　P31 TXD 串行輸出口 　　P32 INT0 外部中斷0（低電平有效） 　　P33 INT1 外部中斷1（低電平有效） 　　P34 T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器0 　　P35 T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器1 　　P36 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通（低電平有效） 　　P37 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（低電平有效） [編輯本段] 單片機(jī)指令功能一覽表 一、傳送操作 　　助記符 代碼 說明 　　MOV A,Rn E8~EF 寄存器A 　　MOV A,direc

29、t E5 dircet 直接字節(jié)送A 　　MOV A,@Ri ER~E7 間接RAM送A 　　MOV A,#data 74 data 立即數(shù)送A 　　MOV Rn,A F8~FF A送寄存器 　　MOV Rn,dircet A8~AF dircet 直接字節(jié)送寄存器 　　MOV Rn,#data 78~7F data 立即數(shù)送寄存器 　　MOV dircet,A F5 dircet A送直接字節(jié) 　　MOV dircet,Rn 88~8F dircet 寄存器送直接字節(jié) 　　MOV dircet1,dircet2 85 dircet1 dircet2 直接字節(jié)送

30、直接字節(jié) 　　MOV dircet,@Ro 86~87 間接RAM送直接字節(jié) 　　MOV dircet,#data 75 dircet data 立即數(shù)送直接字節(jié) 　　MOV @Ri,A F6~F7 A送間接RAM 　　MOV @Ri,#data 76~77 data 直接字節(jié)送間接RAM 　　MOV @Ri,#data 76~77 data 立即數(shù)送間接RAM 　　MOV DPTR,#data16 90 data 15~8 16位常數(shù)送數(shù)據(jù)指針 　　data7~0 　　MOVC A,@A+DPTR 93 由((A)+(DPTR))尋址的程序存貯 　　器字節(jié)

31、選A 　　MOVC A,@A+PC 83 由((A)+(PC))；尋址的程序存貯器字節(jié)送A 　　MOVX A,@Ri E2~E3 送外部數(shù)據(jù)（8位地址）送A 　　MOVX A,@DPTR E0 送外部數(shù)據(jù)（16位地址）送A 　　MOVX @Ri,A F2~F3 A送外部數(shù)據(jù)（8位地址） 　　MOVX @DPTR,A F0 A送外部數(shù)據(jù)（16位地址） 　　PUSH dircet C0 dircet 直接字節(jié)進(jìn)棧，SP加1 　　POP dircet D0 dircet 直接字節(jié)退棧，SP減1 　　XCH A,Rn C8~CF 交換A和寄存器 　　XCH A,di

32、rcet C5 dircet 交換A和直接字節(jié) 　　XCH A,@Ri C6~C7 交換A和間接RAM 　　XCH A,@Ri D6~D7 交換A和間接RAM的低位 　　SWAP A C4 二、算術(shù)操作 　?。ˋ的二個(gè)半字節(jié)交換） 　　ADD A,Rn 28~2F 寄存器加到A 　　ADD A,dircet 25 dircet 直接字節(jié)加到A 　　ADD A,@Ri 26~27 間接RAM加到A 　　ADD A,#data 24data 立即數(shù)加到A 　　ADD A,Rn 38~3F 寄存器和進(jìn)位位加到A 　　ADD A,dircet 35dircet

33、 直接字節(jié)和進(jìn)位位加到A 　　ADD A,@Ri 36~37 間接字節(jié)和進(jìn)位位加到A 　　ADD A,data 34 data 立即數(shù)和進(jìn)位位加到A 　　ADD A,Rn 98~9F A減去寄存器和進(jìn)位位 　　ADD A,dircet 95 dircet A減去直接字節(jié)和進(jìn)位位 　　ADD A,@Ri 36~37 間接RAM和進(jìn)位位加到A 　　ADD A,data 34 data 立即數(shù)和進(jìn)位位加到A 　　SUBB A,Rn 98~9F A減去寄存器和進(jìn)位位 　　SUBB A,dircet 95 dircet A減去直接字節(jié)和進(jìn)位位 　　SUBB A,@Ri

34、 96~97 A減去間接RAM和進(jìn)位位 　　SUBB A,#data 94 data A減去立即數(shù)和進(jìn)位位 　　INC A 04 A加1 　　INC Rn 08~0F 寄存器加1 　　INC dircet 05 dircet 直接字節(jié)加1 　　INC @Ri 06~07 間接RAM加1 　　DEC A 14 A減1 　　DEC Rn 18~1F 寄存器減1 　　DEC dircet 15 dircet 直接字節(jié)減1 　　DEC @Ri 16~17 間接RAM減1 　　INC DPTR A3 數(shù)據(jù)指針加1 　　MUL AB A4 A乘以B 　　DI

35、V AB 84 A除以B 　　DA A D4 A的十進(jìn)制加法調(diào)整 三、邏輯操作 　　ANL A,Rn 58~5F 寄存器“與”到A 　　ANL A,dircet 55 dircet 直接字節(jié)“與”到A 　　ANL A,@Ri 56~57 間接RAm“與”到A 　　ANL A,#data 54 data 立即數(shù)“與”到A 　　ANL dircet A 52 dircet A“與”到直接字節(jié) 　　ANL dircet,#data 53 dircet data 立即數(shù)“與”到直接字節(jié) 　　ORL A,Rn 48~4F 寄存器“或”到A 　　ORL A,dirce

36、t 45 dircet 直接字節(jié)“或”到A 　　ORL A,@Ri 46~47 間接RAM“或”到A 　　ORL A,#data 44 data 立即數(shù)“或”到A 　　ORL dircet,A 42 dircet A“或”到直接字節(jié) 　　ORL dircet,#data 43 dircet data 立即數(shù)“或”到直接字節(jié) 　　XRL A,Rn 68~6F 寄存器“異或”到A 　　XRL A,dircet 65 dircet 直接字節(jié)“異或”到A 　　XRL A,@Ri 66~67 間接RAM“異或”到A 　　XRL A,#data 64 data 立即數(shù)“異或

37、”到A 　　XRL dircet A 62 dircet A“異或”到直接字節(jié) 　　XRL dircet,#data 63 dircet data 立即數(shù)“異或”到直接字節(jié) 　　CLR A E4 清零 　　CPL A F4 A取反 　　RL A 23 A左環(huán)移 　　RLC A 33 A通過進(jìn)位左環(huán)移 　　RR A 03 A右環(huán)移 　　RRC A 13 A通過進(jìn)位右環(huán)移 四、控制程序轉(zhuǎn)移 　　ACALL addr 11 *1 addr(a7~a0) 絕對(duì)子程序調(diào)用 　　LCALL addr 16 12 addr(15~8) 長子程序調(diào)用 　　addr

38、(7~0) 　　RET 22 子程序調(diào)用返回 　　RETI addr 11 32 中斷調(diào)用返回 　　AJMP addr 11 △1 addr(a7~a6) 絕對(duì)轉(zhuǎn)移 　　LJMP addr 16 02addr(15~8) 長轉(zhuǎn)移 　　addr(7~0) 　　SJMP rel 80 rel 短轉(zhuǎn)移，相對(duì)轉(zhuǎn)移 　　JMP @A+DPTR 73 相對(duì)于DPTR間接轉(zhuǎn)移 　　JZ rel 60 rel A為零轉(zhuǎn)移 　　JNZ rel 70 rel A為零轉(zhuǎn)移 　　CJNE A,dircet,rel B5 dircet rel 直接字節(jié)與A比較，不等則轉(zhuǎn)移 　

39、　CJNE A,#data,rel B4 data rel 立即數(shù)與A比較，不等則轉(zhuǎn)移 　　CJNE A,Rn,#data,rel B8~BF data rel 立即數(shù)與寄存器比較，不等則轉(zhuǎn)移 　　CJNE @Ri,#data,rel B6~B7 data rel 立即數(shù)與間接RAM比較，不等則轉(zhuǎn)移 　　DJNZ Rn,rel D8~DF rel 寄存器減1，不為零則轉(zhuǎn)移 　　DJNZ dircet,rel B5 dircet rel 直接字節(jié)減1，不為零則轉(zhuǎn)移 　　NOP 00 空操作 　　*=a10a9a8l 　　△=a10a9a80 五、布爾變量操作 　

40、　CLR C C3 清零進(jìn)位 　　CLR bit C2 清零直接位 　　SETB C D3 置位進(jìn)位 　　SETB bit D2 置位直接位 　　CPL C B3 進(jìn)位取反 　　CPL bit B2 直接位取反 　　ANL C,bit 82 dit 直接數(shù)“與”到進(jìn)位 　　ANL C,/bit B0 直接位的反“與”到進(jìn)位 　　ORL C,bit 72 bit 直接位“或”到進(jìn)位 　　ORL C,/bit A0 bit 直接位的反“或”到進(jìn)位 　　MOV C,bit A2 bit 直接位送進(jìn)位 　　MOV bit,C 92 bit 進(jìn)位送直接位

41、　　JC rel 40 rel 進(jìn)位位為1轉(zhuǎn)移 　　JNC rel 50 rel 進(jìn)位位為0轉(zhuǎn)移 　　JB bit,rel 20 bit rel 直接位為1相對(duì)轉(zhuǎn)移 　　JNB bit,rel 30 bit rel 直接位為0相對(duì)轉(zhuǎn)移 　　JBC bit,rel 10 bit rel 直接位為1相對(duì)轉(zhuǎn)移，然后清零該位 [編輯本段] 常用單片機(jī)芯片簡介 　　 STC單片機(jī) 　　STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核,是新一代增強(qiáng)型單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快8~12倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號(hào),加密性好，抗干擾強(qiáng). 　　 P

42、IC單片機(jī)： 　　是MICROCHIP公司的產(chǎn)品,其突出的特點(diǎn)是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強(qiáng)的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲(chǔ)器的芯片. 　　 EMC單片機(jī)： 　　是臺(tái)灣義隆公司的產(chǎn)品,有很大一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對(duì)比PIC的多,價(jià)格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差. 　　 ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī))： 　　ATMEl公司的8位單片機(jī)有AT89、AT90兩個(gè)系列,AT89系列是8位Flash單片機(jī),與8051系列單片機(jī)相兼容,靜態(tài)時(shí)鐘模式;AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜

43、態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī),也叫AVR單片機(jī). 　　 PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī))： 　　PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī),嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求. 　　 HOLTEK單片機(jī)： 　　臺(tái)灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī),價(jià)格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費(fèi)類產(chǎn)品. 　　 TI公司單片機(jī)(51單片機(jī))： 　　德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機(jī).TMS370系列單片機(jī)是8位CMOS單片機(jī),具有多種

44、存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式,適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合;MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī),特別適用于要求功耗低的場(chǎng)合 　　 松翰單片機(jī)（SONIX）： 　　是臺(tái)灣松翰公司的單片，大多為8位機(jī)，有一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容，價(jià)格便宜，系統(tǒng)時(shí)鐘分頻可選項(xiàng)較多，有PMW ADC 內(nèi)振 內(nèi)部雜訊濾波。缺點(diǎn)RAM空間過小，抗干擾較好。 [編輯本段] 從無線電世界到單片機(jī)世界 　　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)中的無線電時(shí)代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代?，F(xiàn)代

45、電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(簡稱嵌入式系統(tǒng))，而單片機(jī)是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。 　　　一、 無線電世界造就了幾代英才 　　在20世紀(jì)五六十年代，最具代表的先進(jìn)的電子技術(shù)就是無線電技術(shù)，包括無線電廣播、收音、無線通信(電報(bào))、業(yè)余無線電臺(tái)、無線電定位、導(dǎo)航等遙測(cè)、遙控、遙信技術(shù)。早期就是這些電子技術(shù)帶領(lǐng)著許多青少年步入了奇妙的電子世界，無線電技術(shù)展示了當(dāng)時(shí)科技生活美妙的前景。電子科學(xué)開始形成了一門新興學(xué)科。無線電電子學(xué)、無線通信開始了電子世界的歷程。 　　無線電技術(shù)不僅成為了當(dāng)時(shí)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的代表，而且從普及到專業(yè)的科學(xué)領(lǐng)域，吸引了廣大青少年，并使他們從中找到

46、了無窮的樂趣。從床頭的礦石收音機(jī)到超外差收音機(jī)；從無線電發(fā)報(bào)到業(yè)余無線電臺(tái)；從電話、電鈴到無線電操縱模型。無線電技術(shù)成為當(dāng)時(shí)青少年科普、科技教育最普及、最廣泛的內(nèi)容。至今，許多老一輩的工程師、專家、教授當(dāng)年都是無線電愛好者。無線電技術(shù)的無窮樂趣、無線電技術(shù)的全面訓(xùn)練，從電子學(xué)基本原理、電子元器件基礎(chǔ)到無線電遙控、遙測(cè)、遙信電子系統(tǒng)制作，培養(yǎng)出了幾代科技英才。 　　　二、 從無線電時(shí)代到電子技術(shù)普及時(shí)代 　　早期的無線電技術(shù)推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展，其中最主要的是真空管電子技術(shù)向半導(dǎo)體電子技術(shù)的發(fā)展。半導(dǎo)體電子技術(shù)使有源器件實(shí)現(xiàn)了微小型化和低成本，使無線電技術(shù)有了更大普及和創(chuàng)新，并大大地開闊

47、了許多非無線電的控制領(lǐng)域。 　　半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致集成電路器件的產(chǎn)生，形成了近代電子技術(shù)的飛躍，電子技術(shù)從分立器件時(shí)代走進(jìn)了電路集成時(shí)代。電子設(shè)計(jì)工程師不再用分立的電子元器件設(shè)計(jì)電路單元，而直接選擇集成化的電路單元器件構(gòu)成系統(tǒng)。他們從電路單元設(shè)計(jì)中解放出來，致力于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大大地解放了科技生產(chǎn)力，促進(jìn)了電子系統(tǒng)更大范圍的普及。 　　半導(dǎo)體集成電路首先在基本數(shù)字邏輯電路上取得突破。大量數(shù)字邏輯電路，如門電路、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、移位寄存器以及模擬開關(guān)、比較器等，為電子數(shù)字控制提供了極佳的條件，使傳統(tǒng)的機(jī)械控制轉(zhuǎn)向電子控制。功率電子器件以及傳感技術(shù)的發(fā)展使原先以無線電為中心的電子技術(shù)開始轉(zhuǎn)向工

48、程領(lǐng)域中的機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字控制，檢測(cè)領(lǐng)域中的信息采集，運(yùn)動(dòng)機(jī)械對(duì)象的電氣伺服驅(qū)動(dòng)控制。 　　半導(dǎo)體及其集成電路技術(shù)將我們帶入了一個(gè)電子技術(shù)普及時(shí)代，無線電技術(shù)成為電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)部分。 　　進(jìn)入20世紀(jì)70年代，大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，促進(jìn)了常規(guī)的電子電路單元的專用電子系統(tǒng)發(fā)展。許多專用電子系統(tǒng)單元變成了集成化器件，如收音機(jī)、電子鐘、計(jì)算器等，在這些領(lǐng)域的電子工程師從電路、系統(tǒng)的精心設(shè)計(jì)、調(diào)試轉(zhuǎn)變?yōu)槠骷x擇、外圍器件適配工作。電子技術(shù)發(fā)展了，電子產(chǎn)品豐富了，電子工程師的難度減少了，但與此同時(shí)，無線電技術(shù)、電子技術(shù)的魅力卻削弱了。半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展使經(jīng)典電子系統(tǒng)日趨完善，留在大規(guī)模集成

49、電路以外的電子技術(shù)日益減少，電子技術(shù)沒有了往昔無線電時(shí)代的無窮樂趣和全面的工程訓(xùn)練。 　　　三、 從經(jīng)典電子技術(shù)時(shí)代到現(xiàn)代電子技術(shù)時(shí)代 　　進(jìn)入20世紀(jì)80年代，世紀(jì)經(jīng)濟(jì)中最重要的變革是計(jì)算機(jī)的產(chǎn)業(yè)革命。而計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)革命的最重要標(biāo)志則是計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用的誕生。近代電子計(jì)算機(jī)是應(yīng)數(shù)值計(jì)算要求誕生的。在很長的時(shí)間內(nèi)，電子計(jì)算機(jī)都是以發(fā)展海量數(shù)值計(jì)算為己任。但是電子計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出的邏輯運(yùn)算、處理、控制能力，吸引了電子控制領(lǐng)域的專家，他們要求發(fā)展能滿足控制對(duì)象要求，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如果將滿足海量數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，那么則可把嵌入到對(duì)象體系(如艦船、飛機(jī)、機(jī)車等)中

50、的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱作嵌入式計(jì)算機(jī)。顯而易見，兩者的技術(shù)發(fā)展方向是不同的。前者要求海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、吞吐、高速數(shù)據(jù)處理分析及傳輸；而后者要求在對(duì)象環(huán)境中可靠運(yùn)行，對(duì)外部物理參數(shù)的高速采集、邏輯分析處理和對(duì)外部對(duì)象的快速控制等。早期人們將通用計(jì)算機(jī)加上數(shù)據(jù)采集單元、輸出驅(qū)動(dòng)電路勉為其難地構(gòu)成一個(gè)熱處理爐的溫控系統(tǒng)。這樣的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可能為大多數(shù)電子系統(tǒng)采用，而且要使通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)滿足嵌入式應(yīng)用要求，必然影響高速數(shù)值處理技術(shù)的發(fā)展。為了解決計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的矛盾，在20世紀(jì)70年代，半導(dǎo)體專家另辟蹊徑，完全按照電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用要求，將一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的基本系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，形成了早期的單片機(jī)(

51、Single Chip Microcomputer)。單片機(jī)問世后，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中開始出現(xiàn)了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的兩大分支。此后，無論是嵌入式系統(tǒng)，還是通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都得到了飛速的發(fā)展。 　　早期雖然有通用計(jì)算機(jī)改裝而成的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而真正意義上的嵌入式系統(tǒng)始于單片機(jī)的出現(xiàn)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)是專門為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的，單片機(jī)只能實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。單片機(jī)能最好地滿足嵌入式應(yīng)用的環(huán)境要求，例如，芯片級(jí)的物理空間、大規(guī)模集成電路的低價(jià)位、良好的外圍接口總線和突出控制功能的指令系統(tǒng)。 　　單片機(jī)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)核，嵌入到電子系統(tǒng)中，為電子系統(tǒng)智能化奠定了基礎(chǔ)。因此，當(dāng)前單片機(jī)在電子系統(tǒng)中的廣泛

52、使用，使經(jīng)典電子系統(tǒng)迅速過渡到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)。 　　　四、 單片機(jī)開創(chuàng)了現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代 　　1單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng) 　　嵌入式系統(tǒng)源于計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用，早期嵌入式系統(tǒng)為通用計(jì)算機(jī)經(jīng)改裝后嵌入到對(duì)象體系中的各種電子系統(tǒng)，如艦船的自動(dòng)駕駛儀，輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)首先是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其次它被嵌入到對(duì)象體系中、在對(duì)象體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)象要求的數(shù)據(jù)采集、處理、狀態(tài)顯示、輸出控制等功能，由于嵌入在對(duì)象體系中，嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)沒有計(jì)算機(jī)的獨(dú)立形式及功能。單片機(jī)完全是按照嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的，因此單片機(jī)是最典型的嵌入式系統(tǒng)。早期的單片機(jī)只是按嵌入式應(yīng)用技術(shù)要求設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)單芯片集成，故

53、名單片機(jī)。隨后，單片機(jī)為滿足嵌入式應(yīng)用要求不斷增強(qiáng)其控制功能與外圍接口功能，尤其是突出控制功能，因此國際上已將單片機(jī)正名為微控制器(MCU，Microcontroller Unit)。 　　2單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代電子系統(tǒng)將成為主流電子系統(tǒng) 　　單片機(jī)是器件級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它可以嵌入到任何對(duì)象體系中去，實(shí)現(xiàn)智能化控制。小到微型機(jī)械，如手表、助聽器。集成器件級(jí)的低價(jià)位，低到幾元、十幾元，足以使單片機(jī)普及到許多民用家電、電子玩具中去。單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代電子系統(tǒng)已深入到各家各戶，正改變我們的生活，如家庭中的音響、電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐、電話、防盜系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)等。單片機(jī)革新了原有電子系統(tǒng)，如微波爐采用單

54、片機(jī)控制后，可方便地進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)置、程序記憶、功率控制；空調(diào)機(jī)采用單片機(jī)后不但遙控參數(shù)設(shè)置方便，運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)變換，還可實(shí)現(xiàn)變頻控制。目前許多家用電器如VCD、DVD只有單片機(jī)出現(xiàn)后才可能實(shí)現(xiàn)其功能。 　　3嵌入式系統(tǒng)帶動(dòng)了整個(gè)電子產(chǎn)業(yè) 　　目前電子元器件產(chǎn)業(yè)除了微處理器、嵌入式系統(tǒng)器件外，大多是圍繞現(xiàn)代電子系統(tǒng)配套的元器件產(chǎn)業(yè)，例如滿足人機(jī)交互用的按鍵，LED/LCD顯示驅(qū)動(dòng)、LED/LCD顯示單元、語音集成器件等，滿足數(shù)據(jù)采集通道要求的數(shù)字傳感器、ADC、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊等，滿足伺服驅(qū)動(dòng)控制的DAC、固體繼電器、步進(jìn)電機(jī)控制器、變頻控制單元等，滿足通信要求的各種總線驅(qū)動(dòng)器、電

55、平轉(zhuǎn)換器等。 　　世界電子元器件在嵌入式系統(tǒng)帶動(dòng)下，沿著充分滿足嵌入式應(yīng)用的現(xiàn)代電子系統(tǒng)要求發(fā)展。這就使原來經(jīng)典電子系統(tǒng)的天地愈來愈小。電子系統(tǒng)中的各類從業(yè)人員應(yīng)盡早轉(zhuǎn)向現(xiàn)代電子系統(tǒng)的康莊大道。 　　　五、單片機(jī)將造就新一代電子精英 　　如果說五十年代起，無線電世界造就了幾代精英，那么當(dāng)今的單片機(jī)世界將會(huì)造就出新一代電子精英。 　　　1單片機(jī)帶你進(jìn)入智能化電子領(lǐng)域 　　若將經(jīng)典電子系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)僵死的電子系統(tǒng)，那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個(gè)具有“生命”的電子系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予電子系統(tǒng)“身軀”，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用程序賦予其“生命”。例如，在設(shè)計(jì)智能化儀器顯示

56、器的顯示功能時(shí)，可在開機(jī)時(shí)顯示系統(tǒng)自檢結(jié)果，未進(jìn)入工作時(shí)顯示各種待機(jī)狀態(tài)，儀器運(yùn)行時(shí)顯示運(yùn)行過程，工作結(jié)束后可顯示當(dāng)前結(jié)果、自檢結(jié)果、原始數(shù)據(jù)、各種處理報(bào)表等。在無人值守時(shí)，可給定各種自動(dòng)運(yùn)行功能。 　　電子系統(tǒng)的智能化為無止境境界，常常不需硬件資源的增添就能實(shí)現(xiàn)各種翻新功能。這也是當(dāng)前許多家用電器功能大量增設(shè)的因素之一。 　　　2單片機(jī)帶你進(jìn)入計(jì)算機(jī)工控領(lǐng)域 　　21世紀(jì)是全人類進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代的世紀(jì)，許多人不是在制造計(jì)算機(jī)便是在使用計(jì)算機(jī)。在使用計(jì)算機(jī)的人們中，只有從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的人才真正地進(jìn)入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部軟、硬件體系中，才能真正領(lǐng)會(huì)計(jì)算機(jī)的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計(jì)的

57、知識(shí)。從學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)入手是當(dāng)今培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟、硬件技術(shù)人才的最佳道路之一。 　　3單片機(jī)帶你進(jìn)入最具魅力的電子世界 　　獨(dú)具魅力的單片機(jī)能使你體會(huì)到電腦的真諦，你可以用單片機(jī)親自動(dòng)手設(shè)計(jì)智能玩具，可以設(shè)計(jì)不同的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能。既有硬件制作又有軟件設(shè)計(jì)，既動(dòng)腦、又動(dòng)手。初級(jí)水平可開發(fā)智能玩具，用宏指令編程。中級(jí)水平可開發(fā)一些智能控制器，如電腦鼠、智能車、各種遙控模型。高級(jí)水平可開發(fā)機(jī)器人，如機(jī)器人足球賽，開發(fā)工業(yè)控制單元，網(wǎng)絡(luò)通信等，并用匯編語言或高級(jí)語言設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。圍繞單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)形成的電子產(chǎn)業(yè)的未來，將會(huì)為電子愛好者提供廣闊的天地，一個(gè)比當(dāng)年無線電世界更廣闊、

58、更豐富、更持久、更具魅力的電子世界。投身到單片機(jī)世界來，將使你一生受益。 [編輯本段] 單片機(jī)攻擊技術(shù) 　　目前，攻擊單片機(jī)主要有四種技術(shù)，分別是： 　　 （１）軟件攻擊 　　該技術(shù)通常使用處理器通信接口并利用協(xié)議、加密算法或這些算法中的安全漏洞來進(jìn)行攻擊。軟件攻擊取得成功的一個(gè)典型事例是對(duì)早期ＡＴＭＥＬ ＡＴ８９Ｃ 系列單片機(jī)的攻擊。攻擊者利用了該系列單片機(jī)擦除操作時(shí)序設(shè)計(jì)上的漏洞，使用自編程序在擦除加密鎖定位后，停止下一步擦除片內(nèi)程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的操作，從而使加過密的單片機(jī)變成沒加密的單片機(jī)，然后利用編程器讀出片內(nèi)程序。 　　 （２） 電子探測(cè)攻擊 　　該技術(shù)通常以高

59、時(shí)間分辨率來監(jiān)控處理器在正常操作時(shí)所有電源和接口連接的模擬特性，并通過監(jiān)控它的電磁輻射特性來實(shí)施攻擊。因?yàn)閱纹瑱C(jī)是一個(gè)活動(dòng)的電子器件，當(dāng)它執(zhí)行不同的指令時(shí)，對(duì)應(yīng)的電源功率消耗也相應(yīng)變化。這樣通過使用特殊的電子測(cè)量儀器和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法分析和檢測(cè)這些變化，即可獲取單片機(jī)中的特定關(guān)鍵信息。 　　 （３）過錯(cuò)產(chǎn)生技術(shù) 　　該技術(shù)使用異常工作條件來使處理器出錯(cuò)，然后提供額外的訪問來進(jìn)行攻擊。使用最廣泛的過錯(cuò)產(chǎn)生攻擊手段包括電壓沖擊和時(shí)鐘沖擊。低電壓和高電壓攻擊可用來禁止保護(hù)電路工作或強(qiáng)制處理器執(zhí)行錯(cuò)誤操作。時(shí)鐘瞬態(tài)跳變也許會(huì)復(fù)位保護(hù)電路而不會(huì)破壞受保護(hù)信息。電源和時(shí)鐘瞬態(tài)跳變可以在某些處理器中影響

60、單條指令的解碼和執(zhí)行。 　　 （４）探針技術(shù) 　　該技術(shù)是直接暴露芯片內(nèi)部連線，然后觀察、操控、干擾單片機(jī)以達(dá)到攻擊目的。為了方便起見，人們將以上四種攻擊技術(shù)分成兩類，一類是侵入型攻擊（物理攻擊），這類攻擊需要破壞封裝，然后借助半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備、顯微鏡和微定位器，在專門的實(shí)驗(yàn)室花上幾小時(shí)甚至幾周時(shí)間才能完成。所有的微探針技術(shù)都屬于侵入型攻擊。另外三種方法屬于非侵入型攻擊，被攻擊的單片機(jī)不會(huì)被物理損壞。在某些場(chǎng)合非侵入型攻擊是特別危險(xiǎn)的，但是因?yàn)榉乔秩胄凸羲柙O(shè)備通?？梢宰灾坪蜕?jí)，因此非常廉價(jià)。 　　大部分非侵入型攻擊需要攻擊者具備良好的處理器知識(shí)和軟件知識(shí)。與之相反，侵入型的探針

61、攻擊則不需要太多的初始知識(shí)，而且通?？捎靡徽紫嗨频募夹g(shù)對(duì)付寬范圍的產(chǎn)品。 [編輯本段] 單片機(jī)侵入型攻擊的一般過程 　　侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝。有兩種方法可以達(dá)到這一目的：第一種是完全溶解掉芯片封裝，暴露金屬連線。第二種是只移掉硅核上面的塑料封裝。第一種方法需要將芯片綁定到測(cè)試夾具上，借助綁定臺(tái)來操作。第二種方法除了需要具備攻擊者一定的知識(shí)和必要的技能外，還需要個(gè)人的智慧和耐心，但操作起來相對(duì)比較方便。 　　芯片上面的塑料可以用小刀揭開，芯片周圍的環(huán)氧樹脂可以用濃硝酸腐蝕掉。熱的濃硝酸會(huì)溶解掉芯片封裝而不會(huì)影響芯片及連線。該過程一般在非常干燥的條件下進(jìn)行，因?yàn)樗拇嬖诳?/p>

62、能會(huì)侵蝕已暴露的鋁線連接。 　　接著在超聲池里先用丙酮清洗該芯片以除去殘余硝酸，然后用清水清洗以除去鹽分并干燥。沒有超聲池，一般就跳過這一步。這種情況下，芯片表面會(huì)有點(diǎn)臟，但是不太影響紫外光對(duì)芯片的操作效果。最后一步是尋找保護(hù)熔絲的位置并將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下。一般用一臺(tái)放大倍數(shù)至少１００倍的顯微鏡，從編程電壓輸入腳的連線跟蹤進(jìn)去，來尋找保護(hù)熔絲。若沒有顯微鏡，則采用將芯片的不同部分暴露到紫外光下并觀察結(jié)果的方式進(jìn)行簡單的搜索。操作時(shí)應(yīng)用不透明的紙片覆蓋芯片以保護(hù)程序存儲(chǔ)器不被紫外光擦除。將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下５～１０分鐘就能破壞掉保護(hù)位的保護(hù)作用，之后，使用簡單的編程器就可直接讀出程

63、序存儲(chǔ)器的內(nèi)容。 　　對(duì)于使用了防護(hù)層來保護(hù)ＥＥＰＲＯＭ單元的單片機(jī)來說，使用紫外光復(fù)位保護(hù)電路是不可行的。對(duì)于這種類型的單片機(jī)，一般使用微探針技術(shù)來讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容。在芯片封裝打開后，將芯片置于顯微鏡下就能夠很容易的找到從存儲(chǔ)器連到電路其它部分的數(shù)據(jù)總線。 　　由于某種原因，芯片鎖定位在編程模式下并不鎖定對(duì)存儲(chǔ)器的訪問。利用這一缺陷將探針放在數(shù)據(jù)線的上面就能讀到所有想要的數(shù)據(jù)。在編程模式下，重啟讀過程并連接探針到另外的數(shù)據(jù)線上就可以讀出程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的所有信息。 　　還有一種可能的攻擊手段是借助顯微鏡和激光切割機(jī)等設(shè)備來尋找保護(hù)熔絲，從而尋查和這部分電路相聯(lián)系的所有信號(hào)線。由于

64、設(shè)計(jì)有缺陷，因此，只要切斷從保護(hù)熔絲到其它電路的某一根信號(hào)線，就能禁止整個(gè)保護(hù)功能。由于某種原因，這根線離其它的線非常遠(yuǎn)，所以使用激光切割機(jī)完全可以切斷這根線而不影響臨近線。這樣，使用簡單的編程器就能直接讀出程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容。 　　雖然大多數(shù)普通單片機(jī)都具有熔絲燒斷保護(hù)單片機(jī)內(nèi)代碼的功能，但由于通用低檔的單片機(jī)并非定位于制作安全類產(chǎn)品，因此，它們往往沒有提供有針對(duì)性的防范措施且安全級(jí)別較低。加上單片機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合廣泛，銷售量大，廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁，大量技術(shù)資料外瀉，使得利用該類芯片的設(shè)計(jì)漏洞和廠商的測(cè)試接口，并通過修改熔絲保護(hù)位等侵入型攻擊或非侵入型攻擊手段來讀取單片機(jī)的內(nèi)部程序變得比較容易。