水电之家讯：什么是单片机?

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。在一块小芯片上有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统。目前大部分还会具有外存。同时还集成了通信接口、定时器、实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统称之为偏上系统，在一块芯片内可以集成声音、图像、网络、数模转换等复杂的输入输出系统。在通用微机中央处理器基础上，将输入/输出（I/O)接口电路、时钟电路以及一定容量的存储器等部件集成在同一芯片上，再加上必要的外围器件，如晶体振荡器，就构成了一个较为完整的计算机硬件系统。由于这类计算机系统的基本部件均集成在同一芯片内，因此被称为单片微控制器（Single-Chip-Micro Controller,简称单片机）或微控制单元（Micro Controller Unit,MCU）.

单片机的分类

（1）按生产厂商分类。美国的英特尔 （Intel）公司、摩托罗拉（Motorola）公司、国家半导体（NS）公司、Atmel公司、微芯片（Microchip）公司、洛克威尔（Rockwell）公司、莫斯特克公司（Mostek）、齐洛格（Zilog）公司、仙童（Fairchid）公司、德州仪器（TI）公司等。日本的电气（NS）公司、东芝（Toshiba）公司、富士通（F）公司、松下公司、日立（Hitachi）公司、日电（NEC）公司、夏普公司等。

（2）根据应用领域来分。

1）工控型/家电型。工控型的单片机主要是面向测控，要求寻址范围大，运算能力强。家电型的单片机要求体积小、价格低，外围器件少，使用方便。

2）总线型/非总线型。总线型单片机是指单片机设有并行总线，用以扩展并行外围器件。非总线型单片机是指单片机通过串行口与外围器件链接，或直接把外围器件、外设接口集成在片内。

3）通用型/专用型。通用型单片机，它的应用范围宽，如Intel公司的MCS-51系列产品8031、8051等通过不同的外围扩展就可以用在不同的设备中。专用型单片机是专门为某一产品设计生产的如电子体温计、计费电度表等。

（3）按字长分

1）4-BIT单片机。4位单片机的控制功能较弱。CPU一次只能处理4位二进制数。这类单片机常用于计算器、各种形态的只能单元以及作为家用电器中的控制器。典型产品有NEC公司的CPD75系列、NS公司的COP400系列、松下公司的MN1400系列、ROC KWELL公司的PPS/1系列、富士通公司的MB88系列、夏普公司的SM系列、Toshiba公司的TMP47系列等。

2）8-BIT单片机。8位单片机的控制功能较强，品种最为齐全。和4位单片机相比，它不仅具有较大的存储容量和寻址范围，而且中断源、并行I/O接口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加，并集成有全双工串行通信接口。在指令系统方面，普遍增设了乘除指令和比较指令。特别是8位机中的高性能增强型单片机，除片内增加了A/D和D/A转换器外，还集成有定时器捕捉/比较寄存器、监视定时器（Watchdog）、总线控制部件和晶体振荡电路等。这类单片机由于其片内资源丰富和功能强大，主要在工业控制、智能仪表、家用电器和办公自动化系统中应用。代表产品有Intel公司的MCS-48系列和MCS-51系列、Microchip公司的PIC16CXX系列和PIC17CXX系列以及PIC1400系列、Motorola的M68HC05系列和M68HC11系列、Zilog公司的Z8系列、飞利浦公司的80C51系列（同MCS-51兼容）、Atmel公司的AT89系列（同MCS-51兼容）、NEC公司的UPD78XX系列等等。

3）16-BIT 单片机。16 位单片机是在1983 年以后发展起来的。这类单片机的特点是：CPU是16 位的，运算速度普遍高于8 位机，有的单片机的寻址能力高达1MB，片内含有A/D 和D/A转换电路，支持高级语言。这类单片机主要用于过程控制、智能仪表、家用电器以及作为计算机外部设备的控制器等。典型产品有Intel 公司的MCS-96/98 系列、Motorola 公司的M68HC16系列、TI公司的MSP430系列等。其中，以MSP430系列最为突出。它集成了较丰富的片内外设：看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A（Timer_A）、定时器B（Timer_B）、串口0、1（US-ART0、1）、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、12C总线直接数据存取（DMA）、端口0（P0）、端口1~6（P1-P6）、基本定时器（Basic Timer）等的一些外围模块。

4）32-BIT 单片机。32位单片机的字长为32位，是单片机的顶级产品，具有极高的运算速度。随着家用电子系统的新发展，32位单片机的市场前景看好。继16位单片机出现后不久，几大公司先后推出了代表当前最高性能和技术水平的32位单片微机系列。32为单片机具有极高的集成度，内部采用新颖的RISC（精简指令系统计算机）结构，CPU可与其他微控制器兼容，主频频率可大33MHz以上，指令系统进一步优化，运算速度可动态改变，设有高级语言编译器，具有性能强大的中断控制系统、定时/时间控制系统、同步/异步通信控制系统。代表产品有Intel公司的MCS-8090系列、Motorola公司的M68300系列、Hitachi公司的Super H（简称SH）系列等。

（4）按制造工艺分

1）HMOS工艺。高密度短沟道MOS工艺，具有高速度、高密度的特点。

2）CHMOS(或HCMOS)工艺。互补的金属氧化物的HMOS工艺，是CMOS和HMOS的结合，具有高密度、高速度、低功耗的特点。Intel公司产品型号中若带有字母"C"，Motorola公司产品型号中若带有字母"HC"或"L"，通常为CHMOS工艺。

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