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单片机原理应用历史芯片等全面中英文翻译论文
单片机概述（51系列的功能与结构）
单片机介绍
单片机也被称为微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。
90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。
随着INTELi960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。
目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端[1]的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。
而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机。
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。
而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。
汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！
单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！
......它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。
单片机芯片
单片机是靠程序运行的，并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！
但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！
只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？
很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？
原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。
一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！
对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。
单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。
一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成。
还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。
顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。
因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。
它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。
现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。
现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。
究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
单片机历史
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
起初模型
1.SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：
不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
嵌入式系统
单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
单片机的应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1.在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2.在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管
3.在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6.在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。
如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。
如：
音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。
在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。
7.单片机在汽车设备领域中的应用
单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
学习应用六大重要部分
单片机学习应用的六大重要部分
一、总线：
我们知道，一个电路总是由元器件通过电线连接而成的，在模拟电路中，连线并不成为一个问题，因为各器件间一般是串行关系，各器件之间的连线并不很多，但计算机电路却不一样，它是以微处理器为核心，各器件都要与微处理器相连，各器件之间的工作必须相互协调，所以需要的连线就很多了，如果仍如同模拟电路一样，在各微处理器和各器件间单独连线，则线的数量将多得惊人，所以在微处理机中引入了总线的概念，各个器件共同享用连线，所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线上，即相当于各个器件并联起来，但仅这样还不行，如果有两个器件同时送出数据，一个为0，一个为1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？
这种情况是不允许的，所以要通过控制线进行控制，使器件分时工作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有多个器件同时接收）。
器件的数据线也就被称为数据总线，器件所有的控制线被称为控制总线。
在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元，这些存储单元要被分配地址，才能使用，分配地址当然也是以电信号的形式给出的，由于存储单元比较多，所以，用于地址分配的线也较多，这些线被称为地址总线。
二、数据、地址、指令：
之所以将这三者放在一起，是因为这三者的本质都是一样的——数字，或者说都是一串‘0’和‘1’组成的序列。
换言之，地址、指令也都是数据。
指令：
由单片机芯片的设计者规定的一种数字，它与我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关系，不可以由单片机的开发者更改。
地址：
是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据，内部单元的地址值已由芯片设计者规定好，不可更改，外部的单元可以由单片机开发者自行决定，但有一些地址单元是一定要有的（详见程序的执行过程）。
三、P0口、P2口和P3的第二功能用法：
初学时往往对P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，认为第二功能和原功能之间要有一个切换的过程，或者说要有一条指令，事实上，各端口的第二功能完全是自动的，不需要用指令来转换。
如P3.6、P3.7分别是WR、RD信号，当微片理机外接RAM或有外部I/O口时，它们被用作第二功能，不能作为通用I/O口使用，只要一微处理机一执行到MOVX指令，就会有相应的信号从P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令说明。
事实上‘不能作为通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是（使用者）‘不会’将其作为通用I/O口使用。
你完全可以在指令中按排一条SETBP3.7的指令，并且当单片机执行到这条指令时，也会使P3.7变为高电平，但使用者不会这么去做，因为这通常会导致系统的崩溃。
四、程序的执行过程：
单片机在通电复位后8051内的程序计数器（PC）中的值为‘0000’，所以程序总是从‘0000’单元开始执行，也就是说：
在系统的ROM中一定要存在‘0000’这个单元，并且在‘0000’单元中存放的一定是一条指令。
五、堆栈：
堆栈是一个区域，是用来存放数据的，这个区域本身没有任何特殊之处，就是内部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用数据的方式，即所谓的‘先进后出，后进先出’，并且堆栈有特殊的数据传输指令，即‘PUSH’和‘POP’，有一个特殊的专为其服务的单元，即堆栈指针SP，每当执一次PUSH指令时，SP就（在原来值的基础上）自动加1，每当执行一次POP指令，SP就（在原来值的基础上）自动减1。
由于SP中的值可以用指令加以改变，所以只要在程序开始阶段更改了SP的值，就可以把堆栈设置在规定的内存单元中，如在程序开始时，用一条MOVSP，#5FH指令，就时把堆栈设置在从内存单元60H开始的单元中。
一般程序的开头总有这么一条设置堆栈指针的指令，因为开机时，SP的初始值为07H，这样就使堆栈从08H单元开始往后，而08H到1FH这个区域正是8031的第二、三、四工作寄存器区，经常要被使用，这会造成数据的混乱。
不同作者编写程序时，初始化堆栈指令也不完全相同，这是作者的习惯问题。
当设置好堆栈区后，并不意味着该区域成为一种专用内存，它还是可以象普通内存区域一样使用，只是一般情况下编程者不会把它当成普通内存用了。
六、51系列单片机的结构功能
结构和功能的监控监-51系列之一--计算机芯片监控监-51名是一幅一个电脑晶片,英特尔公司生产系列.这家公司推出8级一个计算机芯片监控监-51系列之后,于1980年8引入一个计算机芯片监控监,于1976年48系列.。
它属于这一类型很多行一个芯片的电脑芯片都如8051、8031、8751、80c51bh,80c31bh等,其基本组成、性能和基本教学制度,都是一样的.8051每日代表-51系列之一--电脑晶片有一个芯片的计算机系统是由以下几个方面:
（1）18微处理器（CPU）.
（2）在切片数据存储羊（128B/256B）,使用可以不读书不数据写如因经营不中,最后结果要和数据显示等.（3）存储器存储程序/可擦写可编程只读存储器（4KB/8KB）,用于保存程序和数据,初步形成片.但并不存储器/可擦写可编程只读存储器在一些人的电脑芯片,如8031、8032、80c等.（4）经营的84并肩一/四OP0P3接口,每口可以用作介绍,也可以用作输出.（5）两个定时/柜台,每个计时器/柜台可设立和计算的方法,用来计算的外部事件,可以建立成一个时间的方式也可以和根据计算结果或时间实现控制的计算（六）五切断切断源头上控制系统.（七）各一序I/O口UART（异步接收世界/发送（UART））,它是实现一个计算机芯片和一个计算机芯片和通讯系列电脑上使用.（8）强、时钟振荡器电路生产、水晶石英细调需要外部电容.为使振动频率目前最.每上述地区内的数据是通过加入单片机.
其中,CPU的核心是一个电脑芯片,它是计算机和指挥控制中心等部分组成,运算器和控制等.运算器的可携带8人计算a经营单位的经营逻辑,其中,1temporarilies存储装置8、暂时贮存器2、8的行政协调会累积装置、B、注册登记程序国有PSW等.累积计200人,行政协调委员会结束对进入检查.暂时运作往往是来自一店经营者,这是经营下去,使计暂时经营成果和行政协调会.此外,行政协调会经常被视为转运站,在8051年的数据传输.一般微处理器一样,是繁忙登记.帮助大家,表示了赞同的命令.控制程序包括柜台命令详解,振荡器电路和时间等.程序相当于16.这是一个字节地址位的程序,其实,内容是未来IA将进行PC.修改的内容,它可以改变方向,进行程序.在8051电路动摇一个电脑芯片、石英晶体外,只需要相当频繁调整电容,其范围是12mhz的频率1.2mhz.这一脉冲信号,作为8051年工作的基本节拍,即单位时间内的最低.8051年是计算机一样,在和谐的工作基本控制打,就像打了一个乐团,按照发挥,指挥.有存储器（程序存储器,只能读）,8051年在羊片（存储数据,是可以写出）二读,他们每个独立存储空间处理,处理方式是一样的,一般的电脑记忆.8051年和8751年拨款程序存储程序存贮器4kb,从0000h地址,用于保存程序和方式不变.数据8051-87518031128b记忆存储数据,00fh假地址,用于存放操作结果中,暂时储存数据和资料等无人。
在这种羊128b,有32个单位字节可以出任就业登记,这是与一般不同的微处理器、8051切片和就业登记成立一个级别相同的地点安排.这是很不相同的记忆监控监-51系列之一--计算机芯片,除了一般电脑的方式处置.一般电脑先向空间、存储器和RAM,可安排在不同的空间范围内解决这一意愿,即存储器的地址和RAM,地址分配不同的空间形成.同时来访的记忆,相应的存储器,只有一个地址,可以存储,也可以撞击,并以同样的访问.这种记忆结构称为普林斯顿结构.8051记忆分为程序存储空间和数据存储空间的物理结构,有四个存储空间:
我们的程序储存在一个数据存储空间之外的数据存储和一个程序存储空间、外一、结构形式的这种程序装置和数据存储与形式的数据存储,称为哈佛结构.但用用户的角度,讨论8051年的记忆空间分为三类:
（1）在时代安排Ffffh座,0000h地点、从容外片（地址用十六）.
（二）处理数据存储空间之外64kb之一,被安排从地址0000hFfffh64kb（地址16）,地点太.三）处理数据存储空间256b（地址8使用）.上述三个存储空间地址重叠,鉴别设计,象征不同的数据传输的语言系统8051:
CPU访问片,以存储器,阻止访问命令Ra用途外用一张旅游片。
8051年1-48芯片计算机与我走/澳港,要求P0、P1、P2和P3.每个港口8准确双向口,共占32别针.每一个我/O线可作为引进和输出独立.每个港口有门闩（即登记特殊功能）、驾驶人、出口实行缓冲.可当门闩使outputting数据,数据可以缓冲时推出,但这些四个功能自我同一.在扩大对外开放具有时代记忆系统,这四个港口可准确双向口一/O共同使用。
在扩大对外开放具有时代记忆系统,高8P2口地址见客.P0口是一个双向车采用8送数据低地址/出口Timesharing在8051年的巡回一个计算机芯片和四个一/O港口很巧妙的设计.熟悉我/港澳逻辑电路,不仅有利于正确、合理地使用港口、激励周边逻辑电路设计的一个计算机芯片有所提高.负载能力和接口港口有一定的要求,因为产量等,P0和P1口的最终产量、P3口的结构,在不同的年级,所以,负载能力和接口要求其门南辕北辙相处.不同于其他P0口口,其产量即将年级抵抗.。
在使用它的嘴巴,用共同使用,是生产事故等级亮起电路,它是利用NMOS呼吁采取抵制外,应同时输入,走出失败.当被用作介绍,应该写"一"的门闩头.每一个有能驾驶8P0口输出模式LSTTL载荷.P1口是一个正确的双向口也作为我/海外广泛使用.P0口不同产量的电路,请联系电力负荷就在有阻力.事实上,反抗是两种影响,同时负责操作:
1配量负责,定期阻力.另一种可能是导致这两个国家与接近,使总经理改变阻值近似零或一组值两形势十分沉重.0时,大约是反抗,可以寄以很高的速度;如果阻值很大,P1口,以妨碍国家引进高.P1口高产量的电力平时,它是利用电流负载提供庇护,以此抵制和不必回答.在这里介绍的是用作码头,必须写1到相应的门闩头也使操作结束。
相对约20,000ohms因负载阻力,因为在现场40,000ohms,不会产生影响的数据,输入.P2口的结构有些类似于P0口有开关.这是促使口腔类似,但有些不是嘴巴大转换控制P1.P3口人的多功能港口,嘴也越来越多,P1比"、"3和4缓冲门".这两个部分,使她除了精确的双向功能与P1口仅,也可以使用第二功能每针."、"一门三转功能实际上它决定将产量数据信号门闩第二产出功能.在担任W=1时,问到生产信号;作为在Q=1时,信号线可以生产W.节目时,它是第一个功能,但仍是第二个功能不用软件P3口提前成立.这不是硬件是在自动有两个功能outputted当CPU进行社会主义和寻求地点（所在地或字节）访P3口/不是在持久排队,有在硬件门闩促使=1.THE经营原则P3口类似于P1口.
生产级的P3口,P1,P1,内有连接负载阻力划,每个人可以带动4产出模型LSTTL载荷.而作为输入口,任何NMOS电路可驱动TTL或P1的8051一个电脑芯片P3口的正常发展.由于产量等作出抵抗的人,也可以公开方式收藏或流失的根源就是反抗的方式,要求公开,不须具备抵抗绘画.别人都准确双向口也.当行为投入,要写出一首相应的港口与门闩.以80c51一个计算机芯片,只能提供港口毫安的电流电产出,它是生产口去要求一个普通的计算是将晶体管、接触的阻力应该在港口及半导体基地同时为了抑制高电力输出P1~P3级是恢复王位是一个着手运作一个计算机芯片.其主要功能是将电脑变成0000h开始,使一个开始进行计算机芯片进行程序0000h单位.除了那些进入正常initialized系统,因为它的程序操作失误或操作失误不多,为了摆脱困境,必须按国家和恢复王位,恢复太重要了.这是一项投入恢复王位,结束了在8051年中国信息表寄.恢复王位高有效信号,应保持24震撼周期（机器周期,2）有效时间段.6如果使用频率前去辉煌,恢复王位信号完成期限不得超过4微妙的王位,恢复营业.逻辑电路生产情况,恢复王位的信号:
恢复王位的电路两部分组成,包括外部的芯片完全.外界产生电路恢复王位信号（表）交给史密特的启动,恢复王位样品电路产量,史密特触发不断每一s5p2、机器周期有一次,光有与恢复王位和经营所需insidly信号.恢复王位抵抗一般线路、电容参数适合6精彩震撼,是否能恢复王位高信号机会大于2周期保证.正在恢复王位是简单的电路,其作用是非常重要的.张一电脑芯片系统可正常运作,应先检查一下,才能恢复王位没有成功.检测可以流行头和监督寄与初步示波器,并把恢复王位的关键,波的形式,并认为有足够的距离输出（瞬间）,也就是通过它来恢复电路值进行实现改变。
英文翻译：
MCUDescriptionSCMisalsoknownasmicro-controller（MicrocontrollerUnit）,commonlyusedlettersoftheacronymMCUMCUthatitwasfirstusedinindustrialcontrol.OnlyasinglechipbytheCPUchipdevelopedfromadedicatedprocessor.ThefirstdesignisbyalargenumberofperipheralsandCPUonachipinthecomputersystem,smaller,moreeasilyintegratedin
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