1.1 单片机简介

1.1.1 微处理器、微型计算机与单片机

一般而言，微型计算机包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口四个基本组成部分。如果把运算器和控制器封装在一块芯片上，则称该芯片为微处理器（MPU,Micro Processing Unit）或者是中央处理器（CPU,Central Processing Unit）。如果将它与大规模集成电路制成的存储器、输入输出接口电路在印制电路板上用总线连接起来，就构成了微型计算机。一个只集成了中央处理器的集成电路封装，只是微型计算机的一个组成部分。

如果在一块芯片上，集成了一台微型计算机的四个组成部分，则称为单片微型计算机，简称单片机。换句话而言，单片机是一块芯片上的微型计算机。以单片机为核心的硬件电路称为单片机系统，它属于嵌入式系统的应用范畴。

为了进一步突出单片机在嵌入式系统中的主导地位，许多半导体公司在单片机内部还集成了许多外围功能电路和外设接口，如定时/计数、串行通信、模拟/数字转换ADC，PWM等单元。所有这些单元都突出了单片机的控制特性。尽管单片机主要是为了控制目的而设计的，但它仍然具备微型计算机的全部特征，因此，单片机的功能部件和工作原理与微型计算机也是基本相同的。我们可以通过参照微型计算机的基本组成和工作原理逐步接近单片机。

图1-1是一款双列直插封装的51单片机芯片AT89S51。

图1-1 单片机外型

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。

单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。所以说，单片机应用系统是由硬件和软件组成的，硬件是应用系统的基础，软件则在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可。单片机应用系统的组成如图1-2所示。

图1-2 单片机应用系统的组成

由此可见，单片机应用系统的设计人员必须从硬件和软件两个角度来深入了解单片机，并能够将二者有机结合起来，才能形成具有特定功能的应用系统或整机产品。