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什么是单片机?单片机的分类

2016-12-14 14:46:25 | 人围观 | 评论:

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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