【正文】 中英文翻譯 系 別 中德機電學院 專 業(yè) 機電一體化 班 級 1002 學生姓名 周華凱 學 號 100101248 指導教師 龔運新 2022 年 03 月 單片機技術(shù)的發(fā)展與應用 從無線電世界到單片機世界現(xiàn)代計算機技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命 ， 將世界經(jīng)濟從資本經(jīng)濟帶入到知識經(jīng)濟時代 。 在電子世界領(lǐng)域 ， 從 20 世紀中的無線電時代也進入到 21 世紀以計算機技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代 電子系統(tǒng)時代 。 現(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計算機系統(tǒng) (簡稱嵌入式系統(tǒng) )， 而單片機是最典型 、 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 世紀五六十年代 ， 最具代表的先進的電子技術(shù)就是無線電技術(shù) ， 包括無線電廣播 ， 收音 ， 無線通信 (電報 )， 業(yè)余無線電臺 ， 無線電定位 ， 導航等遙測 、 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)展示了當時科技生活美妙的前景 。 電子科學開始形成了一門新興學科 。 無線電電子學 ， 無線通信開始了電子世界的歷程 。 無線電技術(shù)不僅成為了當時 先進科學技術(shù)的代表 ， 而且從普及到專業(yè)的科學領(lǐng)域 ， 吸引了廣大青少年 ， 并使他們從中找到了無窮的樂趣 。 從床頭的礦石收音機到超外差收音機 ； 從無線電發(fā)報到業(yè)余無線電臺 ； 從電話 ， 電鈴到無線電操縱模型 。 無線電技術(shù)成為當時青少年科普 、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)的全面訓練 ， 從電子學基本原理 ， 電子元器件基礎(chǔ)到無線電遙控 、 遙測 、 遙信電子系統(tǒng)制作 ， 培養(yǎng)出了幾代科技英才。 二、從無線電時代到電子技術(shù)普及時代。早期的無線電 技術(shù)推動了電子技術(shù)的發(fā)展 ，其中最主要的是真空管電子技術(shù)向半導體電子技術(shù)的發(fā)展 。 半導體電子技術(shù)使有源器件實現(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 ， 并大大地開闊了許多非無線電的控制領(lǐng)域 。 半導體技術(shù)發(fā)展導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)從分立器件時代走進了電路集成時代 。 電子設(shè)計工程師不再用分立的電子元器件設(shè)計電路單元 ， 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)計中解放出來 ， 致力于系統(tǒng)設(shè)計 ， 大大地解放了科技生產(chǎn)力 ， 促進了電子系統(tǒng)更大范圍的普及 。 半導體集成電路首先在 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 ， 計數(shù)器 ， 定時器 ， 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)向工程領(lǐng)域中的機械系統(tǒng)的數(shù)字控制 ， 檢測領(lǐng)域中的信息采集 ， 運動機械 對象的電氣伺服驅(qū)動控制 。 半導體及其集成電路技術(shù)將我們帶入了一個電子技術(shù)普及時代 ， 無線電技術(shù)成為電子技術(shù)應用領(lǐng)域的一個部分 。 進20 世紀 70 年代 ， 大規(guī)模集成電路出現(xiàn) ， 促進了常規(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 ， 電子鐘 ， 計算器等 ， 在這些領(lǐng)域的電子工程師從電路系統(tǒng)的精心設(shè)計 ， 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 ， 無線電技術(shù) ， 電子技術(shù)的魅力卻削弱了 。 半導體集成電路的發(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代的無窮樂趣和全面的工程訓練 。 三、從經(jīng)典電子技術(shù)時代到現(xiàn)代電子技術(shù)時代 進入 20 世紀 80 年代 ， 世界經(jīng)濟中最重要的變革是計算機的產(chǎn)業(yè)革命 。 而計算機產(chǎn)業(yè)革命的最重要標志則是計算機嵌入式應用的誕生 。 近代電子計算機是應數(shù)值計算要求誕生的 。 在很長的時間內(nèi) ， 電子計算機都是以發(fā)展海量數(shù)值計算為己任 。 但是電子計算機表現(xiàn)出的邏輯運算 ， 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)展能滿足控制對象要求 ， 實現(xiàn)嵌入式應用的計算機系統(tǒng) 。 如果將滿足海量數(shù)據(jù)處理的計算機系統(tǒng)稱為通用計算機系統(tǒng) ， 那么則可把嵌入到對象體系 (如艦船 、 飛機 、 機車等 ) 中的計算機系統(tǒng)稱作嵌入式計算機 。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 ， 吞吐 ， 高速數(shù)據(jù)處理分析及傳輸 ； 而后者要求在對象環(huán)境中可靠運行 ， 對外部物理參數(shù)的高速采集 ， 邏輯分析處理和對外部對象的快速控制等 。 早期人們將通用計算機加上數(shù)據(jù)采集單元 ， 輸出驅(qū)動電路勉為其難地構(gòu)成一個熱處理爐的溫控系統(tǒng) 。 這樣的通用計算機系統(tǒng)不可能為大多數(shù)電子系統(tǒng)采用 ， 而且要使通用計算機系統(tǒng)滿足嵌入式應用要求 ， 必然影響高速數(shù)值處理技術(shù)的發(fā)展 。 為了解決計算機技術(shù)發(fā)展的矛盾 ， 在 20 世紀 70 年代 ， 半導體專家另辟蹊徑 ， 完全按照電子系統(tǒng)的計算機嵌入式應用要求 ， 將一個微型計算機的基本系統(tǒng)集成在一個芯片上 ， 形成了早期的單片機 (Single Chip Microputer)。 單片機問世后 ， 在計算機領(lǐng)域中開始出現(xiàn)了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的兩大分支 。 此后 ， 無論是嵌入式系統(tǒng) ， 還是通用計算機系統(tǒng)都得到了飛速的發(fā)展 。 早期雖然有通用計算機改裝而成的嵌入式計算機系統(tǒng) ， 而真正意義上的嵌入式系統(tǒng)始于單片機的出現(xiàn) 。 因為單片機是專門為嵌入式應用設(shè)計的 ， 單片機只能實現(xiàn)嵌入式應用 。 單片機能最好地滿足嵌入式應用的環(huán)境要求 ， 例如 ， 芯片級的物理空間 ， 大規(guī)模集成電路的低價位 ， 良好的外圍接口總線和突出控制功能的指令系統(tǒng) 。 單片機有計算機系統(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 ， 當前單片機在電子系統(tǒng)中的廣泛使用 ， 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、單片機開創(chuàng)了現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代。 單片機與嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)源于計算機的嵌入式應用 ， 早期嵌入式系統(tǒng)為通用計算機經(jīng)改裝后嵌入到對象體系中的各種電子系統(tǒng) ， 如艦船的自動駕駛儀 ， 輪機監(jiān)測系統(tǒng)等 。 嵌入式系統(tǒng)首先是一個計算機系統(tǒng) ，其次它被嵌入到對象體系中 ， 在對象體系中實現(xiàn)對象要求的數(shù)據(jù)采集 ， 處理 ， 狀態(tài)顯示 ，輸出控制等功能 ， 由于嵌入在對象體系中 ， 嵌入式系統(tǒng)的計算機沒有計算機的獨立形式及功能 。 單片機完全是按照嵌入 式系統(tǒng)要求設(shè)計的 ， 因此單片機是最典型的嵌入式系統(tǒng) 。早期的單片機只是按嵌入式應用技術(shù)要求設(shè)計的計算機單芯片集成 ， 故名單片機 。 隨后 ，單片機為滿足嵌入式應用要求不斷增強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正名為微控制器 (MCU， Microcontroller Unit)。 單片機構(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)單片機是器件級計算機系統(tǒng) ， 它可以嵌入到任何對象體系中去 ， 實現(xiàn)智能化控制 。小到微型機械 ， 如手表 ， 助聽器 。 集成器件 的低價位 ， 低到幾元 ， 十幾元 ， 足以使單片機普及到許多民用家電 ， 電子玩具中去 。 單片機構(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 ， 洗衣機 ， 微波爐 ， 電話 ， 防盜系統(tǒng) ， 空調(diào)機等 。 單片機革新了原有電子系統(tǒng) ， 如微波爐采用單片機控制后 ， 可方便地進行時鐘 設(shè)置 ， 程序記憶 ， 功率控制 ； 空調(diào)機采用單片機后不但遙控參數(shù)設(shè)置方便 ， 運行狀態(tài)自動變換 ， 還可實現(xiàn)變頻控制 。 目前許多家用電器如 VCD， DVD 只有單片機出現(xiàn)后才可能實現(xiàn)其功能 。 嵌入式系統(tǒng)帶動了整個電子產(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) ， 例如滿足人機交互用的按鍵 ， LED/LCD 顯示驅(qū)動 ， 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 ， 信號調(diào)理模塊等 ， 滿足伺服驅(qū)動控制的 DAC，固體繼電器 ， 步進電機控制器 ， 變頻控制單元等 ， 滿足通信要求的各種總線驅(qū)動器 ， 電平轉(zhuǎn)換器等 。 世界電子元器件在嵌入式系統(tǒng)帶動下 ， 沿著充分滿足嵌入式應用的現(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)人員應盡早轉(zhuǎn)向現(xiàn)代電子系統(tǒng)的康莊大道。 五、單片機將造就新一代 電子精英如果說五十年代起 ， 無線電世界造就了幾代精英 ，那么當今的單片機世界將會造就出新一代電子精英 。 單片機帶你進入智能化電子領(lǐng)域若將經(jīng)典電子系統(tǒng)當作一個僵死的電子系統(tǒng) ， 那么智能化的現(xiàn)代電子 系統(tǒng)則是一個具有 生命 的電子系統(tǒng) 。 單片機應用系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予電子系統(tǒng) 身軀 ， 單片機應用系統(tǒng)的應用程序賦予其 生命 。 例如 ， 在設(shè)計智能 化儀器顯示器的顯示功能時 ， 可在開機時顯示系統(tǒng)自檢結(jié)果 ， 未進入工作 時顯示各種待機狀態(tài) ， 儀器運行時顯示運行過程 ， 工作結(jié)束后可顯示當前結(jié)果 ， 自檢結(jié)果 ， 原始數(shù)據(jù) ， 各種處理報表等 。 在無人 值守時 ， 可給定各種自動運行功能 。 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現(xiàn)各種翻新功能 。 這也是當前許多家用電器功能大量增設(shè)的因素之一 。 單片機帶你進入計算機工控領(lǐng)域 21 世紀是全人類進入計算機時代的世紀 ， 許多人不是在制造計算機便是在使用計算機 。 在使用計算機的人們中 ， 只有從事嵌入式系統(tǒng)應用的人才真正地進入到計算機系統(tǒng)的內(nèi)部軟 ， 硬件體系中 ， 才能真正領(lǐng)會計算機的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計的知識 。 從學習單片機應用技術(shù)入手是當今培養(yǎng)計算機應用軟 ， 硬件技術(shù)人才的最佳道路之一 。 單片機帶你進入最 具魅力的電子世界獨具魅力的單片機能使你體會到電腦的真諦 ， 你可以用單片機親自動手設(shè)計智能玩具 ， 可以設(shè)計不同的應用程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能 。 既有硬件制作又有軟件設(shè)計 ， 既動腦 ， 又動手 。 初級水平可開發(fā)智能玩具 ， 用宏指令編程 。 中級水平可開發(fā)一些智能控制器 ， 如電腦鼠 ， 智能車 ，各種遙控模型 。 高級水平可開發(fā)機器人 ， 如機器人足球賽 ， 開發(fā)工業(yè)控制單元 ， 網(wǎng)絡通信等