-
中英文对照外文翻译
单片机
单片机也被称为微控制器（
Microcontroller
Unit
）
，常用英文字母的缩写
MC
U
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
< br>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
INTEL i960<
/p>
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
< br>，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。<
/p>
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<
/p>
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。
<
/p>
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<
/p>
PC
上来
运行，家用
PC
的也是承受不了的。
<
/p>
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
< br>、
SoC
三大阶段。
起初模型
即单片微型计算机（
Single
Chip Microcomputer
）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。
即微控制器（
Micro
Controller Unit
）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
Philip
s
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，
< br>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）
。<
/p>
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，<
/p>
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）
。
< br>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
1
、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
< br>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，<
/p>
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。
2
、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）
。
3
、
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，<
/p>
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
R
AM
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
SETB
P
3.7
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。
4
、程序的执行过程：
<
/p>
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。
5
、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‘P
OP’，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<
/p>
（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
MOV SP
，
#5FH
指令，就时把堆栈设置在从内存单元<
/p>
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<
/p>
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。
Single-chip
SCM
is also known as micro-controller (Microcontroller
Unit), commonly used
letters of the
acronym MCU that it was first used in industrial
control.
Only a single chip by the CPU
chip developed from a dedicated processor. The
first design is by a large number of
peripherals and CPU on a chip in the computer
system, smaller, more easily integrated
into a complex and demanding on the volume
control device which. INTEL'sZ80 is the
first designed in accordance with this idea
processor, then on the development of
microcontroller and dedicated processors have
parted ways.
Are
8-bit
microcontroller
early
or4
bits.
One
of
the
most
successful
is
the
INTEL
8031, for a simple, reliable and good performance
was a lot of praise. Then
developed in
8031 out of MCS51 MCU Systems. SCM systems based
on this system
until
now is
still widely used. With the increased
requirements
of industrial control
field, began a 16-bit microcontroller,
because the cost is not satisfactory but have not
been
very
widely
used.
After
90
years
with
the
great
development
of
consumer
electronics, microcontroller technology
has been a huge
increase. With INTEL
i960
series, especially the later
series of widely used ARM, 32-bit microcontroller
quickly
replace high-end 16-bit MCU
status and enter the mainstream market. The
traditional
8-bit
microcontroller
performance
have
been
the
rapid
increase
capacity
increase
compared to 80 the number of
times.
Currently, high-end 32-bit
microcontroller clocked over
300MHz,
the
performance
catching
the
mid-90's
dedicated
processor,
while
the
average
model
prices
fall
to
one
U.S.
dollars,
the
most
high-end
[1]
model
only
10
dollars.
Modern
SCM
systems are no longer
only in the development and use of bare metal
environment, a
large
number
of
proprietary
embedded
operating
system
is
widely
used
in
the
full