單片機(jī)的參考文獻(xiàn)內(nèi)容

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　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。

　　單片機(jī)的參考文獻(xiàn)

　　[1]陳堂敏.劉煥平主編.單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京:北京理工大學(xué)出版社,2007.

　　[2]沈美明.溫動蟬編著.IBM-PC匯編語言程序設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,1994.

　　[3]張仰森等編.微型計(jì)算機(jī)常用軟硬件技術(shù)速查手冊.北京:北京希望電腦公司,1994.

　　[4]江修汗等編.計(jì)算機(jī)控制原理與應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1999.

　　發(fā)展歷史

　　單片機(jī)（Microcontrollers）誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)�；�于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。

　　而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。

　　當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。

　　主要階段

　　早期階段

　　SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Microcontrollers）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)�！皠�(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。

　　中期發(fā)展

　　MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。

　　Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。

　　當(dāng)前趨勢

　　SoC嵌入式系統(tǒng)(System on Chip）式的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決，因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會有較大的發(fā)展。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。

　　早期發(fā)展

　　1971年intel公司研制出世界上第一個(gè)4位的微處理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學(xué)家”之一。

　　1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器）其中4004（下圖）包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。

　　1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel 8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。

　　1973年intel公司研制出8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel 8080，以N溝道MOS電路取代了P溝道，第二代微處理器就此誕生。

　　主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。

　　1975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通用型Altair 8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計(jì)算機(jī)。

　　1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的單片機(jī)，這也是單片機(jī)的問世。

　　Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。

　　20世紀(jì)80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)無論是片內(nèi)RAM容量，I/O口功能，系統(tǒng)擴(kuò)展方面都有了很大的提高。

　　【拓展內(nèi)容】

　　電氣自動化單片機(jī)論文

　　【摘要】

　　過去的以教師為中心的單片機(jī)課程教學(xué)，由于課程的綜合性太強(qiáng)使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對很多知識點(diǎn)難以接受，我們通過對本門課程項(xiàng)目式和模塊化改革的結(jié)合，合理安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源，降低初學(xué)者入門門檻，引導(dǎo)學(xué)生以興趣為導(dǎo)向，極大的提高了學(xué)習(xí)者主動獲取知識的意愿，明顯提高了本課程的教學(xué)效果。

　　【關(guān)鍵詞】模塊化教學(xué)；項(xiàng)目驅(qū)動；教學(xué)改革

　　“單片機(jī)技術(shù)”課程在本科院校里是電子信息類專業(yè)的必修課程，這門課程是以電子技術(shù)基礎(chǔ)，編程語言，計(jì)算機(jī)理論等知識為基礎(chǔ)的一門專業(yè)性和應(yīng)用性很強(qiáng)的綜合性課程。基于以上特點(diǎn)，對于初學(xué)者來說對單片機(jī)的理論知識的正確把握往往感覺比較吃力，給初學(xué)者造成學(xué)習(xí)困難。但是經(jīng)過我們多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，這類有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)用性的課程，以項(xiàng)目式教學(xué)更能推動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)模塊化的教學(xué)設(shè)計(jì)更能降低初學(xué)者入門的門檻。兩者相結(jié)合教學(xué)方法的采用對本門課程的教學(xué)效果提升明顯.

　　1、單片機(jī)項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法

　　以往的單片機(jī)教學(xué)模式是以教師為中心，老師在課堂上按照教材，或者教學(xué)大綱按部就班的講授理論原理和知識點(diǎn)；以課堂教學(xué)為中心，學(xué)生學(xué)習(xí)為被動接受，由于知識點(diǎn)綜合性比較強(qiáng)，理論太深奧使得學(xué)生往往學(xué)習(xí)興趣不高，同時(shí)缺乏動手實(shí)踐機(jī)會，教學(xué)效果一般不夠理想。以項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)法是學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，以實(shí)踐應(yīng)用為根本目標(biāo)，圍繞具體的項(xiàng)目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系，通過師生共同參與完成一個(gè)具體的項(xiàng)目而展開的教學(xué)活動。注重的不是最終的結(jié)果，而是項(xiàng)目完成的過程，在項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)施過程中，學(xué)生按需學(xué)習(xí)，親身實(shí)踐，學(xué)生在項(xiàng)目的實(shí)踐過程中，理解知識和掌握技能，學(xué)習(xí)成為一個(gè)參與的創(chuàng)造實(shí)踐活動，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。引進(jìn)單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)方式打破了原有的教學(xué)組織安排，以項(xiàng)目的開發(fā)步驟作為教學(xué)內(nèi)容，將課程的內(nèi)容分解為一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目，從項(xiàng)目引入到項(xiàng)目解析再到任務(wù)分解然后到知識點(diǎn)講解最后知識點(diǎn)應(yīng)用，將原教學(xué)方案里單片機(jī)的知識點(diǎn)穿插到具體項(xiàng)目開發(fā)的過程中。這里面包含了軟、硬平臺搭建到項(xiàng)目展開再到項(xiàng)目完成的一系列教學(xué)活動，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，按照這種方法我們將以往教學(xué)體系中的知識內(nèi)容變化為若干個(gè)工程項(xiàng)目，然后圍繞著這些工程項(xiàng)目任務(wù)的展開同時(shí)開展教學(xué)，讓學(xué)生以具體工作目標(biāo)的展開來進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)的工作。有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在這整個(gè)過程中，學(xué)生能很好的把握課程的知識要求，在體驗(yàn)創(chuàng)新與探索的過程中，又培養(yǎng)了學(xué)生們的分析解決問題的能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。

　　2、模塊化的單片機(jī)教學(xué)方法

　　任何復(fù)雜的系統(tǒng)都是由具有完整基本功能的功能模塊電路組成，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是如此，一般由cpu系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、I/O口等。同時(shí)任何復(fù)雜的電路系統(tǒng)都可以分解為多個(gè)具備單一功能的模塊電路，按照這個(gè)思路，學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)我們也可以從單片機(jī)的功能模塊電路入手，我們根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，和學(xué)習(xí)單片的一般原理的方法，機(jī)將單片機(jī)教學(xué)模塊分成幾個(gè)部分，這里面每個(gè)部分有自己的專用模塊[3]。比如程序功能部分、硬件部分；在對硬件電路設(shè)計(jì)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將單片機(jī)的各個(gè)功能模塊以獨(dú)立的原理圖形式出現(xiàn)，我們把單片機(jī)個(gè)硬件按功能分為了鍵盤模塊、數(shù)碼管顯示模塊、傳感器控制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、通信模塊等幾大模塊，如圖1。各個(gè)模塊通過面包板上預(yù)留的連接器與系統(tǒng)主板進(jìn)行連接，然后用排線組合成所需要的系統(tǒng)。在教學(xué)過程中，要不斷收集遇到的各種硬件功能模塊電路，弄清它們的工作原理、性能及特性、特定的功能及使用方法，把系統(tǒng)化整為零，建立起自己的硬件模塊庫。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會搜集、分析別人的設(shè)計(jì)案例、論文和相關(guān)書籍中的功能模塊電路，不斷地充實(shí)自己的功能模塊電路庫，日積月累，學(xué)生就會覺得自己的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力越來越強(qiáng)。最后在進(jìn)行模塊分解時(shí)，各模塊功能盡可能專一，聯(lián)系盡可能簡單，使模塊獨(dú)立性強(qiáng)，方便教學(xué)實(shí)用的模塊。

　　3、總結(jié)

　　新興本院校定位應(yīng)用型教學(xué)型高校，以培應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上的以項(xiàng)目驅(qū)動法教學(xué)和模塊化教學(xué)為主線，以實(shí)際應(yīng)用為培養(yǎng)為目標(biāo)的“單片機(jī)技術(shù)”課程教學(xué)改革思路，按照這個(gè)方式能使學(xué)生在項(xiàng)目模塊化的環(huán)節(jié)中一步一個(gè)臺階。此教學(xué)法脫離了枯燥無味的說教模式，使學(xué)生在具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的工作環(huán)境里輕松自在的狀態(tài)來投入到學(xué)習(xí)中，思維能力、動手能力、學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都有了明顯提高，模塊化學(xué)習(xí)過程中所積累的各種電路系統(tǒng)模塊也促進(jìn)構(gòu)建成學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新實(shí)踐、參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的重要模塊庫，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和成就感。法國文化教育學(xué)家斯普朗格曾言：教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創(chuàng)造力量誘導(dǎo)出來。本課程的教學(xué)改革正是朝著這個(gè)方向前進(jìn)。

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