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第四章 PIC16F877单片机概述 4.1单片机的发展和应用 4.1.1单片机的历史发展概况 单片机技术发展十分迅速，产品种类已琳琅满目。纵横整个单片机技术发展过程，可以分为以下三个主要过程： 一、单芯片微机形成过程 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。该系列单片机早期产品在芯片内集成有：8位CPU、1K字节程序存储器（ROM）、64字节数据存储器（RAM）、27根I/O线和1个8位定时/计数器。 此阶段的主要特点是：在单个芯片内完成了CPU、存储器、I/O接口、定时/计数器、中断系统、时钟等部件的集成，但存储器的容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。 二、性能完善提高阶段 1980年，Intel公司推出MCS-51系列单片机。该系列单片机在芯片内集成有：8位CPU、4K字节程序存储器（ROM）、128位字节数据存储器（RAM）、4个8位并行接口、1个全双工串行接口和2个16位定时/计数器。寻址范围为64K，并集成有控制功能较强的布尔处理器完成处理功能。 此阶段的主要特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。 三、微控制器化阶段 1982年，Intel公司推出MCS-96系列单片机。该系列单片机在芯片内部集成有：16位CPU、K字节程序存储器（ROM）、232字节数据存储器（RAM）、5个8位并行接口、1个全双工串行接口和2个16位定时/计数器。寻址范围最大为64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM（D/A）输出及高速I/O部件等。 近年来，许多半导体厂商以MCS-51系列单片机的8051为内核，将许多测控系统中的接口技术、可靠性技术及先进的存储器技术和工艺技术集成到单片机中，生产出了多种功能强大、使用灵活的新一代80C51系列单片机。 此阶段的主要特点是：片内面向测控系统的外围电路增强，使单片机可以方便灵活地应用于复杂的自动测控系统及设备。因此，“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。 4.1.2单片机发展趋势 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： 低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。像80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机，在一定时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成，共同发展的道路。 4.1.3单片机的应用领域 由于单片机具有良好的控制性能和灵活的嵌入品质，近年来单片机在各种领域都获得了极为广泛的应用。概要地分成以下几个方面： 1：智能仪器仪表 单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能花，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成各种仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。 2：机电一体化产品 机电一体化产品