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单片机小白学步(1) 单片机的前世今生

开发技术 5,555℃ 1 6年前 (2014-10-07)

从本文开始进入单片机入门篇的学习。入门篇主要介绍各种单片机基础知识概念。

入门篇阅读建议:根据个人已经掌握的知识,有重点的去读。如果介绍到你已经学过的知识,你只需要简单阅读一下,或者直接跳过。如果看后面的文章感觉有些知识掌握的还不好,可以在回来看入门篇相关的介绍。

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数字的发明

很久以前,人类发明了数字。自此,人类社会发生了巨大的变化。有了数字,人们解决了很多问题。在数字的帮助下,人们学会了度量和计算,人们发明了温度计,发明了钟表,发明了直尺,发明了算盘……生活中原本模糊的概念,变的不再模糊,而是十分精确。

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电的广泛应用和各种电子器件的发明

1870年以后,科学技术的发展突飞猛进,各种新技术、新发明层出不穷,并被迅速应用于工业生产,大大促进了经济的发展。第二次工业革命爆发了。在这次工业革命中,电力得到了广泛的应用。

之后人们发明了各种电子元器件,特别是电子管、晶体管以及后来集成电路的发明对人类社会产生了巨大的影响。图中给大家展示了一些常见的集成电路芯片。

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计算机的发明

有句话说,懒人推动社会进步。这句话是有一定道理的。在科技不断发展的过程中,一方面,人们希望制造出一种机器,能帮助我们完成处理现实世界中的各种问题,让我们从重复而繁重的脑力劳动中解放出来;另一方面,往往是在军事上,由于种种原因需要在较短的时间内,完成一些像炮弹轨道计算,密码破译之类的任务,而人类的数字运算能力往往远达不到要求。

最初人们发明了算盘之类的计算工具,又有人发明了一些机械式计算机,通过齿轮传动等原理进行运算。而后,在电子技术飞速发展的情况下,人们发明了电子计算机。早期电子计算机采用大量电子管,十分庞大,需要消耗很多电量,操作也非常复杂。如1946年发明的“埃尼阿克”电子计算机,占地面积170平方米,重达30吨,耗电量高达150千瓦,而运算能力却远不及今天智能手机的CPU,尽管如此,它已经比当时的继电器计算机快一千倍。而随着晶体管、集成电路的出现,计算机技术以惊人的速度发展着,到今天各种计算机设备随处可见,甚至我们很多人每天的生活和工作都已经离不开计算机。

说明: http://img.blog.csdn.net/20140915003346744?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvanpqMTk5Mw==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast

帕斯卡和他的齿轮式加法器

数字计算机发明之前,电子计算机都是模拟计算机。模拟计算机通过内部电子器件的电压、电流大小等来表示一个数字或物理量,进行处理。这种计算机处理问题的精度差,而且结构复杂,也很容易受外界干扰。于是后来人们发明了数字计算机。数字计算机把外界的各种信息转换成数字,然后对数字进行运算,最终得到一个确定的结果。我们人类使用的数字一般为十进制,这是因为我们有十个手指。但是由于很多电子器件都只有两种确定的状态,比如开关的开和关,灯的亮和灭,于是数字计算机使用的是二进制的数字,通过控制器件的开和关来表示数字“1”和“0”,实现各种功能。由于它没有模拟计算机的那些缺陷,发展十分迅速,成为今天计算机的主流。

单片机的发明

在计算机发展的同时,另一种大家相对陌生的东西也在悄悄发展着。在1971年,全球第一个计算机微处理器4004由美国Intel公司推出的同时,一种称之为单片机的技术也逐渐发展并得到广泛应用。单片机全称单片微型计算机,又称为微型控制器,英文名MCU(Micro Control Unit),可以理解为精简版的计算机。单片机相当于将计算机中的各个主要部件,CPU、存储器、IO口、中断系统等封装在一个集成电路芯片中。初学者或许对这些名词很陌生,但是不需要担心,关于他们分别是什么,后面会给大家介绍。下面是一些现在常见的单片机。

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从左往右,1、2为51单片机,3、4为AVR单片机,5、6、7为MSP430单片机

为什么要发明单片机呢?这个很好理解。俗话说,杀鸡焉用牛刀。生活中有很多事情不很复杂,并不需要计算机那么庞大的机器来处理,于是我们只需要用精简版的计算机——即单片机来完成任务就好了。

单片机的特点

比起大家熟悉的计算机,单片机的配置可就差多了,简直是低的难以想象。我们常用的笔记本电脑CPU处理速度可以达到2GHz以上,还是双核四核甚至更高级,但是拿一款常见的单片机(STC89C52RC,我们即将以这款单片机开始来进行学习)来对比,它的最高处理速度只有几十MHz(其中1GHz = 1000MHz);笔记本电脑硬盘动辄几百GB乃至几TB,而单片机中相当于硬盘的ROM只有几到几十KB(1TB = 1024GB,1GB = 1024MB,1MB = 1024KB,1KB = 1024B);主流笔记本的内存普遍都有几个GB,单片机中相当于内存的RAM只有可怜的几十字节(即单位B)。但是大家千万不要小瞧这么“低端”的单片机,只要给它写进程序,足以控制一台我们经常看到的所谓“智能洗衣机”之类的电器。而且学习了单片机,也会让你对计算机有更深入的了解。

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