1.1.2 單片機的發展歷程及趨勢

單片機發展大致分為4個階段。

第一階段（1974年～1976年）：單片機初級階段。1974年12月，仙童公司推出了8位的F8單片機，功能較簡單，包括了8位CPU、64B RAM和2個并行口。

第二階段（1976年～1978年）：低性能單片機階段。1976年Intel的MCS-48單片機（8位）極大地促進了單片機變革和發展，1977年GI公司推出PIC1650，Rockwell公司推出R6500系列單片機。這些單片機主要是8位CPU，其速度、存儲容量、處理能力及片上外設均有所增強。

第三階段（1978年～1983年）：高性能單片機階段。1978年Zilog公司推出的Z8單片機，1980年Intel公司推出的MCS-51系列，Motorola推出的6801單片機。這些單片機普遍帶有串行I/O口、多級中斷系統及16位定時器/計數器，片內ROM、RAM容量加大，且尋址范圍可達64KB，有的片內還帶有A/D轉換器。由于這類單片機性價比高，所以得到了廣泛應用，是目前應用數量最多的單片機。

第四階段（1983年～現在）：8位單片機鞏固發展及16位單片機、32位單片機推出階段。16位單片機的典型產品有Intel公司的MCS-96系列單片機。32位單片機除具有更高集成度外，其數據處理速度比16位單片機提高許多，性能比8位、16位單片機更加優越。

20世紀90年代是單片機大發展時期，Motorola、Intel、ATMEL、德州儀器（TI）、三菱、日立、飛利浦及LG等公司開發了一大批性能優越的單片機，極大地推動了單片機的應用。

當前，單片機不斷向高速、大容量、高性能化，低功耗及I/O功能多樣化等方面發展。主要體現在以下幾個方面。

（1）CPU的改進

1）增加數據總線寬度。各種性能優良的16位單片機和32位單片機，其數據處理能力要優于8位單片機。

2）改變CPU結構。例如：有的采用雙CPU結構，以提高數據處理能力；有的內部采用流水線結構，大大加快指令執行時間；有的和數字信號處理器（DSP）結合，提高數字信號處理的能力。

（2）存儲器的發展

1）片內程序存儲器普遍采用FLASH，實現了在線編程，省去了編程器，使系統開發、編程及仿真調試簡單方便。

2）加大存儲器容量和改進存儲結構。有的單片機片內程序存儲器容量可達128KB甚至更多，不需擴展程序存儲器；有的單片機片內有FLASH、SRAM、EEPROM及擴展SRAM等多種存儲方式，大大拓展了數據存儲處理功能。

（3）強化片內I/O功能

1）增加并行口驅動能力，以減少外部驅動芯片。

2）有些單片機集成了一些特殊的串行I/O功能，如I2C、單總線、SPI及USB等，為構成分布式、網絡化系統提供方便條件。

3）擴展I/O接口的編程復用功能，通過對內部寄存器設置，可以實現同一接口的多種不同功能，例如一些I/O引腳可以根據應用需要，設置為普通I/O口、外部中斷引腳及A/D轉換通道等。

4）片上集成更多I/O部件和接口。例如多通道A/D和D/A、電壓比較器、溫度傳感器、定時器、可編程數字交叉開關及電源監測等。

（4）低功耗化

采用CMOS工藝，低電壓（2.7V即可工作），功耗小，可配置等待狀態、睡眠狀態及關閉狀態等低功耗工作方式。消耗電流僅在μA或nA量級，適于電池供電的儀器設備。

（5）使用實時操作系統的RTX51

RTX51是一個針對8051單片機的多任務內核，已集成到C51編譯器中，使用簡單方便。可以簡化對實時事件反應速度要求較高的復雜應用系統設計、編程和調試。