单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称为单片机。它是在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）、输入/输出（I/O）接口、可编程定时器/计数器等，有的甚至包含有A-D转换器。从美国仙童（Fairchild）公司1974年生产出第一块单片机（F8）开始，短短十几年的时间，单片机如雨后春笋般大量涌现出来，如Intel、Motorola、Zilog、TI、NEC等世界上几大计算机公司，纷纷推出自己的单片机系列。其特点：

1）集成度高，功能强；

2）结构合理，存储容量大，速度快；

3）抗干扰能力强；

4）指令丰富。

其性能指标主要有：

1）CPU指令集是否丰富。由指令助记符组成的汇编程序由编译程序转化为单片机可以识别的数据文件，由单片机顺序执行。汇编语言的指令一般可分为以下几类：算术运算、逻辑操作、数据传送、程序分支。

2）速度是否快，即系统时钟频率大小及指令执行周期的长短。

3）资源是否丰富，包括RAM（SRAM、DRAM）、ROM（EPROM、PROM、E²PROM）、I/O接口、A-D和D-A转换、中断等。ROM用于存放程序和常数，RAM用于存放变量和中间结果。

4）功耗和体积

以下介绍高性能单片机的品种和主要特点。

1.MCS-51系列

MCS-51系列单片机是Intel公司在其MCS-48系列单片机基础上推出的高性能8位单片机，如图2-2所示。

基本型：8031、8051、8751，HMOS（高密度金属氧化物半导体）工艺，8031片内无ROM，8051片内固化4KB ROM，8751片内有4KB EPROM。

派生型：8032、8052、8752，在基本型的基础上增加了ROM和RAM的容量、定时器和中断源数量。

图2-2 Intel MCS-51单片机框图

低功耗高速型：80C31、80C52、87C52，采用了HCMOS（高密度互补金属氧化物半导体）工艺。

高性能型：80C252、83C252、87C252，在派生型的基础上采用CHMOS（混合互补金属氧化物半导体）工艺，集成了HSI/HSO（高速输入/高速输出）、PWM口。

主要特点：

1）硬件功能：4～8KB内部ROM，128～256B RAM，外部寻址范围为64KB，5个中断源，2个16位定时器/计数器，32个I/O接口。

2）软件功能：丰富的指令集，内部的位处理器，特别适于逻辑处理和控制。

3）外部晶体振荡频率为6～12MHz，指令周期为1μs。

2.MCS-96系列

MCS-96系列（见图2-3）是性能较高的单片机系列之一，适用于高速、高精度的工业控制，由Intel公司于1983年开发生产，其典型产品主要特点如下：

1）16位CPU：改变了以往的累加器结构而采用寄存器-寄存器结构，CPU可直接对它们进行操作，消除了累加器造成的瓶颈效应，提高了操作速度和数据吞吐能力。

2）高效指令系统：有32位（双字）操作。

3）内置10位A-D转换器，8通道或4通道。

4）脉宽调制（PWM）输出：可作为电机控制/驱动或D-A转换用。

(www.daowen.com)

图2-3 Intel MCS-96单片机框图

5）高速输入/输出（HSI/HSO）：“高速”的含义是无需CPU干预而“自动”实现。

6）可动态配置的总线。

7）2个16位的定时器/计数器。

8）4个软件定时器：受HSO控制，定时产生中断。

MCS-96系列从其诞生到现在，已发展了多种型号的系列产品：

普通型：8×96（无A-D转换型）、8×97（带A-D转换型）。

增强型：8×96BH（无A-D转换型）、8×97BH（带A-D转换型）。

高档型：8×196KB、8×196KC、8×196MC、8×196MH。

准16位型：8×98、8×198。

3.英飞凌XC166系列单片机 英飞凌XC166系列单片机具有5级流水线结构，指令周期为25ns，具有灵活的外部总线接口和16级中断优先级系统：

1）增强的位操作功能。

2）支持高级语言和操作系统的附加指令。

3）16MB总的线性地址空间，用于代码和数据的存储。

4）56个中断源，16个优先级的中断系统。

5）8通道经由周边事件控制器（PEC）用中断驱动的单周期数据传递。

6）片内的存储器模块，包括：

●3KB的片内RAM（IRAM）；

●8KB的片内扩展RAM（XRAM）；

●256KB的片内可编程闪速（FLASH）存储器（可以达到每分钟100个编程/擦除周期）；

●4KB的片内数据存储Flash/EEPROM（可以达到每分钟100000个编程/擦除周期）。

7）片内周边功能模块，包括：

●24通道10位A-D转换器，可编程采样时间最低可为7.8μs；

●2个16通道的捕获比较单元；

●4通道PWM单元；

●2个串行接口（同步/异步通道和高速同步通道）；

●2个CAN（控制局域网）模块。

8）最多111个一般的I/O口线。

9）安装在片内的自举装载引导程序。