從無(wú)線(xiàn)電世界到單片機世界

　　現代計算機技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟從資本經(jīng)濟帶入到知識經(jīng)濟時(shí)代。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀中的無(wú)線(xiàn)電時(shí)代也進(jìn)入到21世紀以計算機技術(shù)為中心的智能化現代電子系統時(shí)代?，F代電子系統的基本核心是嵌入式計算機系統(簡(jiǎn)稱(chēng)嵌入式系統)，而單片機是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統。
　　一、 無(wú)線(xiàn)電世界造就了幾代英才
　　在20世紀五六十年代，最具代表的先進(jìn)的電子技術(shù)就是無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，包括無(wú)線(xiàn)電廣播、收音、無(wú)線(xiàn)通信(電報)、業(yè)余無(wú)線(xiàn)電臺、無(wú)線(xiàn)電定位、導航等遙測、遙控、遙信技術(shù)。早期就是這些電子技術(shù)帶領(lǐng)著(zhù)許多青少年步入了奇妙的電子世界，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)展示了當時(shí)科技生活美妙的前景。電子科學(xué)開(kāi)始形成了一門(mén)新興學(xué)科。無(wú)線(xiàn)電電子學(xué)、無(wú)線(xiàn)通信開(kāi)始了電子世界的歷程。
　　無(wú)線(xiàn)電技術(shù)不僅成為了當時(shí)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的代表，而且從普及到專(zhuān)業(yè)的科學(xué)領(lǐng)域，吸引了廣大青少年，并使他們從中找到了無(wú)窮的樂(lè )趣。從床頭的礦石收音機到超外差收音機；從無(wú)線(xiàn)電發(fā)報到業(yè)余無(wú)線(xiàn)電臺；從電話(huà)、電鈴到無(wú)線(xiàn)電操縱模型。無(wú)線(xiàn)電技術(shù)成為當時(shí)青少年科普、科技教育最普及、最廣泛的內容。至今，許多老一輩的工程師、專(zhuān)家、教授當年都是無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者。無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的無(wú)窮樂(lè )趣、無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的全面訓練，從電子學(xué)基本原理、電子元器件基礎到無(wú)線(xiàn)電遙控、遙測、遙信電子系統制作，培養出了幾代科技英才。
　　二、 從無(wú)線(xiàn)電時(shí)代到電子技術(shù)普及時(shí)代
　　早期的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展，其中最主要的是真空管電子技術(shù)向半導體電子技術(shù)的發(fā)展。半導體電子技術(shù)使有源器件實(shí)現了微小型化和低成本，使無(wú)線(xiàn)電技術(shù)有了更大普及和創(chuàng )新，并大大地開(kāi)闊了許多非無(wú)線(xiàn)電的控制領(lǐng)域。
　　半導體技術(shù)發(fā)展導致集成電路器件的產(chǎn)生，形成了近代電子技術(shù)的飛躍，電子技術(shù)從分立器件時(shí)代走進(jìn)了電路集成時(shí)代。電子設計工程師不再用分立的電子元器件設計電路單元，而直接選擇集成化的電路單元器件構成系統。他們從電路單元設計中解放出來(lái)，致力于系統設計，大大地解放了科技生產(chǎn)力，促進(jìn)了電子系統更大范圍的普及。
　　半導體集成電路首先在基本數字邏輯電路上取得突破。大量數字邏輯電路，如門(mén)電路、計數器、定時(shí)器、移位寄存器以及模擬開(kāi)關(guān)、比較器等，為電子數字控制提供了極佳的條件，使傳統的機械控制轉向電子控制。功率電子器件以及傳感技術(shù)的發(fā)展使原先以無(wú)線(xiàn)電為中心的電子技術(shù)開(kāi)始轉向工程領(lǐng)域中的機械系統的數字控制，檢測領(lǐng)域中的信息采集，運動(dòng)機械對象的電氣伺服驅動(dòng)控制。
　　半導體及其集成電路技術(shù)將我們帶入了一個(gè)電子技術(shù)普及時(shí)代，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)成為電子技術(shù)應用領(lǐng)域的一個(gè)部分。
　　進(jìn)入20世紀70年代，大規模集成電路出現，促進(jìn)了常規的電子電路單元的專(zhuān)用電子系統發(fā)展。許多專(zhuān)用電子系統單元變成了集成化器件，如收音機、電子鐘、計算器等，在這些領(lǐng)域的電子工程師從電路、系統的精心設計、調試轉變?yōu)槠骷x擇、外圍器件適配工作。電子技術(shù)發(fā)展了，電子產(chǎn)品豐富了，電子工程師的難度減少了，但與此同時(shí)，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)、電子技術(shù)的魅力卻削弱了。半導體集成電路的發(fā)展使經(jīng)典電子系統日趨完善，留在大規模集成電路以外的電子技術(shù)日益減少，電子技術(shù)沒(méi)有了往昔無(wú)線(xiàn)電時(shí)代的無(wú)窮樂(lè )趣和全面的工程訓練。
　　三、 從經(jīng)典電子技術(shù)時(shí)代到現代電子技術(shù)時(shí)代
　　進(jìn)入20世紀80年代，世紀經(jīng)濟中最重要的變革是計算機的產(chǎn)業(yè)革命。而計算機產(chǎn)業(yè)革命的最重要標志則是計算機嵌入式應用的誕生。近代電子計算機是應數值計算要求誕生的。在很長(cháng)的時(shí)間內，電子計算機都是以發(fā)展海量數值計算為己任。但是電子計算機表現出的邏輯運算、處理、控制能力，吸引了電子控制領(lǐng)域的專(zhuān)家，他們要求發(fā)展能滿(mǎn)足控制對象要求，實(shí)現嵌入式應用的計算機系統。如果將滿(mǎn)足海量數據處理的計算機系統稱(chēng)為通用計算機系統，那么則可把嵌入到對象體系(如艦船、飛機、機車(chē)等)中的計算機系統稱(chēng)作嵌入式計算機。顯而易見(jiàn)，兩者的技術(shù)發(fā)展方向是不同的。前者要求海量數據存儲、吞吐、高速數據處理分析及傳輸；而后者要求在對象環(huán)境中可靠運行，對外部物理參數的高速采集、邏輯分析處理和對外部對象的快速控制等。早期人們將通用計算機加上數據采集單元、輸出驅動(dòng)電路勉為其難地構成一個(gè)熱處理爐的溫控系統。這樣的通用計算機系統不可能為大多數電子系統采用，而且要使通用計算機系統滿(mǎn)足嵌入式應用要求，必然影響高速數值處理技術(shù)的發(fā)展。為了解決計算機技術(shù)發(fā)展的矛盾，在20世紀70年代，半導體專(zhuān)家另辟蹊徑，完全按照電子系統的計算機嵌入式應用要求，將一個(gè)微型計算機的基本系統集成在一個(gè)芯片上，形成了早期的單片機(Single Chip Microcomputer)。單片機問(wèn)世后，在計算機領(lǐng)域中開(kāi)始出現了通用計算機系統和嵌入式系統的兩大分支。此后，無(wú)論是嵌入式系統，還是通用計算機系統都得到了飛速的發(fā)展。
　　早期雖然有通用計算機改裝而成的嵌入式計算機系統，而真正意義上的嵌入式系統始于單片機的出現。因為單片機是專(zhuān)門(mén)為嵌入式應用設計的，單片機只能實(shí)現嵌入式應用。單片機能最好地滿(mǎn)足嵌入式應用的環(huán)境要求，例如，芯片級的物理空間、大規模集成電路的低價(jià)位、良好的外圍接口總線(xiàn)和突出控制功能的指令系統。
　　單片機有計算機系統內核，嵌入到電子系統中，為電子系統智能化奠定了基礎。因此，當前單片機在電子系統中的廣泛使用，使經(jīng)典電子系統迅速過(guò)渡到智能化的現代電子系統。
　　四、 單片機開(kāi)創(chuàng )了現代電子系統時(shí)代
　　1?單片機與嵌入式系統
　　嵌入式系統源于計算機的嵌入式應用，早期嵌入式系統為通用計算機經(jīng)改裝后嵌入到對象體系中的各種電子系統，如艦船的自動(dòng)駕駛儀，輪機監測系統等。嵌入式系統首先是一個(gè)計算機系統，其次它被嵌入到對象體系中、在對象體系中實(shí)現對象要求的數據采集、處理、狀態(tài)顯示、輸出控制等功能，由于嵌入在對象體系中，嵌入式系統的計算機沒(méi)有計算機的獨立形式及功能。單片機完全是按照嵌入式系統要求設計的，因此單片機是最典型的嵌入式系統。早期的單片機只是按嵌入式應用技術(shù)要求設計的計算機單芯片集成，故名單片機。隨后，單片機為滿(mǎn)足嵌入式應用要求不斷增強其控制功能與外圍接口功能，尤其是突出控制功能，因此國際上已將單片機正名為微控制器(MCU，Microcontroller Unit)。
　　2?單片機構成的現代電子系統將成為主流電子系統
　　單片機是器件級計算機系統，它可以嵌入到任何對象體系中去，實(shí)現智能化控制。小到微型機械，如手表、助聽(tīng)器。集成器件級的低價(jià)位，低到幾元、十幾元，足以使單片機普及到許多民用家電、電子玩具中去。單片機構成的現代電子系統已深入到各家各戶(hù)，正改變我們的生活，如家庭中的音響、電視機、洗衣機、微波爐、電話(huà)、防盜系統、空調機等。單片機革新了原有電子系統，如微波爐采用單片機控制后，可方便地進(jìn)行時(shí)鐘設置、程序記憶、功率控制；空調機采用單片機后不但遙控參數設置方便，運行狀態(tài)自動(dòng)變換，還可實(shí)現變頻控制。目前許多家用電器如VCD、DVD只有單片機出現后才可能實(shí)現其功能。
　　3?嵌入式系統帶動(dòng)了整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)
　　目前電子元器件產(chǎn)業(yè)除了微處理器、嵌入式系統器件外，大多是圍繞現代電子系統配套的元器件產(chǎn)業(yè)，例如滿(mǎn)足人機交互用的按鍵，LED/LCD顯示驅動(dòng)、LED/LCD顯示單元、語(yǔ)音集成器件等，滿(mǎn)足數據采集通道要求的數字傳感器、ADC、數據采集模塊、信號調理模塊等，滿(mǎn)足伺服驅動(dòng)控制的DAC、固體繼電器、步進(jìn)電機控制器、變頻控制單元等，滿(mǎn)足通信要求的各種總線(xiàn)驅動(dòng)器、電平轉換器等。
　　世界電子元器件在嵌入式系統帶動(dòng)下，沿著(zhù)充分滿(mǎn)足嵌入式應用的現代電子系統要求發(fā)展。這就使原來(lái)經(jīng)典電子系統的天地愈來(lái)愈小。電子系統中的各類(lèi)從業(yè)人員應盡早轉向現代電子系統的康莊大道。
　　五、 單片機將造就新一代電子精英
　　如果說(shuō)五十年代起，無(wú)線(xiàn)電世界造就了幾代精英，那么當今的單片機世界將會(huì )造就出新一代電子精英。
　　1?單片機帶你進(jìn)入智能化電子領(lǐng)域
　　若將經(jīng)典電子系統當作一個(gè)僵死的電子系統，那么智能化的現代電子系統則是一個(gè)具有“生命”的電子系統。單片機應用系統的硬件結構給予電子系統“身軀”，單片機應用系統的應用程序賦予其“生命”。例如，在設計智能化儀器顯示器的顯示功能時(shí)，可在開(kāi)機時(shí)顯示系統自檢結果，未進(jìn)入工作時(shí)顯示各種待機狀態(tài)，儀器運行時(shí)顯示運行過(guò)程，工作結束后可顯示當前結果、自檢結果、原始數據、各種處理報表等。在無(wú)人值守時(shí)，可給定各種自動(dòng)運行功能。
　　電子系統的智能化為無(wú)止境境界，常常不需硬件資源的增添就能實(shí)現各種翻新功能。這也是當前許多家用電器功能大量增設的因素之一。
　　2?單片機帶你進(jìn)入計算機工控領(lǐng)域
　　21世紀是全人類(lèi)進(jìn)入計算機時(shí)代的世紀，許多人不是在制造計算機便是在使用計算機。在使用計算機的人們中，只有從事嵌入式系統應用的人才真正地進(jìn)入到計算機系統的內部軟、硬件體系中，才能真正領(lǐng)會(huì )計算機的智能化本質(zhì)并掌握智能化設計的知識。從學(xué)習單片機應用技術(shù)入手是當今培養計算機應用軟、硬件技術(shù)人才的最佳道路之一。
　　3?單片機帶你進(jìn)入最具魅力的電子世界
　　獨具魅力的單片機能使你體會(huì )到電腦的真諦，你可以用單片機親自動(dòng)手設計智能玩具，可以設計不同的應用程序實(shí)現不同的功能。既有硬件制作又有軟件設計，既動(dòng)腦、又動(dòng)手。初級水平可開(kāi)發(fā)智能玩具，用宏指令編程。中級水平可開(kāi)發(fā)一些智能控制器，如電腦鼠、智能車(chē)、各種遙控模型。高級水平可開(kāi)發(fā)機器人，如機器人足球賽，開(kāi)發(fā)工業(yè)控制單元，網(wǎng)絡(luò )通信等，并用匯編語(yǔ)言或高級語(yǔ)言設計應用程序。圍繞單片機及嵌入式系統形成的電子產(chǎn)業(yè)的未來(lái)，將會(huì )為電子愛(ài)好者提供廣闊的天地，一個(gè)比當年無(wú)線(xiàn)電世界更廣闊、更豐富、更持久、更具魅力的電子世界。投身到單片機世界來(lái)，將使你一生受益?！?/P>