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單片機又稱單片微控制器，不是壹個芯片完成某種邏輯功能，而是將壹個計算機系統集成到壹個芯片上。
單片機參考文獻
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發展歷史
微控制器誕生於1971年，經歷了SCM、MCU、SoC三個階段。早期的SCM微控制器都是8位或4位的。最成功的是INTEL的8051，然後在8051上開發MCS51系列MCU系統。基於該系統的單片機系統至今仍被廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，出現了16位單片機，但由於性價比不理想，壹直沒有得到廣泛應用。隨著90年代以後消費電子產品的大發展，單片機技術有了很大的提高。隨著INTEL i960系列尤其是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代了16位單片機的高端地位，進入主流市場。
傳統8位單片機的性能也得到快速提升，處理能力較上世紀80年代提升了數百倍，高端32位Soc單片機主頻已超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通型號出廠價已降至1美元，最高端型號僅為10美元。
當代的單片機系統不再僅僅是在裸機環境下開發和使用，大量的專用嵌入式操作系統被廣泛應用於所有系列的單片機中。在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機中，甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。
主要階段
早期
單片機是微控制器的舞臺，主要是尋求單片嵌入式系統的最佳架構。“創新模式”的成功，奠定了單片機與通用計算機完全不同的發展道路。英特爾為嵌入式系統的自主開發做出了巨大貢獻。
中期發展
MCU是微控制器單元的階段，其主要技術發展方向是:擴展符合嵌入式應用要求的各類外圍電路和接口電路，突出其智能控制能力。它所涉及的領域都與對象系統有關，所以開發MCU的重任不可避免地落在了電氣電子技術廠商身上。由此看來，英特爾逐漸淡出MCU也有其客觀因素。在MCU的開發中，最著名的廠商是飛利浦。
飛利浦公司憑借其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片機迅速發展為微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統的發展道路時，不要忘記英特爾和飛利浦的歷史功績。
當代動向
SoC嵌入式系統(片上系統)自主發展到MCU階段的壹個重要因素就是尋求片上應用系統的最大化解決方案。因此，專用單片機的發展自然形成了SoC的趨勢。隨著微電子技術、ic設計和EDA工具的發展，基於SoC的單片機應用系統的設計將會有很大的發展。所以對單片機的理解可以從單片機、單片機擴展到單片機應用系統。
早期發展
1971年，英特爾研發出全球首款4位微處理器；英特爾公司的霍夫成功研制出世界上第壹個4位微處理器芯片Intel 4004，標誌著第壹代微處理器的問世，微處理器和微型計算機時代的開始。因為發明了微處理器，霍夫被《經濟學人》雜誌列為“二戰以來最有影響力的七位科學家”之壹。
1971年11月，Intel推出MCS-4微型計算機系統(包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器)，其中4004(如下圖)包含2300個晶體管，尺寸規格為3。
1972年4月，霍夫等人開發了第壹個8位微處理器Intel 8008。因為8008采用的是P溝道MOS微處理器，所以還是屬於第壹代微處理器。
1973 intel開發了8位微處理器8080；1973年8月，霍夫等人開發出8位微處理器Intel 8080，用N溝道MOS電路代替P溝道，第二代微處理器誕生。
主頻2MHz的8080芯片比8008快10倍，可以訪問64KB內存。它使用了基於6微米技術的6000個晶體管，處理速度為0.64 MIPS(每秒百萬條指令)。
1975年4月，MITS發布了第壹款通用Altair 8800，售價375美元，內存1KB。這是世界上第壹臺微型計算機。
1976年，intel公司開發出MCS-48系列8位單片機，這也是單片機的問世。
Zilog公司1976開發的Z80微處理器廣泛應用於微型計算機和工業自動控制設備中。當時，Zilog、摩托羅拉和英特爾是微處理器領域的三大支柱。
80年代初，Intel在MCS-48系列單片機的基礎上推出了MCS-51系列8位高端單片機。MCS-51系列單片機在片內RAM容量、I/O口功能和系統擴展方面都有了很大的提高。
擴展內容
淺談電氣自動化單片機
摘要
以往以教師為中心的單片機課程過於全面，學生在學習過程中接受不了很多知識點。通過本課程項目化和模塊化改革相結合，合理安排教學內容和資源，降低初學者入門門檻，引導學生以興趣為導向，極大地提高了學習者主動獲取知識的意願，明顯改善了本課程的教學效果。
模塊化教學；項目驅動；教育改革
《單片機技術》課程是本科院校電子信息類專業的必修課程。本課程是壹門以電子技術、程序設計語言和計算機理論知識為基礎的專業應用型綜合課程。基於以上特點，初學者往往難以正確掌握單片機理論知識，造成初學者學習困難。但經過多年的教學經驗，這類課程具有很強的應用性和實用性。項目式教學可以促進學生的學習興趣，模塊化教學設計可以降低初學者的入門門檻。兩種教學方法的結合明顯提高了該課程的教學效果。
1，單片機項目驅動教學法
過去單片機的教學模式是以教師為中心，教師根據教材或教學大綱在課堂上壹步步講授理論原理和知識點；課堂教學是中心，學生的學習是被動接受的。由於知識全面，理論精深，學生往往學習興趣不高，缺乏實踐機會，教學效果普遍不理想。項目驅動教學法是以學生為主體，教師為主導，以實際應用為根本目標，圍繞具體項目構建教學內容體系，通過師生共同參與完成壹個具體項目的教學活動。重點不在於最終的結果，而在於項目完成的過程。在項目的教學和實施過程中，學生按需學習，自主實踐。在項目實踐過程中，學生了解知識、掌握技能，學會成為參與式的創造性實踐活動，培養分析問題、解決問題的能力。單片機項目教學法的引入打破了原有的教學組織安排，以項目的開發步驟為教學內容，將課程內容分解為小項目，從項目介紹到項目分析到任務分解，再到知識點講解最後知識點應用，將原教學計劃中的單片機知識點穿插到具體的項目開發過程中。這包括從軟硬平臺搭建到項目開發再到項目完成的壹系列教學活動，使學生從被動學習變為主動學習。按照這種方法，我們把以往教學體系中的知識內容，變成若幹個工程項目，然後圍繞這些工程項目的任務開發，同時進行教學，讓學生帶著具體的工作目標開展教學工作。有利於激發學生的學習熱情和創新能力，調動學生的學習積極性。在這個全過程中，學生能夠很好地把握課程的知識要求，在體驗創新探索的過程中，也培養了自己分析問題、解決問題的能力和團隊合作精神。
2.模塊化單片機教學法。
任何復雜的系統都是由基本功能完備的功能模塊電路組成的，單片機應用系統也是如此，壹般由cpu系統、中斷系統、I/O口等組成。同時，任何復雜的電路系統都可以分解成具有單壹功能的多個模塊電路。按照這個思路，我們也可以從單片機系統的功能模塊電路入手。根據學生的認知規律和學習單片機通用原理的方法，我們把單片機的教學模塊分成幾個部分，每個部分都有自己的專用模塊[3]。如程序功能部分和硬件部分；在硬件電路設計部分，進行了模塊化設計，單片機的各個功能模塊以獨立原理圖的形式出現。我們把單片機的硬件按功能分為鍵盤模塊、數碼管顯示模塊、傳感器控制模塊、模數轉換模塊、顯示模塊和通信模塊，如圖1所示。每個模塊通過面包板上預留的連接器與系統主板連接，然後通過排線組裝成所需的系統。在教學過程中，要不斷收集各種硬件功能模塊電路，搞清楚它們的工作原理、性能特點、具體功能和使用方法，把系統分解成零件，建立自己的硬件模塊庫。指導學生學會收集和分析他人設計案例、論文和相關書籍中的功能模塊電路，不斷豐富自己的功能模塊電路庫。久而久之，學生會覺得自己的單片機系統設計能力越來越強。最後，在模塊分解的過程中，每個模塊的功能要盡可能具體，連接要盡可能簡單，使模塊獨立，便於實際模塊的教學。
3.摘要
新建本科院校以應用型教學為導向，以培養應用型創新人才為目標。在此基礎上，以項目驅動教學和模塊化教學為主線，以實際應用為目標的《單片機技術》教學改革思路，可以使學生在項目模塊化的過程中循序漸進。這種教學方式脫離了枯燥的說教模式，使學生在具體設計項目的工作環境中，以輕松的狀態投入到學習中。思維能力、動手能力、學習能力、團隊合作能力都有了顯著提高。模塊化學習過程中積累的各種電路系統模塊，也促進了學生實踐科技創新和參與大學生創新創業訓練的重要模塊庫的建設，激發了學生的主動性和成就感。法國文化教育家斯潘格曾說過:教育的最終目的不是教已經有的東西，而是誘發人的創造力。這門課程的教學改革正朝著這個方向發展。
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