【正文】 )，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小然而完善的計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。由此來看，單片機有著微處理器所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機最大的特征。然而單片機又不同于單板機，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個最小的、完整的微型計算機控制系統(tǒng)，它與單板機或個人電腦(PC機)有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機的應(yīng)用屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。不同的單片機有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶要使用某種單片機，必須了解該型產(chǎn)品是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊中得到。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對電源的要求等等。開發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件(包含可支持開發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源)及硬件資源。要利用某型號單片機開發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的。單片機控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來實現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機控制范疇無所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等等，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。從最初的單片機發(fā)展到如今的新一代單片機，大致經(jīng)歷了三個年代。如以Intel 8位單片機為例，這三個年代劃分大致是: 第一代:以1976年推出的MCS 48系列為代表。其主要的技術(shù)特征是將CPU和計算機外圍電路集成到一個芯片上，使單片機與通用CPU分道揚鐮、構(gòu)成新型工業(yè)微控制器，為單片機的進一步發(fā)展開辟了成功之路。 第二代:以MCS一51的8051. 8052為代表。MCS一51系列8位高檔單片機是在總結(jié)MCS 48系列單片機的基礎(chǔ)上，于80年代初推出的新產(chǎn)品。其主要的技術(shù)特征是: 擴大了片內(nèi)存儲容量、外部尋址空間:程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址都增加為64Ko 4K x BROM作為內(nèi)部程序存儲器，用來存放系統(tǒng)程序、用戶的專用程序和固定常數(shù)。 這一代單片機主要的技術(shù)特征是為單片機配置了完善的外部并行總線(AB,DB,CB)和具有多機識別功能的串行通訊接口(UART)，規(guī)范了功能單元的特殊功能寄存器(SFR)控制模式及適應(yīng)控制器特點的布爾處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng)，為發(fā)展具有良好兼容性的新一代單片機奠定了良好的基礎(chǔ)。 但是，無論是第一代還是第二代單片機都還未突破單片微機的內(nèi)涵。 第三代:以80051系列為代表。它包括了Intel公司發(fā)展MCS51系列的新一代產(chǎn)品，如8X0152, 80C51FA/FB,80C51GA/GB,8XC451,8XC452，還包括了飛利浦、西門子、ADM、富士通、OKI, Atmel等公司以80051為核心推出的大量各具特色、與MCS一51兼容的單片機。 8051系列單片機是在MCS一51的HMOS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它們具有CHMOS結(jié)構(gòu)。它保留了MCS 51單片機的所有特性，內(nèi)部組成基本相同。 80C51系列單片機增設(shè)了兩種可以用軟件進行選擇的低功耗工作方式:空閑方式和掉電方式。87051單片機是80051含EPROM的產(chǎn)品，89051單片機是80051含EZPROM的產(chǎn)品。這種單片機有兩級或三級程序存儲器保密系統(tǒng)，用于保護EPROM或其中的程序，以防止非法拷貝。另外，87051單片機還可用智能編程法進行編程?？墒姑總€字節(jié)的編程時間由50m。減少到4ms，速度快，效率高。 新一代80051系列單片機除了上述的結(jié)構(gòu)特性外，其最主要技術(shù)特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn)微控制器完善的控制功能為己任。如:為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計提供了更加靈活的方式。飛利浦公司還為80051系列8X0592單片機引入了具有較強功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線—CAN(Controller Area NetworkBUS )等，這一系列的單片機為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。 8051系列產(chǎn)品中增加了一些外部接口功能單元如A/D,PWM。PCA(可編程計數(shù)器陣列)、WDT(監(jiān)視定時器)、高速I/0口、計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。 此外，由于SOC51系列采用了CMOS技術(shù)制造而成，較之MCS一51系列集成度高、速度快、功耗低。 雖然，現(xiàn)在MCS一51仍不失為單片機中的主流機型，國內(nèi)仍以Intel的MCS一51系列單片機應(yīng)用最廣。但是，由于80051系列所具有的一系列特點，其獲得廣泛使用將是指日可待的。誠然，單片機的應(yīng)用意義遠不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計思想。是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑。接口種類繁多，從傳統(tǒng)的通用外圍電路、RS23RS422/48MODEM到現(xiàn)在的USB、IEEE 139Internet網(wǎng)絡(luò)芯片等，它們在不同的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字信號的傳輸隨著距離的增加和信號傳輸速率的提高，在傳輸線上的反射、串?dāng)_、衰減和共地噪聲等影響將引起信號的畸變，從而限制了通信距離。普通的TTL電路，由于驅(qū)動能力差，輸入電阻小，靈敏度不高以及抗干擾能力差，因而信號傳輸?shù)木嚯x短。借助接口電路，可以進行較長距離的數(shù)據(jù)傳輸。 通信接口（interface）按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來分包括RS23RS42RS48USB等。 RS23RS422與RS485標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。USB是近幾年發(fā)展起來的新型接口標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。 MODEM芯片通常配合串行口實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號之間的相互轉(zhuǎn)換，從而可以利用電話線或電力線進行遠程通信。目前RS232是PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地，如從DTE設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)在使用DB25連接器時是2腳相對7腳（信號地）的電平，DB25各引腳定義參見圖1。典型的RS232信號在正負(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5～+15V，負(fù)電平在5～15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與3～12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS232適合本地設(shè)備之間的通信。其有關(guān)電氣參數(shù)參見表。 規(guī)定RS232RS422R485工作方式單端差分差分節(jié)點數(shù)1收、1發(fā)1發(fā)10收1發(fā)32收最大傳輸電纜長度50英尺400英尺400英尺最大傳輸速率20Kb/S10Mb/s10Mb/s最大驅(qū)動輸出電壓