【正文】 )，脈寬調制電路(PWM)，模擬多路轉換器及A/D轉換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構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確、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī)定的任務。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)有著本質的區(qū)別，單片機的應用屬于芯片級應用，需要用戶了解單片機芯片的結構和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應用技術和系統(tǒng)設計所需要的理論和技術，用這樣特定的芯片設計應用程序，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，即它們的技術特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機芯片的內部結構，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用系統(tǒng)所要求的特性指標。這里的技術特征包括功能特性、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)自己的應用系統(tǒng)，掌握其結構特征和技術特征是必須的。單片機控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復雜電子線路或數(shù)字電路構成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來實現(xiàn)，并能夠實現(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，單片機的應用領域越來越廣泛。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MCS 48系列單片機的基礎上，于80年代初推出的新產(chǎn)品。其主要的技術特征是: 擴大了片內存儲容量、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。 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基礎上發(fā)展起來的，它們具有CHMOS結構。它保留了MCS 51單片機的所有特性，內部組成基本相同。 80C51系列單片機增設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構特性外，其最主要技術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，為單片機應用系統(tǒng)設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備間網(wǎng)絡系統(tǒng)總線—CAN(Controller Area NetworkBUS )等，這一系列的單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。 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，國內仍以Intel的MCS一51系列單片機應用最廣。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，單片機的應用意義遠不限于它的應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)的控制方法和設計思想。是控制技術的一次革命，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)絡芯片等，它們在不同的領域得到了廣泛的應用。 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、串擾、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）按電氣標準及協(xié)議來分包括RS23RS42RS48USB等。 RS23RS422與RS485標準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準，主要應用于高速數(shù)據(jù)傳輸領域。 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準。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信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅動器輸出正電平在+5～+15V，負電平在5～15V電平。當無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結束，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)設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS232適合本地設備之間的通信。其有關電氣參數(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最大驅動輸出電壓