51單片機(jī)電平特性是什么

單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

單片機(jī)是一種數(shù)字集成芯片，數(shù)字電路中只有兩種電平：高電平和低電平。為了讓大家在剛起步的時(shí)候?qū)﹄娖教匦杂幸粋€(gè)清晰的認(rèn)識(shí),我們暫且定義單片機(jī)輸出與輸入為TTL電平,其中高電平為+5V,低電平為0V。計(jì)算機(jī)的串口為RS-232C申平，其中高電平為-12V,低電平為+12V。這里要強(qiáng)調(diào)的是，RS-232C電平為負(fù)邏輯電平，大家千萬(wàn)不要認(rèn)為上面是我寫錯(cuò)To因此當(dāng)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間要通信時(shí)，需要加電平轉(zhuǎn)換芯片，我們?cè)赥X-1C單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上所加的電平轉(zhuǎn)換芯片是MAX232(實(shí)驗(yàn)板左下角)。初學(xué)者在學(xué)習(xí)時(shí)先掌握上面這點(diǎn)就夠了，若有興趣請(qǐng)大家再看下面的知識(shí)點(diǎn)——常用邏輯電平。

知識(shí)點(diǎn)：常用邏輯電平

常用的邏輯電平有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL、RS?232、RS-422、RS-485、LVDS等.其中TTL和CMOS的邏輯電平按典型電壓可分為四類：5V系列(5V TTL和5V CMOS).3.3V系列，2.5V系列和L8V系列。

5V TTL和5V CMOS是通用的邏輯電平。3.3V及以下的邏輯電平被稱為低電壓邏輯電平，常用的為L(zhǎng)VTTL電平。低電壓邏輯電平還有Z5V和L8V兩種。ECL/PECL和LVDS是差分輸入/輸出。RS-422/485和RS-232是串口的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-422/485是差分輸入/輸出，RS-232是單端輸入/輸出。

TTL電平信號(hào)用的最多，這是因?yàn)?，?shù)據(jù)表示通常采用二進(jìn)制，+5V等價(jià)于邏輯1,0V等價(jià)于邏輯0,這被稱為TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號(hào)系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

TTL電平信號(hào)對(duì)于計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于電源的要求不高，熱損耗也較低，另外TTL電平信號(hào)直接與集成電路連接而不需要價(jià)格昂貴的線路驅(qū)動(dòng)器以及接收器電路;再者，計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進(jìn)行的，而TTL接口的操作恰能滿足這一要求。TTL型通信大多數(shù)情況下是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，而并行數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于超過(guò)10英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩方面的原因。因?yàn)樵诓⑿薪涌谥写嬖谥嗪筒粚?duì)稱問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)可靠性均有影響;另外，對(duì)于并行數(shù)據(jù)傳輸)電纜以及連接器的費(fèi)用比起串行通信方式來(lái)也要高一些CMOS電平Vcc可達(dá)12V,CMOS電路輸出高電平約為0.9Vcc，而輸出低電平約為O.IVcc。CMOS電路中不使用的輸入端不能懸空，否則會(huì)造成邏輯混亂。另外，CMOS集成電路電源電壓可以在較大范圍內(nèi)變化，因而對(duì)電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴(yán)格。

TTL電路和CMOS電路的邏輯電平關(guān)系如下:

①VOH——邏輯電平1的輸出電壓。

②VOL——邏輯電平0的輸出電壓。

③VIH——邏輯電平1的輸入電壓。

④VIL——邏輯電平0的輸入電壓。

TTL電平臨界值:

①VOHmin=2.4V,VOLmax=0.4V o

②VIHmin=2.0V,VILmax=0.8Vo

CMOS電平臨界值(設(shè)電源電壓為+5V):

①VOHmin=4.99V,VOLmax=0.01Vo

②VIHmin=3.5V,VILmax=L5Vo

TTL和CMOS的邏輯電平轉(zhuǎn)換：

CMOS電平能驅(qū)動(dòng)TTL電平，但TTL電平不能驅(qū)動(dòng)CMOS電平，需加上拉電阻。常用邏輯芯片的特點(diǎn)如下：

通常情況下，單片機(jī)、DSP、FPGA之間引腳能否直接相連要參考以下方法進(jìn)行判斷：一般來(lái)說(shuō)，同電壓的是可以相連的，不過(guò)最好還是好好查看芯片技術(shù)手冊(cè)上的VIL、VIH、VOL、VOH的值，看是否能夠匹配。有些情況在一般應(yīng)用中沒有問(wèn)題，但是參數(shù)上就是有點(diǎn)不夠匹配，在某些情況下可能就不夠穩(wěn)定，或者不同批次的器件就不能運(yùn)行。