单片机

本文对单片机通信性能的分析和评价方法进行研究，指出了物理接口电路分布参数的分析方法和保证通信系统通信接口控制性能固件正确性的组合选择法。对单片机通信性能评价时，可以使用本文提出单片机通信性能分析参数。这些参数是比特吞吐系数ξ、数据传输有效性σ和数据识别率η。利用这些参数，可以定量地对单片机通信性能进行分析，同时也可以利用这些参数进行单片机的选择和应用系统设计。

现代信息网络技术的一个突出特点，就是使工业控制系统6中的所有设备连接成网，从而在一个核心软件管理下工作(这个软件可能是分布式的操作系统，也可能是嵌入式操作系统)，形成一个有机的整体。这种整体网络方式的现代工业控制系统具有传统独立控制系统所无法比拟的先进性，不仅能极大地提高工业设备的生产效率，还可以大大提高系统的安全性和可靠性。

目前，为了实现网络化系统，工业设备都必须以网络终端的形式出现在系统中，而这种网络终端大多用单片机或数字信号处理来实现。由于工业控制系统设备的多样性和分布性，智能模块方式的单片机终端已经成为主流设备控制方式。

<strong>单片机的特点：</strong>

(1) 受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；
(2) 内RAM：256KB以内。
(3) 可靠性高
(4) 易扩展
(5) 控制功能强
(6) 易于开发

<strong>ARM的特点：</strong>

(1)自带廉价的程序存储器（FLASH）和非易失的数据存储器（EEPROM）。这些存储器可多次电擦写，使程序开发实验更加方便，工作更可靠。

(2)高速度，低功耗。在和M51单片机外接相同晶振条件下，AVR单片机的工作速度是M51单片机的30-40倍；并且增加了休眠功能及CMOS技术，使其功耗远低于M51单片机。

(3) 工业级产品。具有大电流输出可直接驱动SSR和继电器，有看门狗定时器，防止程序走飞，从而提高了产品的抗干扰能力。

(4) 超功能精简指令，具有32个通用工作寄存器，相当于M51单片机中32个累加器！从而克服了单一累加器工作的瓶颈效应。

(5)程序下载方便。AVR单片机即可并行下载也可串行下载，无需昂贵的编程器。此外，还可以在线下载！也就是说可以直接在电路板上进行程序修改和烧录。

<strong>存储器的工作原理：</strong>

<font color="#aa8812">1、存储器构造</font>

存储器就是用来存放数据的地方。它是利用电平的高低来存放数据的，也就是说，它存放的实际上是电平的高、低，而不是我们所习惯认为的1234这样的数字

<strong>1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）</strong>

A、方法：根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A），每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差＜=A,则本次值有效。如果本次值与上次值之差＞A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值

B、优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。

C、缺点：无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差。

<strong>2、中位值滤波法</strong>

A、方法：连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列，取中间值为本次有效值。

B、优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液 位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。

C、缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。

<strong>3、算术平均滤波法</strong>

A、方法：连续取N个采样值进行算术平均运算。N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低；N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高。N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4

<strong>1.什么是串行通信？</strong>

串行通信（英语：Serial communication）是指在计算机总线或其他数据通道上，每次传输一个位元数据，并连续进行以上单次过程的通信方式。与之对应的是并行通信，它在串行端口上通过一次同时传输若干位元数据的方式进行通信。

简言之：串行通讯就是排成一队走，并行就是排成一列走，如下图
<center><img width="600" src="http://mcu.eetrend.com/files/2018-05/wen_zhang_/100011406-40275-4.gif&q…; alt="单片机串行通信全解析"></center>

在最近一个项目中，急急忙忙把功能完成就给了客户，完全没有安全意识，现在用烧录器把Flash里的程序一读，我就慌了，完全没有加密，随随便便就把程序读出来了，那我干了一个月的活，被人家花几秒钟读出来了，我这不是白干吗。因此，在这里普及一下安全意思，顺便介绍几种常见的加密方法。

<strong>一、打磨或更改芯片型号丝印</strong>

打磨或更改芯片型号丝印可以迷惑破解者，使破解者不知从何入手。当然，这是需要成本的，根据产品价格考虑是否需要打磨。

<strong>二、使用加密芯片</strong>

使用加密芯片的成本更加高，同时对于加密芯片可靠度无法掌握，风险很大。

<strong>三、开启单片机Flash保护</strong>

遥控器使用方便，功能多．目前已广泛应用在电视机、VCD、DVD、空调等各种家用电器中，且价格便宜，市场上非常容易买到。如果能将遥控器上许多的按键解码出来．用作单片机系统的输入．则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线复杂、占用I／O口过多的弊病。而且通过使用遥控器，操作时可实现人与设备的分离，从而更加方便使用。下面以TC9012编码芯片的遥控器为例。谈谈如何用常用的51系统单片机进行遥控的解码。

通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。
<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2018-04/wen_zhang_/100011264-39795-1.gif&q…; alt="用单片机解码红外遥控器"></center>

<font color="#33b1c8">1.按键分类与输入原理</font>

按键按照结构原理科分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关灯;另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。

在单片机应用系统中，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外，其他按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入时与软件结构密切相关的过程。

对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有无将按键输入，并检查是哪一个按键按下，将该键号送人累加器，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完成后再返回主程序。

<font color="#33b1c8">2.按键结构与特点</font>

串行口是单片机与外界进行信息交换的工具，8051单片机的通信方式有两种：

并行通信：数据的各位同时发送或接收。

串行通信：数据一位一位次序发送或接收。
<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2018-04/wen_zhang_/100011070-38983-1.jpg&q…; alt="单片机串行口介绍"></center>

<strong>串行通信的方式</strong>

• 异步通信

○ 用一个起始位0表示字符的开始，用停止位1表示字符的结束，中间夹着8个数据位，字符能一个接一个传送

<strong>排阻的阻值读取</strong>

在三位数字中，从左至右的第一、第二位为有效数字，第三位表示前两位数字乘10的N次方（单位为Ω）。如果阻值中有小数点，则用“R”表示，并占一位有效数字。例如：标示为“103”的阻值为10&TImes;10=10kΩ；标示为“222”的阻值为2200Ω即2.2kΩ；标示为“105”的阻值为1MΩ。需要注意的是，要将这种标示法与一般的数字表示方法区别开来，如标示为220的电阻器阻值为22Ω，只有标志为221的电阻器阻值才为220Ω。

标示为“0”或…000”的排阻阻值为OΩ，这种排阻实际上是跳线（短路线）。

一些精密排阻采用四位数字加一个字母的标示方法（或者只有四位数字）。前三位数字分别表示阻值的百位、十位、个位数字，第四位数字表示前面三个数字乘10的N次方，单位为欧姆；数字后面的第一个英文字母代表误差（G=2％、F=1％、D=0.25％、B=O.1％、A或W=0.05％、Q=0.02％、T=0.01％、V=0.005％）。如标示为“2341”的排阻的电阻为234&TImes;10=2340Ω。