單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。

單片機是一種數字集成芯片，數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候對電平特性有一個清晰的認識,我們暫且定義單片機輸出與輸入為TTL電平,其中高電平為+5V,低電平為0V。計算機的串口為RS-232C申平，其中高電平為-12V,低電平為+12V。這里要強調的是，RS-232C電平為負邏輯電平，大家千萬不要認為上面是我寫錯To因此當計算機與單片機之間要通信時，需要加電平轉換芯片，我們在TX-1C單片機實驗板上所加的電平轉換芯片是MAX232(實驗板左下角)。初學者在學習時先掌握上面這點就夠了，若有興趣請大家再看下面的知識點——常用邏輯電平。

知識點：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LVTTL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是串口的接口標準，RS-422/485是差分輸入/輸出，RS-232是單端輸入/輸出。

TTL電平信號用的最多，這是因為，數據表示通常采用二進制，+5V等價于邏輯1,0V等價于邏輯0,這被稱為TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號系統(tǒng)，這是計算機處理器控制的設備內部各部分之間通信的標準技術。

TTL電平信號對于計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸是很理想的，首先計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸對于電源的要求不高，熱損耗也較低，另外TTL電平信號直接與集成電路連接而不需要價格昂貴的線路驅動器以及接收器電路;再者，計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸是在高速下進行的，而TTL接口的操作恰能滿足這一要求。TTL型通信大多數情況下是采用并行數據傳輸方式，而并行數據傳輸對于超過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。因為在并行接口中存在著偏相和不對稱問題，這些問題對可靠性均有影響;另外，對于并行數據傳輸)電纜以及連接器的費用比起串行通信方式來也要高一些CMOS電平Vcc可達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變化，因而對電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴格。

TTL電路和CMOS電路的邏輯電平關系如下:

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的邏輯電平轉換：

CMOS電平能驅動TTL電平，但TTL電平不能驅動CMOS電平，需加上拉電阻。常用邏輯芯片的特點如下：

通常情況下，單片機、DSP、FPGA之間引腳能否直接相連要參考以下方法進行判斷：一般來說，同電壓的是可以相連的，不過最好還是好好查看芯片技術手冊上的VIL、VIH、VOL、VOH的值，看是否能夠匹配。有些情況在一般應用中沒有問題，但是參數上就是有點不夠匹配，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行。