概述
微机保护装置硬件的核心是微处理器。微 处理器的选择遵循以下原则：一是速度，二是功 能，三是通用性，四是工作环境。微处理器的速 度选择以能在两个相邻采样间隔内完成必要的工 作为准，并不是在任何情况下位数越高越好。随 着大规模集成电路的发展，微处理器正在向两个 方向发展：一方面，往功能强的方向发展；另一 方面，在同样的集成度下，不集成高功能的快速 的微处理器，而是把许多其它功能如A／D转换、 通信接口、定时器等集成在一个芯片上，往功能
全的方向发展。为了便于购买和升级换代，一定 要选择大公司的主流芯片。由于继电保护对可靠 性、安全性要求很高，再加上保护装置工作环境 恶劣，所以，要尽可能选择工业级的嵌入式微处 理器。目前，国内外微机保护装置所用的微处理 器有两大类：一类是单片机；另一类是数据处理 芯片。下面予以分别介绍。
§2.1 单片机简介
单片机的多机应用系统可分为功能集散系 统、并行多机处理及局部网络系统。
1）功能集散系统。多功能集散系统是为了满足 工程系统多种外围功能要求而设置的多机系统。
例如，一个加工中心的计算机系统除完成机床加 工运行控制外，还要控制对刀系统、坐标指示、 刀库管理、状态监视、伺服驱动等机构。
2）并行多机控制系统。并行多机控制系统主要 解决工程应用系统的快速性问题，以便构成大型 实时工程应用系统．典型的有快速并行数据采集、 处理系统、实时图像处理系统。
一．单片机的应用
单片机问世以来，应用日趋广泛，性能不 断地改善和提高，在许多应用场合取代了现有的 微型计算机系统，但其性能价格比却更为优越， 体积也大为减小。单片机的潜在能力愈来愈为人 们所注意。按照单片机的特点，它的应用可分为 单机和多机应用两种。
（1）单机应用
在一个应用系统中，只使用一片单片机，这是 目前应用最多的方式，单片机应用的主要领域
4）智能接口。在计算机系统，特别是较大型的 工业测、控系统中，如果用单片机进行接口的
控制与管理，单片机与主机并行工作，可以大大 提高系统的运行速度。例如，在大型数据采集系 统中，用单片机对模／数转换接口进行控制不仅 可提高采集速度，还可对数据进行预处理，如数 字滤波、线性化处理、误差修正等。
（2）多机应用
公司也研制成F8微处理器．这些微处理器虽说还 不是单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。
第二阶段（1974—1978年）：初级单片机 阶段。以INTEL公司的MCS—48为代表。这个系 列的单片机内集成有8位CPU、并行I／O口、8位 定时器／计数器，寻址范围不大于4K，且无串行 口。
第三阶段（1978～1983年）：高性能单片 机阶段。在这一阶段推出的单片机普遍带有串行 口，有多级中断处理系统、16位定时器／计数器、
误差修正、线性化处理等难题迎刃而解。
3）机电一体化产品。单片机与传统的机械产品 结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化， 构成新一代的机、电一体化产品。例如，在电传 打字机的设计中由于采用了单片机，取代了近千 个机械部件；在数控机床的简易控制机中，采用 单片机可提高可靠性及增强功能，降低控制机成 本。
功能较强，性能优良的单片机。目前国内很多继 电保护装置都采用此类单片机。
l）测控系统。用单片机可以构成各种工业控制 系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如， 温室人工气候控制、水闸自动控制、电镀生产线 自动控制、汽轮机电液调节系统、车辆检测系统、 机器人轴处理器等．
2）智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制 仪表，能促进仪表向数字化、智能化、多功能化、 综合化、柔性化发展。如温度、压力、流量、浓 度显示、控制仪表及智能电度表等。通过采用单 片机软件编程技术，使长期以来测量仪表中的
节，有的片内还带有A／D转换器。这类单片机 有 INTEL 公司的MCS－51 ，Motorola 公 司的 6801等。由于这类单片机的应用领域极其广泛， 各公司正在大力改进其结构与性能。
第四阶段（1983年以后）：8位单片机巩 固发展及16位单片机推出阶段。此阶段主要特征 是一方面发展16位单片机及专用单片机；另一方 面不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满 足不同的用户需要。
单片微型计算机简称单片机．它是把组成 微型计算机的各功能部件：中央处理器CPU，随 机存取存储器RAM、只读存储器ROM或可擦除 只读存储器EPROM、I／O接口电路、定时器／ 计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成 芯片中，构成一个完整的微型计算机。由于它的 结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的， 故 又 叫 单 片 微 控 制 器 （ Single Chip Microcontroller ） 。 目 前 国 外 已 开 始 把 它 称 作 单 片 微 型 计 算 机 （ Single Chip Microcomputer）。
单片机出现的历史并不长，它的产生与发 展和微处理器的产生与发展大体上同步，也经历 了四个阶段：
第一阶段：（1971～1974年）：1971年 11月美国INTEL公司首先设计成集成度为每片上 有 2000只晶体管的 4位微处理器 Intel 4004， 并且配有随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM和移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4 微型计算机。1972年4月INTEL公司又研制成了 功能较强的 8位微处理器Intel 8008，在此期间 Faircnild
3）局部网络系统。单片机网络系统的出现，使 单片机应用进入了一个新的水平。目前单片机构 成的网络系统主要是分布式测、控构成各种测、 控用子级系统。
随着应用的进一步深入，8位单片机已不能 满足需要。例如，MCS-51系列单片机（8位单 片机）只能用于速率为300波特的马达控制，对 速率为2400波特新型马达的控制就显得无能为力 了。又如，每秒100～200个字符的打印机，可 用MCS-51系列单片机加以控制，但每秒200— 400个字符的打印机控制则需要性能更强的16位 单片机，如 MCS-96系列单片机。MCS-96系列 的16位单片机是