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標(biāo)題: 教你怎么學(xué)單片機(jī) [打印本頁(yè)]

作者: 51黑tt 時(shí)間: 2016-3-6 13:38
標(biāo)題: 教你怎么學(xué)單片機(jī)
一提起單片機(jī)，也許有好多好多的人暉然不知其為何物。但當(dāng)你生活在繁華的現(xiàn)
代化大都市時(shí)，你有沒(méi)有想過(guò)，為什么我們隨時(shí)都可以在ATM自動(dòng)柜員機(jī)里取
錢(qián)？為什么十字路口的交通燈能夠在沒(méi)有人干預(yù)的情況下有條不紊地指揮著交
通？為什么我們能用手機(jī)隨時(shí)隨地與他人進(jìn)行通話(huà)？我們平常所使用的數(shù)碼相
機(jī)、數(shù)碼電視機(jī)、數(shù)碼音響、遙控器、空調(diào)、智能洗衣機(jī)、智能玩具等等所謂的
高科技產(chǎn)品，它們到底是怎么構(gòu)成的呢？其實(shí)說(shuō)到底，服務(wù)于我們現(xiàn)代化生活的
神秘之物，正是不為人所知的單片機(jī)！
目前，單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的
蹤跡，它是如此地貼于近我們的生活，在我們的生活中觸手可及，給我們的生活
帶來(lái)很多的便利。如導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通
訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC
卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以
及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)
器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。從當(dāng)前情況來(lái)看，科技越發(fā)達(dá)，智能化的東西就
越多，使用的單片機(jī)就越多。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的單片機(jī)年容量已達(dá)1－3億片，且每年以大約16%的速度增長(zhǎng)，但
相對(duì)于世界市場(chǎng)，我國(guó)的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)的產(chǎn)
品多數(shù)用到單片機(jī),并不斷地輻射向內(nèi)地, 這說(shuō)明單片機(jī)應(yīng)用在我國(guó)才剛剛起
步，有著廣闊的前景。面對(duì)著學(xué)習(xí)單片機(jī)是一門(mén)終生受用的技術(shù)；同時(shí)面對(duì)著生
活的現(xiàn)代化，我們衣、食、住、行也就越來(lái)越依賴(lài)各式各樣的“高科技”了，也
就有很多地方都用到了高集成電路IC和單片機(jī)。學(xué)習(xí)單片機(jī)，做現(xiàn)代生活的領(lǐng)航
人,它將帶你進(jìn)入最具魅力的電子世界。
那么什么叫單片機(jī)呢？一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部份構(gòu)成：CPU（進(jìn)
行運(yùn)算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出設(shè)備（例
如：串行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部份被分成若干塊芯片，安
裝在一個(gè)稱(chēng)之為主板的印刷線路板上。而在單片機(jī)中，這些部份，全部被做到一
塊集成電路芯片中了，所以就稱(chēng)為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了
上述部份外，還集成了其它部份如A/D，D/A等。
此時(shí)，有讀者就會(huì)驚嘆的問(wèn)：“家用計(jì)算機(jī)中的CPU一塊就要賣(mài)幾百元，而單片
機(jī)里面就包含了這么多東西，這價(jià)格那還了得嗎？再說(shuō)這塊芯片想想也是非常之
大，有那么實(shí)用嗎？”其實(shí)不然，一片單片機(jī)芯片的價(jià)格并不是大家想象中的那
么高，恰好相反，它的價(jià)格是從幾元人民幣到幾十元人民幣這么便宜，體積也不
大，一般是40腳封裝，當(dāng)然功能多一些的單片機(jī)引腳比較多的，如68引腳等，功
能少的只有10多個(gè)或20多個(gè)引腳，有的甚至只有8個(gè)引腳。
為什么會(huì)這樣呢？功能有強(qiáng)弱，打個(gè)比方，市面上有的組合音響一套才賣(mài)幾百塊
錢(qián)，可是有的僅一臺(tái)功放機(jī)就要賣(mài)好幾千。另外這種芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也
很成熟，51系列的單片機(jī)已經(jīng)做了二十幾年，所以?xún)r(jià)格就低了。既然如此，單
片機(jī)的功能肯定不強(qiáng)，干嗎要學(xué)它呢？話(huà)不能這樣說(shuō)，實(shí)際工作中并不是任何
需要計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合都要求計(jì)算機(jī)有很高的性能，一個(gè)控制電冰箱溫度的計(jì)算機(jī)難
道要用PIII？應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用，是否有很好的性能價(jià)格比。所以8051出
來(lái)二十多年，依然沒(méi)有被淘汰，還在不斷的發(fā)展中。
對(duì)于要學(xué)習(xí)單片機(jī)或者對(duì)單片有濃厚興趣的人來(lái)說(shuō)，那么如何才能既快速又方便
的學(xué)習(xí)好它呢？
第一、要多方面獲取學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)方面的資料。購(gòu)買(mǎi)有關(guān)書(shū)籍，并到相關(guān)的單
片機(jī)技術(shù)網(wǎng)站和IT網(wǎng)站獲取資料，例如，在網(wǎng)上可以找到仿真器的使用指導(dǎo)書(shū)、
各種系列單片機(jī)的使用說(shuō)明和具體單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)說(shuō)明，可以找到仿真器的電
路圖、實(shí)驗(yàn)板電路圖、芯片封裝知識(shí)等大量的實(shí)際應(yīng)用參考電路，當(dāng)然有些資料
是英文的，看懂英文資料是個(gè)挑戰(zhàn)，學(xué)會(huì)4、6級(jí)英語(yǔ)就是為看資料的。英語(yǔ)難
學(xué)，但是看資料容易，只要下決心，看完一本資料，就可以看懂所有的相關(guān)資
料。
第二、購(gòu)買(mǎi)仿真器和實(shí)驗(yàn)電路板，如果經(jīng)濟(jì)條件不錯(cuò)，可以直接購(gòu)買(mǎi)。如何自制
仿真器和實(shí)驗(yàn)電路板呢？首先要到網(wǎng)上找到仿真器的電路圖，然后就可以使用畫(huà)
電路板軟件畫(huà)電路圖和電路板圖，這又是個(gè)挑戰(zhàn)，要求你先前必須認(rèn)真學(xué)好PCB
圖制作方面的相關(guān)知識(shí)，并熟練掌握一種以上的電子電路制圖軟件的使用方法。
仿真器電路非常簡(jiǎn)單，但要把它制作出來(lái)還是需要下一番苦工夫的，找一本有關(guān)
書(shū)，然后練習(xí)畫(huà)原理圖，畫(huà)完原理圖后，就學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)元件封裝，再購(gòu)買(mǎi)元件，這
時(shí)就可以畫(huà)電路板圖了，一旦畫(huà)好，將形成的PCB文件交給電路板制作公司，若
干天后，就可以得到電路板，焊上元器件，等實(shí)驗(yàn)電路板做好后，就可以與實(shí)驗(yàn)
電路板一起調(diào)試了。另外，仿真器本身的系統(tǒng)程序，也需要向仿真器電路圖設(shè)計(jì)
者購(gòu)買(mǎi)。自制實(shí)驗(yàn)電路板，需要單片機(jī)芯片內(nèi)部工作原理的知識(shí)、封裝知識(shí)，清
楚的知道每一個(gè)引腳的功能，還需要數(shù)碼管、按鈕、排電阻、三端穩(wěn)壓器、二極
管、散熱器、電解電容、普通電容、電阻、鈕子開(kāi)關(guān)等元件的知識(shí)，對(duì)于初學(xué)
者，可以做一個(gè)只有3個(gè)數(shù)碼管、8個(gè)按鈕、8個(gè)發(fā)光二極管的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)板，這樣
的實(shí)驗(yàn)板，雖然簡(jiǎn)單，但足可以幫助初學(xué)者入門(mén)。
第三、可以從網(wǎng)上獲得仿真器用的仿真軟件，或者如果你是購(gòu)買(mǎi)的仿真器，它也
有配套相關(guān)的仿真軟件，將其安裝到計(jì)算機(jī)上。這樣就可以調(diào)試仿真器和實(shí)驗(yàn)
板，將仿真器的一端與PC機(jī)相連，另一端連接實(shí)驗(yàn)板的接口，上電后，檢查仿真
器芯片、實(shí)驗(yàn)板上芯片是否發(fā)熱（用手模），PC機(jī)是否工作正常后，運(yùn)行仿真軟
件，找個(gè)C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言的例子，編譯成功后下載到單片機(jī)中，如果能夠下
載，說(shuō)明一切成功。否則還需要仔細(xì)研究，一般情況下，只要電路板上的電路正
確，元件參數(shù)準(zhǔn)確，沒(méi)有不成功的。
上面的準(zhǔn)備工作做好后，我們就可以進(jìn)入到單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)階段了。
第四、我們要從宏觀上把握好單片機(jī)技術(shù)的核心內(nèi)容。只有你在腦海里有了這門(mén)
技術(shù)的核心內(nèi)容，那么你在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，你就會(huì)知道你是在學(xué)什么？學(xué)到哪一
部分了？學(xué)了有什么用？往往好多學(xué)生在學(xué)習(xí)這門(mén)技術(shù)的過(guò)程中，不注重對(duì)整門(mén)
技術(shù)的宏觀把握，導(dǎo)致了學(xué)習(xí)的時(shí)候糊里糊涂，然后除了天天喊什么“聽(tīng)不懂
啦。”“在學(xué)天書(shū)啦！”“太難學(xué)太枯燥啦！”等等就真的什么也學(xué)不會(huì)了，其
實(shí)只要你掌握好單片機(jī)技術(shù)的知識(shí)主干，那么學(xué)習(xí)起來(lái)就心中有數(shù)了，最起碼也
能知道自己在學(xué)什么。圖1-1是當(dāng)前一般院校單片機(jī)教材的主要知識(shí)結(jié)構(gòu)，大家
要把這一幅圖深深印在腦海里，帶著它學(xué)習(xí)起來(lái)心里就有底了。
單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)主要是回顧一下學(xué)過(guò)的一些電子入門(mén)知識(shí)，包括數(shù)字電子技術(shù)，
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)等。然后分成軟硬件兩個(gè)方面來(lái)學(xué)習(xí)。
硬件方面主要學(xué)習(xí)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這部分的知識(shí)非常重要，特別是存儲(chǔ)器結(jié)
構(gòu)這一方面的知識(shí)，更要好好的掌握。硬件方面接下來(lái)要學(xué)習(xí)的就是單片機(jī)的三
件法寶，它們分別是中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行接口，這三個(gè)方面的內(nèi)容可
以為將來(lái)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)帶來(lái)方便。然后就是要學(xué)習(xí)單片機(jī)的片外擴(kuò)
展及接口技術(shù)，單片機(jī)的三件法寶有時(shí)不夠用怎么辦？不怕，可以通過(guò)擴(kuò)展來(lái)實(shí)
現(xiàn)，比如8051有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，而我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)要用到四個(gè)定時(shí)器，怎么
辦，我們可以通過(guò)擴(kuò)展外部定時(shí)芯片來(lái)擴(kuò)展定時(shí)/計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)。又比如單片機(jī)
要接收一個(gè)溫度信號(hào)，我們就可以通過(guò)擴(kuò)展接口技術(shù)，為單片機(jī)外部加一個(gè)溫度
傳感器，放大器，A/D轉(zhuǎn)換器等來(lái)完成任務(wù)。
軟件方面主要先學(xué)習(xí)單片機(jī)的指令系統(tǒng)，所謂指令就是指示單片機(jī)完成一個(gè)動(dòng)作
的命令。每種型號(hào)的單片機(jī)都有各自的指令系統(tǒng)，我們只要熟悉地掌握一種型號(hào)
的單片機(jī)的指令系統(tǒng)，其它的就皆能觸類(lèi)旁通了。熟悉指令系統(tǒng)以后，我們就可
以采用這些指令來(lái)編寫(xiě)程序了，程序是能夠使單片機(jī)完成某個(gè)功能的指令的集
合。如何使編寫(xiě)出來(lái)的程序符合單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的要求，如何達(dá)到程序的最優(yōu)
化，這就是學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)容了。
通過(guò)學(xué)習(xí)完單片機(jī)軟硬件方面的知識(shí)，我們就可以來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，
但是在設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意一些什么問(wèn)題，如何設(shè)計(jì)才能使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到抗干擾、
可靠性高等等問(wèn)題，都是在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這一方面我們要學(xué)習(xí)的。
第五、從細(xì)微處著手學(xué)習(xí)好單片機(jī)技術(shù)的每個(gè)主要知識(shí)點(diǎn)。可具體從下面幾步入
手：
1、先學(xué)習(xí)數(shù)字I/O的使用。信號(hào)的輸入輸出，都是通過(guò)單片機(jī)的I/O口來(lái)實(shí)現(xiàn)
的。我們可以通過(guò)使用按鈕輸入信號(hào)，發(fā)光二極管顯示輸出電平這樣的實(shí)例，就
可以學(xué)習(xí)引腳的數(shù)字I/O功能，在按下某個(gè)按鈕后，某發(fā)光二極管發(fā)亮，這就是
數(shù)字電路中組合邏輯的功能，雖然很簡(jiǎn)單，但是可以學(xué)習(xí)一般的單片機(jī)編程思
想，例如，必須設(shè)置很多寄存器對(duì)引腳進(jìn)行初始化處理，才能使引腳具備有數(shù)字
輸入和輸出功能。每使用單片機(jī)的一個(gè)功能，就要對(duì)控制該功能的寄存器進(jìn)行設(shè)
置，這就是單片機(jī)編程的特點(diǎn)，千萬(wàn)不要怕麻煩，所有的單片機(jī)都是這樣。
2、定時(shí)器的使用。學(xué)會(huì)定時(shí)器的使用，就可以用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)序電路，時(shí)序電
路的功能是強(qiáng)大的，在工業(yè)、家用電氣設(shè)備的控制中有很多應(yīng)用，例如，可以用
單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有一個(gè)按鈕的樓道燈開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)在按鈕按下一次后，燈亮3
分鐘后自動(dòng)滅，當(dāng)按鈕連續(xù)按下兩次后，燈常亮不滅，當(dāng)按鈕按下時(shí)間超過(guò)2s，
則燈滅。數(shù)字集成電路可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序電路，可編程邏輯器件（PLD）可以實(shí)現(xiàn)時(shí)
序電路，可編程控制器（PLC）也可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序電路，但是只有單片機(jī)實(shí)現(xiàn)起來(lái)
最簡(jiǎn)單，成本最低。定時(shí)器的使用是非常重要的，邏輯加時(shí)間控制是單片機(jī)使用
的基礎(chǔ)。
3、中斷系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。單片機(jī)的特點(diǎn)是一段程序反復(fù)執(zhí)行，程序中的每個(gè)指令的
執(zhí)行都需要一定的執(zhí)行時(shí)間，如果程序沒(méi)有執(zhí)行到某指令，則該指令的動(dòng)作就不
會(huì)發(fā)生，這樣就會(huì)耽誤很多快速發(fā)生的事情，例如，按鈕按下時(shí)的下降沿。要使
單片機(jī)在程序正常運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)快速動(dòng)作做出反應(yīng)，就必須使用單片機(jī)的中斷
功能，該功能就是在快速動(dòng)作發(fā)生后，單片機(jī)中斷正常運(yùn)行的程序，處理快速發(fā)
生的動(dòng)作，處理完成后，再返回執(zhí)行正常的程序。中斷功能使用中的困難是需要
精確地知道什么時(shí)候不允許中斷發(fā)生（屏蔽中斷）、什么時(shí)候允許中斷發(fā)生（開(kāi)
中斷），需要設(shè)置哪些寄存器才能使某種中斷起作用，中斷開(kāi)始時(shí)，程序應(yīng)該干
什么，中斷完成后，程序應(yīng)該干什么等等。中斷學(xué)會(huì)后，就可以編制更復(fù)雜結(jié)構(gòu)
的程序，這樣的程序可以使CPU同時(shí)做幾件事。
4、與PC機(jī)進(jìn)行RS232通信。單片機(jī)一般都有USART接口， USART接口不能直接與
PC機(jī)的RS232接口連接，它們之間的邏輯電平不同，需要使用一塊232芯片進(jìn)行電
平轉(zhuǎn)換。USART接口的使用是非常重要的，通過(guò)該接口，可以使單片機(jī)與PC機(jī)之
間交換信息，雖然RS232通信并不先進(jìn)，但是對(duì)于接口的學(xué)習(xí)是非常重要的。正
確使用USART接口，需要學(xué)習(xí)通信協(xié)議，PC機(jī)的RS232接口編程等等知識(shí)。試想，
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上的數(shù)據(jù)顯示在PC機(jī)監(jiān)視器上，而PC機(jī)的鍵盤(pán)信號(hào)可以在單片機(jī)實(shí)
驗(yàn)板上得到顯示，將是多么神奇的事情啊！
以上三步學(xué)會(huì)，就相當(dāng)于牢牢掌握了單片機(jī)三大法寶，就有能力設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的
單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)了。
5、學(xué)會(huì)用單片機(jī)外接RAM、ROM、A/D、D/A轉(zhuǎn)換等芯片。必竟僅依靠一片單片機(jī)
芯片來(lái)設(shè)計(jì)大型的應(yīng)用系統(tǒng)，其力量是有限的，要想使單片機(jī)具有出神入化的功
能，就必須學(xué)會(huì)用它與其它各種類(lèi)型的芯片連接，完成更加意想不到的功能。例
如讓單片機(jī)與芯片27512連接，那么單片機(jī)就可以存貯256KB的程序了；如果讓單
片機(jī)與芯片DAC0832或AD0809連接，那么這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)就具有數(shù)模轉(zhuǎn)換或模數(shù)
轉(zhuǎn)換的功能了，通過(guò)這些A/D或D/A轉(zhuǎn)換，可以使單片機(jī)操作模擬量，顯示和檢測(cè)
電壓、電流等信號(hào)。學(xué)習(xí)時(shí)注意模擬地與數(shù)字地、參考電壓、采樣時(shí)間，轉(zhuǎn)換速
率，轉(zhuǎn)換誤差等概念。使用A/D轉(zhuǎn)換功能的簡(jiǎn)單的例子是設(shè)計(jì)一個(gè)電壓表。
6、學(xué)會(huì)PCI、I2C接口、USB接口、TCP/IP接口和液晶顯示器等的接口。這些接口
的使用可以使單片機(jī)更容易連接外部設(shè)備，在擴(kuò)展單片機(jī)功能方面非常重要。同
時(shí)可以學(xué)習(xí)一些比較、捕捉、PWM功能，這些功能可以使單片機(jī)能夠控制電機(jī)，
檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速器等控制起功能。
綜上所述，學(xué)習(xí)單片機(jī)就是要采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，采用軟件與硬件同
步掌握的方法來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)。單片機(jī)技術(shù)是一門(mén)實(shí)操性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課，單方
面的啃書(shū)本是勞而無(wú)獲的。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中也不能一味地學(xué)習(xí)硬件知識(shí)或者一個(gè)
勁地學(xué)習(xí)編程技術(shù)，而是兩方面都要顧及，一方面要學(xué)習(xí)硬件，一方面也要學(xué)習(xí)
軟件。通過(guò)硬件知識(shí)的學(xué)習(xí)，你能夠了解到如何編程來(lái)控制硬件，通過(guò)軟件編程
的學(xué)習(xí)，你又可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí)到單片機(jī)硬件的工作機(jī)制和原理。
在知識(shí)爆炸的年代里，即使天天學(xué)習(xí)，也很難跟上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。學(xué)習(xí)單片機(jī)
技術(shù)首要的是興趣，愛(ài)好單片機(jī)才能學(xué)會(huì)單片機(jī)，不為什么目的，只為學(xué)習(xí)的樂(lè)
趣，當(dāng)然要是興趣也能賺錢(qián)，則是一舉兩得。學(xué)會(huì)使用單片機(jī)其實(shí)是學(xué)會(huì)了使用
工具，充其量是個(gè)補(bǔ)鍋、鋦碗的匠人。如果再要進(jìn)步，就需要在信號(hào)識(shí)別、控制
理論、數(shù)字信號(hào)處理理論、通信理論等方面下工夫，只有這樣，才能開(kāi)發(fā)出高水
平、高附加值、具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，達(dá)到熟練運(yùn)用的至高境界。單片機(jī)是
DSP、嵌入式操作系統(tǒng)等高級(jí)硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。如果想要進(jìn)一步的發(fā)展，必
須學(xué)會(huì)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)。如果在學(xué)會(huì)單片機(jī)的基礎(chǔ)之上，學(xué)會(huì)CPLD和FPGA的開(kāi)發(fā)以
及硬件描述語(yǔ)言，就可以在高速產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面如魚(yú)得水。

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