學(xué)習(xí)單片機(jī)的步驟

學(xué)習(xí)單片機(jī)的步驟
1、熟悉單片機(jī)的原理，結(jié)構(gòu)；
2、學(xué)好數(shù)電，模電，為設(shè)計(jì)電路打好基礎(chǔ)；
3、熟練使用C語(yǔ)言，多學(xué)習(xí)別人的程序；
4、對(duì)操作系統(tǒng)原理有一定的了解；
5、Protel至少要有點(diǎn)基礎(chǔ)；
6、要實(shí)際動(dòng)手調(diào)試電路的能力。
當(dāng)前的單片機(jī)種類(lèi)很多，但是 51 是最基礎(chǔ)的，因此單片機(jī)的學(xué)習(xí)最好也是從 51 開(kāi)始，不僅容易上手，而且相當(dāng)實(shí)用。然而 51 單片機(jī)畢竟過(guò)于基礎(chǔ)，后來(lái)的很多單片機(jī)在功能上都有很大的擴(kuò)展，因此按照我們實(shí)驗(yàn)室多數(shù)人的路線(xiàn)接下來(lái)大多數(shù)人會(huì)學(xué)習(xí) AVR 單片機(jī)， AVR 單片機(jī)在功能上較 51 有很大提升，集成了 A/D 、快速 PWM 等很多實(shí)用的功能，而且和很多大型的單片機(jī)在功能上有很多類(lèi)似之處，因此如果以后還想掌握其他單片機(jī) AVR 無(wú)疑是一個(gè)很好的跳板。
學(xué)習(xí)的過(guò)程
學(xué)習(xí)單片機(jī)最終要的是當(dāng)然是練，我所說(shuō)的學(xué)習(xí)跟課堂上的單片機(jī)學(xué)習(xí)不同，我以前也看過(guò)一些單片機(jī)教材，有些教材講的是單片機(jī)的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些東西對(duì)于我們暫時(shí)并不需要，等以后開(kāi)課的時(shí)候在學(xué)習(xí)好了?，F(xiàn)在要學(xué)習(xí)的是暫時(shí)拋開(kāi)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理不談，如何能用單片機(jī)寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的小程序，是從實(shí)用性的角度出發(fā)，網(wǎng)上有一種說(shuō)法稱(chēng)之為先實(shí)踐后理論的學(xué)習(xí)方法。
因此我的觀點(diǎn)如下，單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)首先要有一個(gè)基本的了解，最起碼要知道各引腳的功能、區(qū)別，能自己動(dòng)手搭一個(gè)單片機(jī)的最小系統(tǒng)，然后就可以直接從程序入手，程序最好還是用 C 語(yǔ)言編程，從簡(jiǎn)單的跑馬燈做起，逐漸深入，陸續(xù)可以做一些數(shù)碼管、液晶、 DS1302 、 DS18B20 等電子元器件的應(yīng)用，在深入就可以結(jié)合一些具體實(shí)例擴(kuò)展一些中斷、串口通訊等功能。還有一點(diǎn)要聲明的是單片機(jī)里用到的 C 語(yǔ)言其實(shí)很有限，課堂上學(xué)習(xí) C++ 的很大一部分內(nèi)容在初期單片機(jī)編程中都用不到，因此沒(méi)必要因?yàn)橛X(jué)的自己的 C 語(yǔ)言基礎(chǔ)不是很好而對(duì)單片機(jī)望而止步！
學(xué)習(xí)的工具
軟件方面方面， 51 單片機(jī)用的是 KEIL 軟件，這個(gè)軟件在學(xué)校圖書(shū)館軟件下載和其他網(wǎng)站上都有，具體用法自己查找相關(guān)資料， AVR 的軟件就比較多了，我用的是 CVAVR ，另外還有 ICCAVR 等多款編譯軟件，這要看個(gè)人喜好了，建議有了一定的 51 基礎(chǔ)再學(xué)。另外就是燒寫(xiě)軟件，燒寫(xiě)軟件的作用就是將編譯器生成的 HEX 文件燒寫(xiě)至單片機(jī)里，這要配合下載線(xiàn)實(shí)用，如果有并口的話(huà)最好用并口下載線(xiàn)，軟件最好用廣州雙龍的 SLISP 軟件，如果是筆記本沒(méi)有并口的話(huà)則要自己買(mǎi)一個(gè)下載器了，名稱(chēng)為 USBASP ，網(wǎng)上電子市場(chǎng)有賣(mài) 20 塊錢(qián)左右，軟件會(huì)隨光盤(pán)自帶。
硬件方面，首先是要有單片機(jī)，對(duì)于單片機(jī)有一點(diǎn)要注意， 51 單片機(jī)最好買(mǎi) 89S51 、 89S52 這兩種型號(hào)，上面我所說(shuō)的燒寫(xiě)程序是 ISP 方式，這兩種單片機(jī)支持 ISP 下載，所以如果買(mǎi)其他型號(hào)的燒寫(xiě)程序可能會(huì)不太方便， AVR 單片機(jī)常用的就是 ATmega16L 其它型號(hào)的區(qū)別也不是很大，甚至有些兼容。至于單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，目前的價(jià)格都很貴，從一百到幾百不等，不過(guò)像上次學(xué)校里廣告的那個(gè)六十多塊錢(qián)的最好還是免了，沒(méi)什么作用。能買(mǎi)一塊當(dāng)然好，沒(méi)有的話(huà)也不要緊，自己動(dòng)手買(mǎi)個(gè)電路板搭一下也很方便，引出 ISP 接口，燒寫(xiě)程序十分容易，然后將 I/O 口引出擴(kuò)展也很方便。
學(xué)習(xí)單片機(jī)的其它幾個(gè)注意點(diǎn)：
1 ．理論與實(shí)踐并重
對(duì)一個(gè)初學(xué)單片機(jī)的人來(lái)說(shuō)，如果按教科書(shū)式的學(xué)法，上來(lái)就是一大堆指令、名詞，學(xué)了半天還搞不清這些指令起什么作用，也許用不了幾天就會(huì)覺(jué)得枯燥乏味以致半途而廢。所以學(xué)習(xí)與實(shí)踐結(jié)合是一個(gè)好方法，邊學(xué)習(xí)、邊演練，循序漸進(jìn)，這樣用不了幾次就能將所用到的指令理解、吃透、扎根于腦海，甚至 “ 根深蒂固 ” 。也就是說(shuō)，當(dāng)你學(xué)習(xí)完幾條指令后 ( 一次數(shù)量不求多，只求懂 ) ，接下去就該做實(shí)驗(yàn)了，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使你感受到剛才的指令產(chǎn)生的控制效果，眼睛看得見(jiàn) ( 燈光 ) 、耳朵聽(tīng)得到 ( 聲音 ) ，更能深刻理解指令是怎樣轉(zhuǎn)化成信號(hào)去實(shí)現(xiàn)控制的，通過(guò)實(shí)驗(yàn)看到自己所學(xué)的成果不僅有一種成就感也能提升你對(duì)單片機(jī)的興趣。說(shuō)句實(shí)在話(huà)，單片機(jī)與其說(shuō)是學(xué)出來(lái)的，還不如說(shuō)是做實(shí)驗(yàn)練出來(lái)的，何況做實(shí)驗(yàn)本身也是一種學(xué)習(xí)過(guò)程。因此邊學(xué)邊練的學(xué)習(xí)方法，效果特別好。
2 ．合理安排時(shí)間持之以恒
學(xué)習(xí)單片機(jī)不能 “ 三天打魚(yú)、兩天曬網(wǎng) ” ，要有持之以恒的毅力與決 4 心。學(xué)習(xí)完幾條指令后，就應(yīng)及時(shí)做實(shí)驗(yàn)，融匯貫通，而不要等幾天或幾個(gè)星期之后再做實(shí)驗(yàn)，這樣效果不好甚至前學(xué)后忘。另外要有打 “ 持久戰(zhàn) ” 的心理準(zhǔn)備，不要興趣來(lái)時(shí)學(xué)上幾天，無(wú)興趣時(shí)涼上幾星期。學(xué)習(xí)單片機(jī)很重要的一點(diǎn)就是持之以恒。
3 ．遇到問(wèn)題耐心檢查
單片機(jī)有軟硬件兩方面的內(nèi)容，有時(shí)一個(gè)程序怎么調(diào)都不出效果，然而從理論分析卻又是對(duì)的，這是就要仔細(xì)找原因了，學(xué)習(xí)單片機(jī)經(jīng)常碰到很多問(wèn)題，有時(shí)一兩天都不能解決，這是就要有耐心，從底層找起，相信每找出一個(gè)錯(cuò)誤都會(huì)有一個(gè)新的收獲。切不可輕言放棄?。。?
4 ．對(duì)只短暫學(xué)過(guò)一遍的知識(shí)，充其量只比浮光掠影稍好。因此，較好的方法是過(guò)一段時(shí)間后 (1-2 個(gè)月 ) 再重新學(xué)一遍，學(xué)過(guò)的知識(shí)要經(jīng)常運(yùn)用，這樣反復(fù)循環(huán)幾次就能徹底弄懂消化，永不忘卻。
5 ．要進(jìn)行適當(dāng)投資購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)器材及書(shū)籍資料
單片機(jī)技術(shù)含金量高，一旦學(xué)會(huì)后，給你帶來(lái)的效益當(dāng)然也高，無(wú)論是應(yīng)聘求職還是自起爐灶開(kāi)廠(chǎng)辦公司，其前景都光明無(wú)限。因此在學(xué)習(xí)時(shí)要舍得適當(dāng)投資購(gòu)買(mǎi)必要的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)器材。另外還要經(jīng)常去科技圖書(shū)店看看，購(gòu)買(mǎi)一些適合自己學(xué)習(xí)、提高的書(shū)籍。一本好的書(shū)籍真的很重要，可以隨時(shí)翻閱，隨時(shí)補(bǔ)充不懂或遺忘的知識(shí)。
學(xué)習(xí)使用單片機(jī)就是理解單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，以及內(nèi)部資源的應(yīng)用,在匯編或C語(yǔ)言中學(xué)會(huì)各種功能的初始化設(shè)置，以及實(shí)現(xiàn)各種功能的程序編制。
第一步：數(shù)字I/O的使用
使用按鈕輸入信號(hào)，發(fā)光二極管顯示輸出電平，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。
第二步：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)。
第三步：中斷
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，在返回執(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，這樣的程序可以干著一件事，監(jiān)視著一件事，一旦監(jiān)視的事情發(fā)生，就中斷正在干的事情，處理監(jiān)視的事情，當(dāng)然也可以監(jiān)視多個(gè)事情，形象的比喻，中斷功能使單片機(jī)具有吃著碗里的，看著鍋里的功能。
以上三步學(xué)會(huì)，就相當(dāng)于降龍十八掌武功，會(huì)了三掌了，可以勉強(qiáng)護(hù)身。
第四步：與PC機(jī)進(jìn)行RS232通信
單片機(jī)都有USART接口，特別是MSP430系列中很多型號(hào)，都具有兩個(gè)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，需要使用一個(gè)MAX3232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，將是多么有意思的事情??！
第五步：學(xué)會(huì)A/D轉(zhuǎn)換
MAP430單片機(jī)帶有多通道12位A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)這些A/D轉(zhuǎn)換器可以使單片機(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。
第六步：學(xué)會(huì)PCI、I2C接口和液晶顯示器接口
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。
第七步：學(xué)會(huì)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。
如果以上七步都學(xué)會(huì)，就可以設(shè)計(jì)一般的應(yīng)用系統(tǒng)，相當(dāng)于學(xué)會(huì)十招降龍十八掌，可以出手攻擊了。
第八步：學(xué)習(xí)USB接口、TCP/IP接口、各種工業(yè)總線(xiàn)的硬件與軟件設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)USB接口、TCP/IP接口、各種工業(yè)總線(xiàn)的硬件與軟件設(shè)計(jì)是非常重要的，因?yàn)檫@是當(dāng)前產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的發(fā)展方向。