如何學(xué)好單片機

單片機越來(lái)越多的受到電子產(chǎn)品研發(fā)人員和我國高等技術(shù)類(lèi)學(xué)校的應用與重視。本文在多年實(shí)際經(jīng)驗的基礎上，從單片機結構、邏輯思維、和微觀(guān)理念方面著(zhù)手，詳細介紹了如何學(xué)好單片機這門(mén)應用技術(shù)的幾點(diǎn)經(jīng)驗之談。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C學(xué)習；經(jīng)驗介紹

引言

單片機誕生于20世紀70年代。所謂單片機是利用大規模集成電路技術(shù)把中央處理單元(CenterProcessingUnit,也即常稱(chēng)的CPU)和數據存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上， 構成一個(gè)最小的計算機系統，再加上了中斷單元，定時(shí)單元及A/D轉換等更復雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來(lái)越強大，應用更廣泛[1]?，F在更多單 片機的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了嵌入式系統時(shí)代,由于制造工藝的進(jìn)步,有如VHDL、RTOS、CPLD、FPGA、DSP、ARM等這一系列可編程器件的體積越來(lái) 越小、成本越來(lái)越低，而功能是越來(lái)越能滿(mǎn)足人們的需要。自上世紀80年代以來(lái)，單片機技術(shù)在我國各個(gè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應用，各個(gè)世界半導體公 司都非?？春弥袊@個(gè)龐大的市場(chǎng)而紛紛到中國來(lái)投資建廠(chǎng)，如在蘇州就有日本的瑞薩、松下、美國的快捷等半導體公司在中的生產(chǎn)廠(chǎng)地。同時(shí)面對這一技術(shù)的不斷 發(fā)展，我國大部分高校都已經(jīng)把單片機方面的課程作為學(xué)生的必修課，這為我國近些年來(lái)的科技、工業(yè)控制等方面的發(fā)展培養了大量人才，而且社會(huì )對此方面的人才 需求還在不斷的增加。面對如此情況，作為在校學(xué)生,又該從何學(xué)起？如何學(xué)好這門(mén)課程呢？又怎樣才能不讓自己學(xué)了等于沒(méi)學(xué)呢？本文在多年實(shí)踐的基礎上，介紹 自已的一些感受和經(jīng)驗。

1 理解單片機的結構

對于一個(gè)初學(xué)者，最迷糊的就是對單片機芯片里面的結構的理解，小小的一個(gè)芯片為何能完成如此神奇的功能。

第一次從事電子方面的工作，也總對那黑黑的芯片里面感到不可思意的神奇。直到有一天，在檢修一臺日本二手電子市場(chǎng)里買(mǎi)來(lái)的程控交換機時(shí)，發(fā)現里面有一塊黑東西上的黑膠已經(jīng)裂開(kāi)，把它撬開(kāi)一看，里面就是一塊電路板， 上面焊滿(mǎn)了密密麻麻的電子零件。終于有點(diǎn)明白，原來(lái)芯片也可以這樣做成。當然當時(shí)所見(jiàn)的那塊電路板是不能被稱(chēng)之為芯片的，那只是日本的電子制造公司為了防 止別人抄襲而把整個(gè)電路板密封起來(lái)或其它原因，只引出幾個(gè)的引腳與其它電路連接。不過(guò)它可以讓人聯(lián)想到芯片的基本結構與此相類(lèi)似，如果把那些內眼看得見(jiàn)的 電子零件再縮小一千倍或更小以至于能把所有電子零件做在一個(gè)硅片上，那也就成了名副其實(shí)的芯片了。我們不防以圖1所示的電路及電路板來(lái)做一個(gè)生動(dòng)形象的介 紹。該圖是一個(gè)直流馬達可以正反兩個(gè)方向轉動(dòng)的電路，做成電路板并焊好電子元件后，經(jīng)測試沒(méi)有問(wèn)題就可以用黑膠（通常采用酚醛樹(shù)脂等材料）把所有電子元件封起來(lái)，只留六個(gè)引腳來(lái)與外部電路連接，這樣看起來(lái)就好像是一個(gè)芯片。

知道了一般芯片的原理，同樣可以更進(jìn)一步想象單片機為什么會(huì )執行邏輯運算等功能，這就牽涉到數字電路和模擬電路的知識。其實(shí)不管一個(gè)單片機的功能是如何的強大，其只不過(guò)是把許多以微米，甚至是納米為單位級的數字的和模擬電子器件組成。為了形象的來(lái)說(shuō)明單片機內部的結構原理，這里不訪(fǎng)舉如圖2所示的跑馬燈電路來(lái)闡述。圖中電路表明的最終目的是讓LED依 次輪流被點(diǎn)亮。首先是通過(guò)計數器對輸入脈沖計數，從0到15共16個(gè)脈沖為一個(gè)輪回，也即計數器的輸出依次為二進(jìn)制的0000B到1111B，再由四-十 六譯碼器把計數器的結果解碼輸出，即依次置Y0到Y15由高電平變?yōu)楦唠娖?。當某一輸出為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)反向器后，與此線(xiàn)路相連接的LED的陰極被拉為低 電平從而點(diǎn)亮該發(fā)光二極管。 這樣一來(lái)，計數器和譯碼器就相當于單片機里的處理器與PC地址寄存器了，與譯碼器輸出腳相連的線(xiàn)就相當于地址線(xiàn)，與LED負極相連的輸出線(xiàn)就相當于數據 線(xiàn)，每一條“地址線(xiàn)”都與8根“數據線(xiàn)”有一個(gè)交叉，每一個(gè)交叉就相當于存儲單元的每一個(gè)位。在這些交叉處是否要連通就相當于把程式燒錄到存儲器 （ROM）里。最后總體來(lái)看就相當于一個(gè)只有16個(gè)地址的8位單片機。如果把LED換成圖中數碼管，改變圖中的二極管連接，在“單片機”通電和輸入時(shí)鐘脈 沖后，就可以不停的來(lái)顯示數字了。

另外，要做到對單片機內部結果真正的了解，還必須得先要有很扎實(shí)的電路基礎、模擬電路、數字電路等方面的知識，否則可能就是空中樓閣。