如何學(xué)好單片機(jī)

單片機(jī)越來(lái)越多的受到電子產(chǎn)品研發(fā)人員和我國(guó)高等技術(shù)類學(xué)校的應(yīng)用與重視。本文在多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從單片機(jī)結(jié)構(gòu)、邏輯思維、和微觀理念方面著手，詳細(xì)介紹了如何學(xué)好單片機(jī)這門應(yīng)用技術(shù)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)之談。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)學(xué)習(xí)；經(jīng)驗(yàn)介紹 

引言 

單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(CenterProcessingUnit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上， 構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再加上了中斷單元，定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛[1]。現(xiàn)在更多單 片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了嵌入式系統(tǒng)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)越能滿足人們的需要。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)在我國(guó)各個(gè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，各個(gè)世界半導(dǎo)體公 司都非?？春弥袊?guó)這個(gè)龐大的市場(chǎng)而紛紛到中國(guó)來(lái)投資建廠，如在蘇州就有日本的瑞薩、松下、美國(guó)的快捷等半導(dǎo)體公司在中的生產(chǎn)廠地。同時(shí)面對(duì)這一技術(shù)的不斷 發(fā)展，我國(guó)大部分高校都已經(jīng)把單片機(jī)方面的課程作為學(xué)生的必修課，這為我國(guó)近些年來(lái)的科技、工業(yè)控制等方面的發(fā)展培養(yǎng)了大量人才，而且社會(huì)對(duì)此方面的人才 需求還在不斷的增加。面對(duì)如此情況，作為在校學(xué)生,又該從何學(xué)起？如何學(xué)好這門課程呢？又怎樣才能不讓自己學(xué)了等于沒學(xué)呢？本文在多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上，介紹 自已的一些感受和經(jīng)驗(yàn)。 

1 理解單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

對(duì)于一個(gè)初學(xué)者，最迷糊的就是對(duì)單片機(jī)芯片里面的結(jié)構(gòu)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(duì)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(tái)日本二手電子市場(chǎng)里買來(lái)的程控交換機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面有一塊黑東西上的黑膠已經(jīng)裂開，把它撬開一看，里面就是一塊電路板， 上面焊滿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(dāng)然當(dāng)時(shí)所見的那塊電路板是不能被稱之為芯片的，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(jié)構(gòu)與此相類似，如果把那些內(nèi)眼看得見的 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(dá)可以正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的電路，做成電路板并焊好電子元件后，經(jīng)測(cè)試沒有問題就可以用黑膠（通常采用酚醛樹脂等材料）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(jī)為什么會(huì)執(zhí)行邏輯運(yùn)算等功能，這就牽涉到數(shù)字電路和模擬電路的知識(shí)。其實(shí)不管一個(gè)單片機(jī)的功能是如何的強(qiáng)大，其只不過(guò)是把許多以微米，甚至是納米為單位級(jí)的數(shù)字的和模擬電子器件組成。為了形象的來(lái)說(shuō)明單片機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，這里不訪舉如圖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(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖計(jì)數(shù)，從0到15共16個(gè)脈沖為一個(gè)輪回，也即計(jì)數(shù)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(jì)數(shù)器的結(jié)果解碼輸出，即依次置Y0到Y(jié)15由高電平變?yōu)楦唠娖?。?dāng)某一輸出為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)反向器后，與此線路相連接的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(jì)數(shù)器和譯碼器就相當(dāng)于單片機(jī)里的處理器與PC地址寄存器了，與譯碼器輸出腳相連的線就相當(dāng)于地址線，與LED負(fù)極相連的輸出線就相當(dāng)于數(shù)據(jù) 線，每一條“地址線”都與8根“數(shù)據(jù)線”有一個(gè)交叉，每一個(gè)交叉就相當(dāng)于存儲(chǔ)單元的每一個(gè)位。在這些交叉處是否要連通就相當(dāng)于把程式燒錄到存儲(chǔ)器 （ROM）里。最后總體來(lái)看就相當(dāng)于一個(gè)只有16個(gè)地址的8位單片機(jī)。如果把LED換成圖中數(shù)碼管，改變圖中的二極管連接，在“單片機(jī)”通電和輸入時(shí)鐘脈 沖后，就可以不停的來(lái)顯示數(shù)字了。

另外，要做到對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)果真正的了解，還必須得先要有很扎實(shí)的電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路等方面的知識(shí)，否則可能就是空中樓閣。