單片機(jī)入門基礎(chǔ)-單片機(jī)原理

首先聲明：下面的內(nèi)容只針對剛接觸并想自學(xué)單片機(jī)的朋友，不包括已會一種單片機(jī)而想學(xué)另一種的讀者當(dāng)你有了學(xué)習(xí)單片機(jī)的愿望，接下來的問題就是從何學(xué)起，如何學(xué)。對于在校學(xué)生有老師指導(dǎo)，開始時的迷茫會少的多，而靠自學(xué)的朋友麻煩就多一些。例如從哪種單片機(jī)學(xué)起?需要哪些器材?買什么書籍有用?做些什么實(shí)驗(yàn)?......等等。這里就自學(xué)單片機(jī)過程中的方法和問題向初學(xué)者做一些引導(dǎo)和提示。

學(xué)單片機(jī)之初，你必須懂一些數(shù)字電路，若對數(shù)字電路中的一般概念都很模糊，最好還是再補(bǔ)習(xí)一下再來學(xué)單片機(jī)。接下來你最好先選一種單片機(jī)機(jī)種進(jìn)行學(xué)習(xí)，因?yàn)槟壳皢纹瑱C(jī)機(jī)種較多，其結(jié)構(gòu)和指令均不相同，若這種學(xué)兩天，那種學(xué)兩天往往會灘多嚼不爛。這里建議你最好先學(xué)8051單片機(jī)，因?yàn)?051方面的書籍、資料、器材都較多。PIC和AVR以及其它類型的單片機(jī)雖有其長處，但現(xiàn)在的書籍、資料以及器件供應(yīng)并不理想，不太適合初學(xué)者選擇。若你對這些并不在意的話那選擇后者進(jìn)行學(xué)習(xí)也未尚不可。

我們建議你選擇8051單片機(jī)開始學(xué)習(xí)的原因還在于8051家族的派生品很多，例如ATMEL公司的AT89C51系列單片機(jī)就是完全兼容MSC-51 8051系列的(也就是說，AT89C51的指令、管腳、內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)，以及用法與MSC-51相同)，他不但兼容，而且還有不少創(chuàng)新，比如他的程序存儲器可以電擦、寫，一片IC就擁有了過去單片機(jī)的最小系統(tǒng)，不需要以前所謂的373和EPROM元件;所以，實(shí)驗(yàn)時的電路連接、電路板自制都比較容易，加上目前其價格較底，你學(xué)習(xí)的片子也可以做產(chǎn)品，做產(chǎn)品的片子也可以做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然AVR系列也有這些特點(diǎn);而PIC及其它系列在這一點(diǎn)上則顯得不太理想。

購買單片機(jī)的書籍最好是書的前面你能看懂，而書的后面你不懂，若前后都看不懂的書最好先別買，因?yàn)檫@本書短時間內(nèi)不會對你起多大作用。當(dāng)然若不是把書當(dāng)資料查也不必買前后你都懂的書，因?yàn)樗鼘δ銇碚f有點(diǎn)淺。應(yīng)以原理書籍為主。其次可以購買一些應(yīng)用方面的書籍以便參考。

電子技術(shù)本身與實(shí)驗(yàn)離不開，若光靠看書是很難理解其原理和學(xué)會單片機(jī)開發(fā)的。你應(yīng)該購置相關(guān)單片機(jī)的芯片、編程器、實(shí)驗(yàn)板，以及開發(fā)他的相關(guān)軟件。并以邊看書邊實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)其效果將明顯好的多!由于初學(xué)，不可能購置很多昂貴的設(shè)備，建議學(xué)習(xí)用的單片機(jī)芯片其程序儲存器是可以反復(fù)可擦寫的，如AT89C系列或AVR系列。這樣，在學(xué)習(xí)燒寫時是無后顧之憂的。

好啦，現(xiàn)在來談?wù)剢纹瑱C(jī)開發(fā)的步驟。想讓單片機(jī)按你的意思(想法)完成一項(xiàng)任務(wù)，必須先編寫供其使用的程序，編寫單片機(jī)的程序應(yīng)使用該單片機(jī)可以識別的“語言”，否則你將是對“石”彈琴。目前較流行的有匯編和C語言;匯編語言可以精確的控制單片機(jī)工作的每一步，而C語言則注重結(jié)果，不必關(guān)心單片機(jī)具體的每一步。習(xí)慣上宜先學(xué)匯編語言后學(xué)C語言，這樣可以對單片機(jī)有一個更深的了解，再說，就是用C語言編程，在需要精確控制時還需要嵌入?yún)R編語句。當(dāng)然，也有一開始就用C語言的，后來再學(xué)匯編;若你學(xué)過計(jì)算機(jī)的 Turbo C ，開始就學(xué)單片機(jī)的C也許會更快一些。

單片機(jī)程序是用文本編輯器編寫的純文本文件，象我們平常在windows計(jì)事本中用漢語寫計(jì)劃一樣，先這件事后那件事的去寫，以所使用單片機(jī)語言的語法，按我們的想法把單片機(jī)要做的事“一件一件”的依次寫下來，遇到“有些事”是重復(fù)的，就指明在什么什么地方已有說明(跳轉(zhuǎn))，在正常安排中若有其它突發(fā)事件出現(xiàn)，必須寫一段突發(fā)事件處理計(jì)劃(中斷)......。最后保存文件的擴(kuò)展名應(yīng)與所使用的語言要求的名字一致;我們漢語的文章一般保存為*.txt擴(kuò)展名，而匯編語言的文件擴(kuò)展名一般應(yīng)為*.asm;有的開發(fā)系統(tǒng)則有自己的規(guī)定，如用 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)，編寫的匯編程序擴(kuò)展名也可以是*.a51;當(dāng)然Keilc51開發(fā)系統(tǒng)也有自己的編輯器，不必用Windows中的計(jì)事本;Keil的使用見本站的軟件教學(xué)。

無論我們使用匯編語言，還是C語言編寫的程序，只是給我們看的，這個程序還必須經(jīng)過與該語言對應(yīng)的軟件將我們能看懂的匯編或C“翻譯”(編譯)成所用單片機(jī)可以識別的代碼。將單片機(jī)可以識別的代碼燒寫(編程)到單片機(jī)程序存儲器中，單片機(jī)裝的實(shí)際電路中才能依你的“計(jì)劃”去工作。

對于8051系列單片機(jī)來說，Keil C開發(fā)系統(tǒng)集成了原程序編輯、程序匯編和編譯、仿真模擬等功能，同時支持匯編、C51、PL/M 語言，所以我們特別推薦大家使用。若你的電腦很老，如486以前的電腦可使用DOS下的宏匯編匯編器ASM51;這個匯編器可以對出錯語句進(jìn)行中文提示;你源程序的注釋部分還可以使用中文，這更便于你今后對程序的維護(hù)。

編譯出的代碼一般擴(kuò)展名為*.hex或*.bin;這個代碼文件必須送到單片機(jī)中單片機(jī)在電路中才能按你的“計(jì)劃”去工作。將這個代碼文件送到單片機(jī)中的工具就是編程器，與電腦連接的編程器一般都通過并口或者串口與編程器的硬件連接，也有相應(yīng)的服務(wù)程序;在連接好電腦與編程后運(yùn)行其服務(wù)程序，在服務(wù)程序中先選擇所要編程的單片機(jī)型號，再調(diào)入前面所得到的代碼文件，接下來就用編程器將這個代碼文件燒寫到單片機(jī)中。到此，單片機(jī)開發(fā)的一個過程就大致完啦。

當(dāng)然，你不可能一次就把你的“計(jì)劃”用單片機(jī)的語言完美正確的將源程序?qū)懞?就是我們平常制訂的計(jì)劃在實(shí)際中也有修改的)，這就需要反復(fù)修改源程序，反復(fù)編譯、燒寫到單片機(jī)中、反復(fù)將單片機(jī)裝到電路中去實(shí)驗(yàn)。由于單片機(jī)執(zhí)行每一條語句所用的時間很短，有時你無法得到其中間的結(jié)果，也無法判斷程序出錯的位置，這時你可以使用軟件模擬的方法，讓程序一步一步的執(zhí)行，每執(zhí)行一步，通過查看單片機(jī)中各關(guān)鍵數(shù)據(jù)的變化情況，來找到錯誤或沒按你“計(jì)劃”執(zhí)行的語句，從而達(dá)到排錯的目的。若你資金不成問題的話，也可以購買單片機(jī)仿真器，他可以取代實(shí)際電路中的單片機(jī)，在電腦的控制下一步一步的去排錯。實(shí)際上無論軟件模擬(仿真)還是硬件仿真，其功能遠(yuǎn)不止這里講的這一點(diǎn)點(diǎn)。

單片機(jī)學(xué)習(xí)是一個實(shí)驗(yàn)與體會的過程，當(dāng)中有快樂與煩惱，當(dāng)你學(xué)會單片機(jī)開發(fā)后，你將會理解我為什么在這里想方設(shè)法的打比喻，說“白話”。