單片機綜述(單片機的綜述)

1.單片機的綜述

單片機是隨著電子計算機（電腦）的發(fā)展而產(chǎn)生的我們一起回憶一下電子計算機的發(fā)展過程。

電子計算機的發(fā)展大致已經(jīng)歷了四代。

第一代——電子管時代，其發(fā)展年代大約在1946~1958年。世界上公認的第一臺電子計算機是1946年由賓夕法尼亞大學研制出來的。這臺計算機使用了18000個電子管，1500個繼電器，占地面積為150平方米，重量為30噸，耗電達140千瓦，花費資金100多萬美元。它的運算速度卻只有5000每秒次。但它的發(fā)明奠定了以后計算機發(fā)展的基礎。

當時計算機軟件主要用機器語言編制程序，其用途主要用于科學計算。

第二代--晶體管時代，其發(fā)展年代大約在1958—1964年，計算機的邏輯元件為晶體管。軟件有了很大發(fā)展，開始使用各種高級語言編制程序。計算機的應用已發(fā)展至各種事物的數(shù)據(jù)處理，并開始用于工業(yè)控制。

第三代--集成電路時代，其發(fā)展年代大約在1964—1971年。此時計算機的邏輯元件為小規(guī)模集成電路（SSI）和中規(guī)模集成電路

(MSI)。軟件方面已出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)，會話式的高級語言也有了相當發(fā)展。計算機的應用已開始用于企事業(yè)管理與工業(yè)控制。

第四代--大規(guī)模集成電路時代，是從1971年以后發(fā)展起來的。計算機的邏輯元件為大規(guī)模集成電路（LSI）。軟件性能也有極大的提高，計算機應用也進入了網(wǎng)絡時代。

隨著社會的發(fā)展和需求的提高，計算機也在不斷地更新與發(fā)展。由于計算機的產(chǎn)生是應數(shù)值計算而產(chǎn)生的，因此長期以來電子計算機技術都是沿著滿足大量高速數(shù)值計算而發(fā)展的，直到20世紀70年代，電子計算機在數(shù)字邏輯運算、推理、自動控制等方面顯露出非凡的功能后，在各種控制領域開始對計算機技術發(fā)展提出了與傳統(tǒng)大量高速計算完全不同的要求。這些要求是：面對控制對象、面對各種傳感器信號、面對人機交互操作控制、能方便地嵌入工控應用系統(tǒng)中等。

為了實現(xiàn)上述要求，近年來，單片微型計算機（簡稱單片機）應運而生。單片機也被稱做“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機一詞最初是源于"”，簡稱SCM。在單片機誕生時，SCM是一個準確、流行的稱謂，“單片機”一詞準確地表達了這—概念。隨著SCM在技術上、體系結構上不斷擴展其控制功能，單片機已不能用“單片微型計算機”來準確表達其內(nèi)涵。國際上逐漸采用"MCU"(MicroControllerUnit”)來代替，形成了單片機界公認的、最終統(tǒng)一的名詞。在國內(nèi)因為“單片機”一詞已約定俗成，故而繼續(xù)沿用。

2.學習單片機要有哪些基礎知識

單片機基礎知識飛翔電子技術 2003-11-04 單片機的組成 單片機要自動完成計算，它應該具有哪些最重要的部分呢？我們以打算盤為例計算一道算術題。

例：36+163*156-166÷34?，F(xiàn)在要進行運算，首先需要一把算盤，其次是紙和筆。

我們把要計算的問題記錄下來，然后第一步先算163*156，把它與36相加的結果記在紙上，然后計算166÷34，再把它從上一次結果中減去，就得到最后的結果。 現(xiàn)在，我們用單片機來完成上述過程，顯然，它首先要有代替算盤進行運算的部件，這就是“運算器”；其次，要有能起到紙和筆作用的器件，即能記憶原始題目、原始數(shù)據(jù)和中間結果，還要記住使單片機能自動進行運算而編制的各種命令。

這類器件就稱為“存貯器”。此外，還需要有能代替人作用的控制器，它能根據(jù)事先給定的命令發(fā)出各種控制信號，使整個計算過程能一步步地進行。

但是光有這三部分還不夠，原始的數(shù)據(jù)與命令要輸入，計算的結果要輸出，都需要按先后順序進行，有時還需等待。 如上例中，當在計算163*156時，數(shù)字36就不能同時進入運算器。

因此就需要在單片機上設置按控制器的命令進行動作的“門”，當運算器需要時，就讓新數(shù)據(jù)進入?；蛘?，當運算器得到最后結果時，再將此結果輸出，而中間結果不能隨便“溜出”單片機。

這種對輸入、輸出數(shù)據(jù)進行一定管理的“門”電路在單片機中稱為“口”（Port）。在單片機中，基本上有三類信息在流動，一類是數(shù)據(jù)，即各種原始數(shù)據(jù)（如上例中的36、163等）、中間結果（如166÷34所得的商4、余數(shù)30等）、程序（命令的集合）等。

這樣要由外部設備通過“口”進入單片機，再存放在存貯器中，在運算處理過程中，數(shù)據(jù)從存貯器讀入運算器進行運算，運算的中間結果要存入存貯器中，或最后由運算器經(jīng)“出入口”輸出。 用戶要單片機執(zhí)行的各種命令（程序）也以數(shù)據(jù)的形式由存貯器送入控制器，由控制器解讀（譯碼）后變?yōu)楦鞣N控制信號，以便執(zhí)行如加、減、乘、除等功能的各種命令。

所以，這一類信息就稱為控制命令，即由控制器去控制運算器一步步地進行運算和處理，又控制存貯器的讀（取出數(shù)據(jù)）和寫（存入數(shù)據(jù)）等。第三類信息是地址信息，其作用是告訴運算器和控制器在何處去取命令取數(shù)據(jù)，將結果存放到什么地方，通過哪個口輸入和輸出信息等。

存貯器又分為只讀存貯器和讀寫存貯器兩種，前者存放調(diào)試好的固定程序和常數(shù)，后者存放一些隨時有可能變動的數(shù)據(jù)。顧名思義，只讀存貯器一旦將數(shù)據(jù)存入，就只能讀出，不能更改（EPROM、E2PROM等類型的ROM可通過一定的方法來更改、寫入數(shù)據(jù)——編者注）。

而讀寫存貯器可隨時存入或讀出數(shù)據(jù)。 實際上，人們往往把運算器和控制器合并稱為中央處理單元——CPU。

單片機除了進行運算外，還要完成控制功能。所以離不開計數(shù)和定時。

因此，在單片機中就設置有定時器兼計數(shù)器，其基本結構與本連載之（二）中的舉例類似。到這里為止，我們已經(jīng)知道了單片機的基本組成，即單片機是由中央處理器（即CPU中的運算器和控制器）、只讀存貯器（通常表示為ROM）、讀寫存貯器（又稱隨機存貯器通常表示為RAM）、輸入/輸出口（又分為并行口和串行口，表示為I/O口）等等組成。

實際上單片機里面還有一個時鐘電路，使單片機在進行運算和控制時，都能有節(jié)奏地進行。另外，還有所謂的“中斷系統(tǒng)”，這個系統(tǒng)有“傳達室”的作用，當單片機控制對象的參數(shù)到達某個需要加以干預的狀態(tài)時，就可經(jīng)此“傳達室”通報給CPU，使CPU根據(jù)外部事態(tài)的輕重緩急來采取適當?shù)膽洞胧?/p>

現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道了單片機的組成，余下的問題是如何將它們的各部分連接成相互關聯(lián)的整體呢？實際上，單片機內(nèi)部有一條將它們連接起來的“紐帶”，即所謂的“內(nèi)部總線”。此總線有如大城市的“干道”，而CPU、ROM、RAM、I/O口、中斷系統(tǒng)等就分布在此“總線”的兩旁，并和它連通。

從而，一切指令、數(shù)據(jù)都可經(jīng)內(nèi)部總線傳送，有如大城市內(nèi)各種物品的傳送都經(jīng)過干道進行。 單片機指令系統(tǒng)與匯編語言程序 前面已經(jīng)講述了單片機的幾個主要組成部分，這些部分構成了單片機的硬件。

所謂硬件（Hardware），就是看得到，摸得到的實體。但是，光有這樣的硬件，還只是有了實現(xiàn)計算和控制功能的可能性。

單片機要真正地能進行計算和控制，還必須有軟件（Software）的配合。軟件主要指的是各種程序。

只有將各種正確的程序“灌入”（存入）單片機，它才能有效地工作。單片機所以能自動地進行運算和控制，正是由于人把實現(xiàn)計算和控制的步驟一步步地用命令的形式，即一條條指令（Instruction）預先存入到存貯器中，單片機在CPU的控制下，將指令一條條地取出來，并加以翻譯和執(zhí)行。

就以兩個數(shù)相加這一簡單的運算來說，當需要運算的數(shù)已存入存貯器后，還需要進行以下幾步：第一步：把第一個數(shù)從它的存貯單元（Location）中取出來，送至運算器。 第二步：把第二個數(shù)從它所在的存貯單元中取出來，送至運算器； 第三步：相加； 第四步：把相加完的結果，送至存貯器中指定的單元。

所有這些取數(shù)、送數(shù)、相加、存數(shù)等等都是一種操。

3.學習單片機最基礎的知識

我本身也是學單片機的專業(yè)，所以個人建議，你去學習一下郭天詳10天學會單片機，我也是從他的視頻開始學習的，然后自己做出仿真，去驗證他的程序。

首先你模仿他的程序先，基本是得看懂C語言，學單片機的基本都懂，

然后再慢慢變花樣：比如開始的流水燈，你就自己設置自己想要的變化，

接下來學習到了時鐘的程序的話，你就自己加入比如按鍵調(diào)整的程序等等，在模仿以及改變程序中提升自己，初學者都是這樣做的，

更到后面的話，你就學習一下傳感器的程序，AD/DA的程序，你會接觸到中斷，定時器等這樣的知識。..

希望你有幫助?。?！

4.單片機學習入門基礎

學習單片機的最有效方法是理論與實踐并重 對一個初學單片機的人來說，如果按教科書式的學法，上來就是一大堆指令、名詞，學了半天還搞不清這些指令起什么作用，能夠產(chǎn)生什么實際效果，那么也許用不了幾天就會覺得枯燥乏味而半途而廢。

所以學習與實踐結合是一個好方法，邊學習、邊演練，循序漸進，這樣用不了幾次就能將用到的指令理解、吃透、扎根于腦海，甚至“根深蒂固”。也就是說，當你此次學習完某幾條指令后（一次數(shù)量不求多，只求懂），接下去就該做實驗了，通過實驗，使你感受剛才的指令產(chǎn)生了控制效果，眼睛看得見（燈光）、耳朵聽得到（聲音），更能深刻理解指令是怎樣轉(zhuǎn)化成信號去控制電子產(chǎn)品的。

說句過分的話，單片機與其說是學出來的，還不如說是做實驗練出來的，何況做實驗本身也是一種學習過程。《電子制作》2003~2004的《手把手教你學單片機》講座就是基于這樣一種邊學邊練的理念展開的，從眾多的讀者反饋來看，效果特別好，許多讀者經(jīng)3~6個月的學習已能開發(fā)簡單的產(chǎn)品了（如霓紅燈廣告牌控制、累加計數(shù)器等）。

學習單片機要合理安排學習時間持之以恒 學習單片機可不能“三天打魚、二天曬網(wǎng)” ，要有持之以恒的毅力與決心，學習完幾條指令后，就應及時做實驗，融會貫通，而不要等幾天或幾個星期有時間后再做實驗，這樣效果不好甚至前學后忘。另外要有打“持久戰(zhàn)” 的心理準備，不要興趣來時學上幾天，無興趣時涼上幾星期。

學習單片機很重要的一點就是持之以恒。 學習單片機要使用循環(huán)學習法使之根深蒂固 《手把手教你學單片機》講座入門起點低，很多朋友覺得好學、易學，很快就能將講座從頭至尾學完、學懂，但過了幾個月，在開發(fā)產(chǎn)品時對指令的具體作用就有些淡忘了。

根據(jù)現(xiàn)代科學的研究，對只短暫學過一遍的知識，充其量只比浮光掠影稍好。因此，較好的方法是，過一段時間后（1~2個月）再重新做一遍，這樣反復循環(huán)幾次就能徹底弄懂消化，永不忘卻。

有道是：若人生能細看《水滸傳》10遍，那么里面的故事內(nèi)容、人物場情將永生不忘。 學習單片機要進行適當投資購買實驗器材及書籍資料 單片機技術是一門含金量高的技術，一旦學會后，它給你帶來的效益回報當然也高，無論是應聘求職還是自起爐灶開廠辦公司，其前景是光明無限。

因此在學習時要舍得適當投資購買必要的學習、實驗器材，另外還要經(jīng)常去科技圖書店看看，購買一些適合自己學習、提高的書籍。總之，春天不播種哪來秋天的收獲？考慮到初學者的學習成本，《手把手教你學單片機》講座主要采用“程序完成后軟件仿真→單片機燒錄程序→試驗板通電實驗”的方法（現(xiàn)在的快閃型單片機其程序可燒寫1000次以上），而沒有采用價格昂貴的在線仿真器（ICE）進行實驗，這樣整套實驗器材（不包括PC機）只有幾百元，對大部分已工作的愛好者來說都有這個經(jīng)濟能力承受。

一旦當你掌握了單片機的編程技術，成為一個水平較高的單片機設計人員時，再買在線仿真器也不遲。 準備： 單片機燒錄器 單片機仿真器 單片機（89c2051，便宜） 軟件（Keil） 1、先找本單片機入門的書來看，對于寄存器不必很深的了解 2、照書上的電路圖搭好電路（復位、晶振、IO……） 3、將書上的范例程序燒入單片機跑（或者仿真，看程序運行） 4、當你做完IO流水燈實驗、串口收發(fā)數(shù)據(jù)實驗，再回去看書，能有更深的體會。

5、高級應用的書，或者做更多的東西~~。

5.學習單片機所要具備的哪些基礎知識

學習使用單片機就是理解單片機硬件結構，以及內(nèi)部資源的應用，在匯編或C語言中學會各種功能的初始化設置，以及實現(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，發(fā)光二極管顯示輸出電平，就可以學習引腳的數(shù)字I/O功能，在按下某個按鈕后，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，雖然很簡單，但是可以學習一般的單片機編程思想，例如，必須設置很多寄存器對引腳進行初始化處理，才能使引腳具備有數(shù)字輸入和輸出輸出功能。每使用單片機的一個功能，就要對控制該功能的寄存器進行設置，這就是單片機編程的特點，千萬不要怕麻煩，所有的單片機都是這樣。

第二步：定時器的使用 學會定時器的使用，就可以用單片機實現(xiàn)時序電路，時序電路的功能是強大的，在工業(yè)、家用電氣設備的控制中有很多應用，例如，可以用單片機實現(xiàn)一個具有一個按鈕的樓道燈開關，該開關在按鈕按下一次后，燈亮3分鐘后自動滅，當按鈕連續(xù)按下兩次后，燈常亮不滅，當按鈕按下時間超過2s，則燈滅。數(shù)字集成電路可以實現(xiàn)時序電路，可編程邏輯器件（PLD）可以實現(xiàn)時序電路，可編程控制器（PLC）也可以實現(xiàn)時序電路，但是只有單片機實現(xiàn)起來最簡單，成本最低。

定時器的使用是非常重要的，邏輯加時間控制是單片機使用的基礎。第三步：中斷單片機的特點是一段程序反復執(zhí)行，程序中的每個指令的執(zhí)行都需要一定的執(zhí)行時間，如果程序沒有執(zhí)行到某指令，則該指令的動作就不會發(fā)生，這樣就會耽誤很多快速發(fā)生的事情，例如，按鈕按下時的下降沿。

要使單片機在程序正常運行過程中，對快速動作做出反應，就必須使用單片機的中斷功能，該功能就是在快速動作發(fā)生后，單片機中斷正常運行的程序，處理快速發(fā)生的動作，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候不允許中斷發(fā)生（屏蔽中斷）、什么時候允許中斷發(fā)生（開中斷），需要設置哪些寄存器才能使某 種中斷起作用，中斷開始時，程序應該干什么，中斷完成后，程序應該干什么等等 。

中斷學會后，就可以編制更復雜結構的程序，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，當然也可以監(jiān)視多個事情，形象的比喻，中斷功能使單片機具有吃著碗里的，看著鍋里的功能。以上三步學會，就相當于降龍十八掌武功，會了三掌了，可以勉強護身。

第四步：與PC機進行RS232通信 單片機都有USART接口，特別是MSP430系列中很多型號，都具有兩個USART接口。USART接口不能直接與PC機的RS232接口連接，它們之間的邏輯電平不同，需要使用一個MAX3232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。

USART接口的使用是非常重要的，通過該接口，可以使單片機與PC機之間交換信息，雖然RS232通信并不先進，但是對于接口的學習是非常重要的。正確使用USART接口，需要學習通信協(xié)議，PC機的RS232接口編程等等知識。

試想，單片機實驗板上的數(shù)據(jù)顯示在PC機監(jiān)視器上，而PC機的鍵盤信號可以在單片機實驗板上得到顯示，將是多么有意思的事情啊！ 第五步：學會A/D轉(zhuǎn)換 MAP430單片機帶有多通道12位A/D轉(zhuǎn)換器，通過這些A/D轉(zhuǎn)換器可以使單片機操作模擬量，顯示和檢測電壓、電流等信號。學習時注意模擬地與數(shù)字地、參考電壓、采樣時間，轉(zhuǎn)換速率，轉(zhuǎn)換誤差等概念。

使用A/D轉(zhuǎn)換功能的簡單的例子是設計一個電壓表。第六步：學會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更容易連接外部設備，在擴展單片機功能方面非常重要。

第七步：學會比較、捕捉、PWM功能 這些功能可以使單片機能夠控制電機，檢測轉(zhuǎn)速信號，實現(xiàn)電機調(diào)速器等控制起功能。 如果以上七步都學會，就可以設計一般的應用系統(tǒng)，相當于學會十招降龍十八掌，可以出手攻擊了。

第八步：學習USB接口、TCP/IP接口、各種工業(yè)總線的硬件與軟件設計 學習USB接口、TCP/IP接口、各種工業(yè)總線的硬件與軟件設計是非常重要的，因為這是當前產(chǎn)品開發(fā)的發(fā)展方向。到此為止，相當于學會15招降龍十八掌，但還不到打遍天下無敵手的境界。

即使如此，也算是單片機大蝦了。

6.學習單片機所要具備的哪些基礎知識

學習使用單片機就是理解單片機硬件結構，以及內(nèi)部資源的應用，在匯編或C語言中學會各種功能的初始化設置，以及實現(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，發(fā)光二極管顯示輸出電平，就可以學習引腳的數(shù)字I/O功能，在按下某個按鈕后，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，雖然很簡單，但是可以學習一般的單片機編程思想，例如，必須設置很多寄存器對引腳進行初始化處理，才能使引腳具備有數(shù)字輸入和輸出輸出功能。每使用單片機的一個功能，就要對控制該功能的寄存器進行設置，這就是單片機編程的特點，千萬不要怕

麻煩，所有的單片機都是這樣。

第二步：定時器的使用

學會定時器的使用，就可以用單片機實現(xiàn)時序電路，時序電路的功能是強大的，在工業(yè)、家用電氣設備的控制中有很多應用，例如，可以用單片機實現(xiàn)一個具有一個按鈕的樓道燈開關，該開關在按鈕按下一次后，燈亮3分鐘后自動滅，當按鈕連續(xù)按下兩次后，燈常亮不滅，當按鈕按下時間超過2s，則燈滅。數(shù)字集成電路可以實現(xiàn)時序電路，可編程邏輯器件（PLD）可以實現(xiàn)時序電路，可編程控制器（PLC）也可以實現(xiàn)時序電路，但是只有單片機實現(xiàn)起來最簡單，成本最低。

定時器的使用是非常重要的，邏輯加時間控制是單片機使用的基礎。

第三步：中斷

單片機的特點是一段程序反復執(zhí)行，程序中的每個指令的執(zhí)行都需要一定的執(zhí)行時間，如果程序沒有執(zhí)行到某指令，則該指令的動作就不會發(fā)生，這樣就會耽誤很多快速發(fā)生的事情，例如，按鈕按下時的下降沿。要使單片機在程序正常運行過程中，對快速動作做出反應，就必須使用單片機的中斷功能，該功能就是在快速動作發(fā)生后，單片機中斷正常運行的程序，處理快速發(fā)生的動作，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候不允許中斷發(fā)生（屏蔽中斷）、什么時候允許中斷發(fā)生（開中斷），需要設置哪些寄存器才能使某 種中斷起作用，中斷開始時，程序應該干什么，中斷完成后，程序應該干什么等等 。

中斷學會后，就可以編制更復雜結構的程序，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，當然也可以監(jiān)視多個事情，形象的比喻，中斷功能使單片機具有吃著碗里的，看著鍋里的功能。

以上三步學會，就相當于降龍十八掌武功，會了三掌了，可以勉強護身。

第四步：與PC機進行RS232通信

單片機都有USART接口，特別是MSP430系列中很多型號，都具有兩個USART接口。USART接口不能直接與PC機的RS232接口連接，它們之間的邏輯電平不同，需要使用一個MAX3232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。

USART接口的使用是非常重要的，通過該接口，可以使單片機與PC機之間交換信息，雖然RS232通信并不先進，但是對于接口的學習是非常重要的。正確使用USART接口，需要學習通信協(xié)議，PC機的RS232接口編程等等知識。試想，單片機實驗板上的數(shù)據(jù)顯示在PC機監(jiān)視器上，而PC機的鍵盤信號可以在單片機實驗板上得到顯示，將是多么有意思的事情??！

第五步：學會A/D轉(zhuǎn)換

MAP430單片機帶有多通道12位A/D轉(zhuǎn)換器，通過這些A/D轉(zhuǎn)換器可以使單片機操作模擬量，顯示和檢測電壓、電流等信號。學習時注意模擬地與數(shù)字地、參考電壓、采樣時間，轉(zhuǎn)換速率，轉(zhuǎn)換誤差等概念。

使用A/D轉(zhuǎn)換功能的簡單的例子是設計一個電壓表。

第六步：學會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更容易連接外部設備，在擴展單片機功能方面非常重要。

第七步：學會比較、捕捉、PWM功能

這些功能可以使單片機能夠控制電機，檢測轉(zhuǎn)速信號，實現(xiàn)電機調(diào)速器等控制起功能。

如果以上七步都學會，就可以設計一般的應用系統(tǒng)，相當于學會十招降龍十八掌，可以出手攻擊了。

第八步：學習USB接口、TCP/IP接口、各種工業(yè)總線的硬件與軟件設計

學習USB接口、TCP/IP接口、各種工業(yè)總線的硬件與軟件設計是非常重要的，因為這是當前產(chǎn)品開發(fā)的發(fā)展方向。

到此為止，相當于學會15招降龍十八掌，但還不到打遍天下無敵手的境界。即使如此，也算是單片機大蝦了。