如何學(xué)習(xí)好單片機(jī)編程設(shè)計(jì)
作為一名電子技術(shù)從業(yè)人員，你學(xué)過(guò)單片機(jī)嗎？你會(huì)運(yùn)用單片機(jī)嗎？
我想你一定學(xué)過(guò)，但不一定會(huì)運(yùn)用。因?yàn)閷W(xué)習(xí)單片機(jī)比學(xué)習(xí)其他學(xué)科需要付出更多的努力和代價(jià)，不僅要學(xué)習(xí)理論知識(shí)還要練習(xí)實(shí)際操作，而且主要是在實(shí)際操作中才能真正學(xué)到單片機(jī)技術(shù)。此外，學(xué)習(xí)單片機(jī)還需要投入一定的學(xué)習(xí)成本，隨著你學(xué)習(xí)知識(shí)的擴(kuò)展成本還會(huì)增加。
學(xué)習(xí)單片機(jī)的動(dòng)機(jī)不外乎有四種：一是為興趣愛(ài)好而學(xué)，二是為專(zhuān)業(yè)而學(xué)；三是為飯碗而學(xué)；四是在工作中被逼而學(xué)。不管是哪種動(dòng)機(jī)，因主修專(zhuān)業(yè)的不同以及電子基礎(chǔ)的深淺不同，對(duì)于不同的人可能采用不同的學(xué)習(xí)方法，根據(jù)筆者的親身學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和教授徒弟學(xué)習(xí)的感受，提出筆者的學(xué)習(xí)方法和步驟。
第一步：基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)
基礎(chǔ)理論知識(shí)包括模擬電路、數(shù)字電路和C語(yǔ)言知識(shí)。模擬電路和數(shù)字電路屬于抽象學(xué)科，要把它學(xué)好還得費(fèi)點(diǎn)精神。在你學(xué)習(xí)單片機(jī)之前，覺(jué)得模擬電路和數(shù)字電路基礎(chǔ)不好的話，不要急著學(xué)習(xí)單片機(jī)，應(yīng)該先回顧所學(xué)過(guò)的模擬電路和數(shù)字電路知識(shí)，為學(xué)習(xí)單片機(jī)加強(qiáng)基礎(chǔ)。否則，你的單片機(jī)學(xué)習(xí)之路不僅會(huì)很艱難和漫長(zhǎng)，還可能半途而廢。
筆者始終認(rèn)為，扎實(shí)的電子技術(shù)基礎(chǔ)是學(xué)好單片機(jī)的關(guān)鍵，直接影響單片機(jī)學(xué)習(xí)入門(mén)的快慢。有些同學(xué)覺(jué)得單片機(jī)很難，越學(xué)越復(fù)雜，最后學(xué)不下去了。有的同學(xué)看書(shū)時(shí)似乎明白了，可是動(dòng)起手來(lái)卻一塌糊涂，究其原因就是電子技術(shù)基礎(chǔ)沒(méi)有打好，首先被表面知識(shí)給困惑了。
單片機(jī)屬于數(shù)字電路，其概念、術(shù)語(yǔ)、硬件結(jié)構(gòu)和原理都源自數(shù)字電路，如果數(shù)字電路基礎(chǔ)扎實(shí)，對(duì)復(fù)雜的單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和原理就能容易理解，就能輕松地邁開(kāi)學(xué)習(xí)的第一步，自信心也會(huì)樹(shù)立起來(lái)。相反，基礎(chǔ)不好，這個(gè)看不懂那個(gè)也弄不明白，越學(xué)問(wèn)題越多，越學(xué)越?jīng)]有信心。如果你覺(jué)得單片機(jī)很難，那就應(yīng)該先放下單片機(jī)教材，去重溫?cái)?shù)字電路，搞清楚觸發(fā)器、寄存器、門(mén)電路、COMS電路、時(shí)序邏輯和時(shí)序圖、進(jìn)制轉(zhuǎn)換等理論知識(shí)。理解了這些知識(shí)之后再去看看單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，我想你會(huì)大徹大悟，信心倍增。
模擬電路是電子技術(shù)最基礎(chǔ)的學(xué)科，她讓你知道什么是電阻、電容、電感、二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、放大器等等以及它們的工作原理和在電路中的作用，這是學(xué)習(xí)電子技術(shù)必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。一般是先學(xué)習(xí)模擬電路再去學(xué)習(xí)數(shù)字電路。扎實(shí)的模擬電路基礎(chǔ)不僅讓你容易看懂別人設(shè)計(jì)的電路，而且讓你的設(shè)計(jì)的電路更可靠，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
C語(yǔ)言知識(shí)并不難，沒(méi)有任何編程基礎(chǔ)的人都可以學(xué)，在我看來(lái)，初中生、高中生、中專(zhuān)生、大學(xué)生都能學(xué)會(huì)。當(dāng)然，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好、邏輯思維好的人學(xué)起來(lái)相對(duì)輕松一些。C語(yǔ)言需要掌握的知識(shí)就那么3個(gè)條件判斷語(yǔ)句、3個(gè)循環(huán)語(yǔ)句、3個(gè)跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句和1個(gè)開(kāi)關(guān)語(yǔ)句。別小看這10個(gè)語(yǔ)句，用他們組合形成的邏輯要多復(fù)雜有多復(fù)雜。學(xué)習(xí)時(shí)要一條語(yǔ)句一條語(yǔ)句的學(xué)，學(xué)一條活用一條，全部學(xué)過(guò)用過(guò)這些關(guān)鍵語(yǔ)句后，相信你的C基礎(chǔ)建立了。
當(dāng)基礎(chǔ)打好以后，你會(huì)感覺(jué)到單片機(jī)不再難學(xué)了，而且越學(xué)越起勁。當(dāng)單片機(jī)乖乖的依照你的邏輯思維和算法去執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)預(yù)期控制效果的時(shí)候，成就感會(huì)讓你信心十足、夜以續(xù)日、廢寢忘食的投入到單片機(jī)的世界里？梢赃@么說(shuō)，扎實(shí)的電子技術(shù)基礎(chǔ)和C語(yǔ)言基礎(chǔ)能增強(qiáng)學(xué)習(xí)單片機(jī)信心，較快掌握單片機(jī)技術(shù)。
第二步：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)踐
這是真正學(xué)習(xí)單片機(jī)的過(guò)程，既讓人興奮又讓人疲憊，既讓人無(wú)奈又讓人不服，既讓人孤獨(dú)又讓人充實(shí)，既讓人氣憤又讓人欣慰，既有失落感又有成就感。其中的酸甜苦辣只有學(xué)過(guò)的人深有體會(huì)。思想上要有刻苦學(xué)習(xí)的決心，硬件上要有一套完整的學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)工具，軟件上要注重理論和實(shí)踐相結(jié)合。
1.有刻苦學(xué)習(xí)的決心
首先，明確學(xué)習(xí)目的。先認(rèn)真回答兩個(gè)問(wèn)題：我學(xué)單片機(jī)來(lái)做什么？需要多長(zhǎng)時(shí)間把它學(xué)會(huì)？這是你學(xué)單片機(jī)的動(dòng)力。沒(méi)有動(dòng)力，我想你堅(jiān)持不了多久。
其次，端正學(xué)習(xí)心態(tài)。單片機(jī)學(xué)習(xí)過(guò)程是枯燥乏味、孤獨(dú)寂寞的過(guò)程。要知道，學(xué)習(xí)知識(shí)沒(méi)有捷徑，只有循序漸進(jìn)，腳踏實(shí)地，一步一個(gè)腳印，才能學(xué)到真功夫。再次，要多動(dòng)腦勤動(dòng)手。單片機(jī)的學(xué)習(xí)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，是一門(mén)很注重實(shí)際動(dòng)手操作的技術(shù)學(xué)科。不動(dòng)手實(shí)踐你是學(xué)不會(huì)單片機(jī)的。
最后，虛心交流。在單片機(jī)學(xué)習(xí)過(guò)程中每個(gè)人都會(huì)遇到無(wú)數(shù)不能解決的問(wèn)題，需要你向有經(jīng)驗(yàn)的過(guò)來(lái)人虛心求教，否則，一味的自己埋頭摸索會(huì)走許多彎路，浪費(fèi)很多時(shí)間。
2.有一套完整的學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)工具
學(xué)習(xí)單片機(jī)是需要成本的。必須有一臺(tái)電腦、一塊單片機(jī)開(kāi)發(fā)板（如果開(kāi)發(fā)板不能直接下載程序代碼的話還得需要一個(gè)編程器）、一套視頻教程、一本單片機(jī)教材和一本C語(yǔ)言教材。電腦是用來(lái)編寫(xiě)和編譯程序，并將程序代碼下載到單片機(jī)上；開(kāi)發(fā)板用來(lái)運(yùn)行單片機(jī)程序，驗(yàn)證實(shí)際效果；視頻教程就是手把手教你單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用、單片機(jī)編程和調(diào)試。對(duì)于單片機(jī)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，視頻教程必須看，要不然，哪怕把教材看了幾遍，還是不知道如何下手，尤其是院校里的單片機(jī)教材，學(xué)了之后，面對(duì)真正的單片機(jī)時(shí)可能還是束手無(wú)策；單片機(jī)教材和C語(yǔ)言教材是理論學(xué)習(xí)資料，備忘備查。不要為了節(jié)約成本不用開(kāi)發(fā)板而光用Protur軟件仿真調(diào)試，這和紙上談兵沒(méi)什么區(qū)別。
3. 要注重理論和實(shí)踐相結(jié)合
單片機(jī)C語(yǔ)言編程理論知識(shí)并不深?yuàn)W，光看書(shū)不動(dòng)手也能明白。但在實(shí)際編程的時(shí)候就沒(méi)那么簡(jiǎn)單了。一個(gè)程序的形成不僅需要有C語(yǔ)言知識(shí)，更多需要融入你個(gè)人的編程思路和算法。編程思路和算法決定一個(gè)程序的優(yōu)劣，是單片機(jī)編程的大問(wèn)題，只有在實(shí)際動(dòng)手編寫(xiě)的時(shí)候才會(huì)有深切的感悟。一個(gè)程序能否按照你的意愿正常運(yùn)行就要看你的思路和算法是否正確、合理。如果程序不正常則要反復(fù)調(diào)試(檢查、修改思路和算法)，直到成功。這個(gè)過(guò)程耗時(shí)、費(fèi)腦、疲精神，意志不堅(jiān)強(qiáng)者往往被絆倒在這里半途而廢。
學(xué)習(xí)編寫(xiě)程序應(yīng)該按照以下過(guò)程學(xué)習(xí)，效果會(huì)更好？吹嚼填}目先試著構(gòu)思自己的編程思路，然后再看教材或視頻教程里的代碼，研究人家的編程思路，注意與自己思路的差異；接下來(lái)就照搬人家的思路親自動(dòng)手編寫(xiě)這個(gè)程序，領(lǐng)會(huì)其中每一條語(yǔ)句的作用；對(duì)有疑問(wèn)的地方試著按照自己的思路修改程序，比較程序運(yùn)行效果，領(lǐng)會(huì)其中的奧妙。每一個(gè)例程都堅(jiān)持按照這個(gè)過(guò)程學(xué)習(xí)，你很快會(huì)找到編程的感覺(jué)，取其精華去其糟粕，久而久之會(huì)形成你獨(dú)特的編程思想。當(dāng)然，剛開(kāi)始，看別人的程序源代碼就像看天書(shū)一樣，只要硬著頭皮看，看到不懂的關(guān)鍵字和語(yǔ)句就翻書(shū)查閱、對(duì)照。只要能堅(jiān)持下來(lái)，學(xué)習(xí)收獲會(huì)事半功倍。
在實(shí)踐過(guò)程中不僅要學(xué)會(huì)別人的例程，還要在別人的程序上改進(jìn)和拓展，讓程序產(chǎn)生更強(qiáng)大的功能。同時(shí)，還要懂得通過(guò)查閱芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)（DATASHEET）里有關(guān)芯片命令和數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)時(shí)序來(lái)核對(duì)別人例程的可靠性，如果你覺(jué)得例程不可靠就把它修改過(guò)來(lái)，成為是你自己的程序。不僅如此，自己應(yīng)該經(jīng)常找些項(xiàng)目來(lái)做，以鞏固所學(xué)的知識(shí)和積累更多的經(jīng)驗(yàn)。
第三步：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件設(shè)計(jì)
當(dāng)編寫(xiě)自己的程序信手拈來(lái)、閱讀別人的程序能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，說(shuō)明你的單片機(jī)編程水平相當(dāng)不錯(cuò)了。接下來(lái)就應(yīng)該研究的硬件了。硬件設(shè)計(jì)包括電路原理設(shè)計(jì)和PCB板設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)做硬件要比學(xué)習(xí)做軟件麻煩，成本更高，周期更長(zhǎng)。但是，學(xué)習(xí)單片機(jī)的最終目的是做產(chǎn)品開(kāi)發(fā)----軟件和硬件相結(jié)合形成完整的控制系統(tǒng)。所以，做硬件也是學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的一個(gè)必學(xué)內(nèi)容。
電路原理設(shè)計(jì)涉及到各種芯片的應(yīng)用，而這些芯片外圍電路的設(shè)計(jì)、典型應(yīng)用電路和與單片機(jī)的連接等在芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)（DATASHEET）都能找到答案，前提是要看得懂全英文的數(shù)據(jù)手冊(cè)。否則，照搬別人的設(shè)計(jì)永遠(yuǎn)落在別人的后面，你做的產(chǎn)品就沒(méi)有創(chuàng)意。電子技術(shù)領(lǐng)域的第一手資料（DATASHEET）都是英文，從第一手資料里你所獲得的知識(shí)可能是在教科書(shū)、網(wǎng)絡(luò)文檔和課外讀物等所沒(méi)有的知識(shí)。雖然有些資料也都是在DATASHEET的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)的，但內(nèi)容不全面，甚至存在翻譯上的遺漏和錯(cuò)誤。當(dāng)然，閱讀DATASHEET需要具備一定的英文閱讀能力，這也是阻礙單片機(jī)學(xué)習(xí)者晉級(jí)的絆腳石。良好的英文閱讀能力能讓你在單片機(jī)技術(shù)知識(shí)的海洋里自由遨游。
做PCB板就比較簡(jiǎn)單了。只要懂得使用Protel軟件或 AltimDesigner軟件就沒(méi)問(wèn)題了。但要想做的板子布局美觀、布線合理還得費(fèi)一番功夫了。
嫻熟的單片機(jī)C語(yǔ)言編程、會(huì)使用Protel軟件或 AltimDesigner軟件設(shè)計(jì)PCB板和具備一定的英文閱讀能力，你就是一個(gè)遇強(qiáng)則強(qiáng)的單片機(jī)高手了。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-12-27
