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一、為什么要學(xué)單片機技術(shù)?
傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品升級改造成智能化的電子產(chǎn)品需要用到單片機技術(shù)。也就是說傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品如電視機、電子表、計算器、數(shù)碼相機、手機、MP3、遙控器、洗衣機等產(chǎn)品智能化、微型化,需要的核心技術(shù)就是單片機技術(shù)。所以從事電子行業(yè)的工作人員必須學(xué)好單片機技術(shù),否則必然被社會淘汰。
二、什么是單片機?
單片機就是把中央處理器(CPU)、隨機存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、定時器/計數(shù)器和各種輸入/輸出接口(I/O接口)等主要功能部件集成在一塊集成電路板上的微型計算機。
這句話比較抽象,下面我們來解釋:
1、計算機的組成
大家都知道,計算機的主機箱是由CPU、硬盤、內(nèi)存、主板等等組成的。一塊CPU大概要400塊錢左右,硬盤也要500塊錢左右,內(nèi)存200塊錢左右,主板500塊錢左右,這些東西加在一起大概要1600塊錢左右。如果配上顯示器等等其他的設(shè)備,一臺電腦要3000到4000塊錢左右吧。
2、計算機和單片機的聯(lián)系
如果把計算機的主機箱里的設(shè)備(CPU,硬盤,內(nèi)存,主板等等)縮小縮小再縮小后集成在一塊芯片中,這樣的集成芯片被成為單片機。
如下圖所視:
從圖中可以看出,單片機的體積不大,一般用雙列直插40腳封裝,當(dāng)然功能多一些的單片機的引腳可能會比較多的,如68引腳,功能少的單片機也可能只有10多個或20多個引腳,有的甚至只8只引腳。
3、單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
當(dāng)然,在這樣的集成芯片(單片機)內(nèi)部的CPU、硬盤、內(nèi)存、主板等設(shè)備不再這樣稱呼了,下面我們來學(xué)習(xí)單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
(1)單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)→CPU
CPU,它的名字沒有改,還是稱為CPU(Central Processing Unit)。它是單片機的核心部件,包括運算器和控制器。
運算器既是算術(shù)邏輯單元ALU(Arithmetic logic Unit),其功能是進行算術(shù)運算和邏輯運算。
控制器一般由指令寄存器、指令譯碼器、時序電路和控制電路組成。其作用是完成取指令、將指令譯碼形成各種微操作并執(zhí)行指令,同時控制計算機的各個部件有條不紊地工作。
(2)單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)之一ROM
“硬盤”,改了名字,稱為程序存儲器,也叫只讀存儲器。用ROM(Read only memery)表示。其作用和計算機的硬盤差不多,用來存放用戶編寫的程序。特點是:掉電后不會丟失數(shù)據(jù)(程序)。
(3)單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)之一RAM
“內(nèi)存”,也改了名字,在單片機里叫數(shù)據(jù)存儲器,也叫隨機存儲器。用RAM(Random Access Memery)表示。其作用是用于存放運算的中間結(jié)果,數(shù)據(jù)暫存和緩沖,標(biāo)志位等。特點是:掉電后會丟失數(shù)據(jù)。
(4)單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)之一I/O接口
“主板”,相當(dāng)于單片機的I/O接口電路(輸入輸出設(shè)備)。當(dāng)然也包含了串行口,并行口,定時器,記時器等等。其作用是用來和外圍電路相連的,進行輸入輸出和某些特殊的操作。
以上談到的這些東西都是在一個集成芯片里面,我們把集成了這些東西的集成芯片叫做單片機,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示:
當(dāng)然,單片機是中國人叫的,有些外國人叫微控制單元MCU(Micro Controller Unit)。也有人叫嵌入式控制器(Embedded Controller)。
4、單片機的價格(性價比)
當(dāng)我們明白了什么是單片機后,再來猜猜一般的單片機的價格吧?
Intel公司1980年推出的標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核8051現(xiàn)在要多少錢呢?
告訴你,7到10塊錢之間!
Atmel公司的AT89c51、AT89s51、AT89c52、AT89s52一般在多少錢左右呢?
告訴你,7塊錢左右!
宏晶公司的STC單片機的價格則更便宜,低至5元以下。
是不是太便宜了?功能如何?
5、單片機的功能強大
大家會想一臺“電腦”竟然是10塊錢以內(nèi)?功能怎么樣?有什么用?
我可以告訴大家,它的功能很強大,是以后電子產(chǎn)品的發(fā)展方向。
只要是具有了智能化的電子產(chǎn)品,就少不了單片機技術(shù)。非常有用,發(fā)展前景非常之好。
那么大家一定很想學(xué)了,于是去買本書看……
哈哈,拿著書,不知道如何下手,看不懂吧,感覺好難吧?不要怕!
那是因為你沒有掌握好學(xué)習(xí)單片機的正確方法!
學(xué)單片機僅看書是不夠的,也是很難學(xué)會的。
學(xué)單片機是需要科學(xué)的方法和一些必備條件!
三、如何快速入門單片機?
單片機是一門實踐性很強的課程(具有半軟半硬的特征),所以學(xué)習(xí)的時候必須要理論聯(lián)系實踐。
學(xué)習(xí)單片機技術(shù)必須注重“理論+實踐”的方法。如果只學(xué)理論知識而不動手操作,則收效甚微;如果只進行實踐操作而不學(xué)習(xí)理論知識,效果也不明顯。
因此,學(xué)好單片機技術(shù)必須做到理論、實踐同時學(xué),理論知識和實踐技能就像人的兩條腿,缺一不可。
我試過很多種教學(xué)法,綜合考慮還是覺得平凡老師創(chuàng)立的任務(wù)教學(xué)法的效果最好。它是一種基于理論聯(lián)系實踐的教學(xué)法。
本人在任務(wù)教學(xué)法的基礎(chǔ)上開創(chuàng)了一種“邊學(xué)邊做”的單片機學(xué)習(xí)法,教學(xué)效果很好。
“邊學(xué)邊做”的教學(xué)方法概述
“邊學(xué)邊做”教學(xué)模式是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)下,依據(jù)人的認(rèn)知規(guī)律設(shè)計完整的項目作為教學(xué)內(nèi)容,采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)、仿真技術(shù)、實驗實訓(xùn)設(shè)備等教學(xué)手段,在完成具體任務(wù)中組織教學(xué)的一種適合技能教育的教學(xué)模式。
四、學(xué)習(xí)單片機技術(shù)需要做哪些準(zhǔn)備工作?
1、一臺電腦——用于編寫程序和學(xué)習(xí)。(3000到4000元錢)
2、單片機ISP下載線。(10到20塊錢)
這是一款性能穩(wěn)定的免驅(qū)型ISP下載線,用于把用戶編輯、編譯成功的原程序?qū)懙絾纹瑱C芯片中。插上計算機USB接口,自動就安裝了驅(qū)動,另一端連接在單片機產(chǎn)品的牛角座上,通過單片機ISP下載線專用軟件progisp20,二步就可以高速方便的把單片機原程序*.hex下載到單片機產(chǎn)品中了。
3、單片機實驗板
等你入門了單片機技術(shù)后,也可以買單片機實驗板強化學(xué)習(xí),也就300塊錢左右。一般的單片機實驗板都會集合了編程器和仿真器的所有功能。
單片機入門以后推薦買單片機實驗板!
4、單片機芯片
還要多買幾塊單片機芯片,如:AT89C51,AT89S51,AT89S52等等。
有了這些東西,如果你已經(jīng)學(xué)了一點單片機知識的話,就可以進行電子產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)了。
5、單片機開發(fā)軟件平臺
推薦Keil軟件,Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部份組合在一起。
Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件,掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的學(xué)習(xí)者來說是十分必要的。
6、EDA工具軟件Proteus
EDA工具軟件Proteus,主要用于單片機仿真。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具之一,受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。
7、單片機ISP下載線專用軟件
為了配合單片機下載線使用,需要準(zhǔn)備好單片機ISP下載線專用軟件progisp,目前最新版本是progisp2.0,速度和性能均得到較大提升,操作簡單,兼容性好。
學(xué)單片機離不開軟件,因此掌握單片機開發(fā)常見的軟件非常重要,建議使用英文版的軟件,不要漢化,習(xí)慣就好了。
8、知識準(zhǔn)備
單片機基礎(chǔ)知識,包括單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、中斷系統(tǒng),定時計數(shù)系統(tǒng),串行通訊系統(tǒng)等。單片機C語言基礎(chǔ)知識,包括C語言的數(shù)據(jù)類型與運算符、C語言語句、數(shù)組、指針、函數(shù)、編譯預(yù)處理等。
請注意,這些知識應(yīng)該邊學(xué)邊做,在做產(chǎn)品的過程中,需要哪些知識,就學(xué)習(xí)哪些知識。
9、焊接技能
我們主張用萬能板制作單片機產(chǎn)品。因為這種實踐方法,不僅能鍛煉焊接技術(shù),同時還能提高識別單片機硬件電路圖的能力。更重要的是掌握了單片機開發(fā)的基本步驟,提高了軟硬件的編程與設(shè)計能力。為日后開發(fā)設(shè)計電子產(chǎn)品打下堅實的基礎(chǔ),因此訓(xùn)練好拖焊技術(shù)非常重要。
10、單片機學(xué)習(xí)套件準(zhǔn)備
理論知識的學(xué)習(xí)可以通過看書、看視頻教程等方式進行,實踐技能就必須親自動手操作。購買單片機制作常用工具和學(xué)習(xí)套件就成了必然。
我們?yōu)榇蠹以O(shè)計了非常適合單片機入門的學(xué)習(xí)套件:單片機最小系統(tǒng)、基于單片機控制的十六路LED倪紅燈、基于單片機控制的紅外二極管感應(yīng)計數(shù)器等單片機學(xué)習(xí)套件,如下圖所示:
單片機最小系統(tǒng)
基于單片機控制的十六路LED倪紅燈
基于單片機控制的紅外二極管感應(yīng)計數(shù)器
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