| 单片机越来越多的受到电子产品研发人员和我国高等技术类学校的应用与重视。本培训中心在多年实际经验的基础上,从单片机结构、逻辑思维、和微观理念方面着手,详细介绍了如何学好单片机这门应用技术的几点经验。
单片机诞生于 20 世纪 70 年代。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元 (CenterProcessingUnit, 也即常称的 CPU) 和数据存储器 (RAM) 、程序存储器 (ROM) 及其他 I/O 通信口集成在一块芯片上,构成一个最小的计算机系统,再加上了中断单元,定时单元及 A/D 转换等更复杂、更完善的电路,使得单片机的功能越来越强大,应用更广泛 [1] 。现在更多单片机的发展已经进入了嵌入式系统时代 , 由于制造工艺的进步 , 有如 VHDL 、 RTOS 、 CPLD 、 FPGA 、 DSP 、 ARM 等这一系列可编程器件的体积越来越小、成本越来越低,而功能是越来越能满足人们的需要。自上世纪 80 年代以来,单片机技术在我国各个控制领域得到了广泛应用,各个世界半导体公司都非常看好中国这个庞大的市场而纷纷到中国来投资建厂,如在苏州就有日本的瑞萨、松下、美国的快捷等半导体公司在中的生产厂地。同时面对这一技术的不断发展,我国大部分高校都已经把单片机方面的课程作为学生的必修课,这为我国近些年来的科技、工业控制等方面的发展培养了大量人才,而且社会对此方面的人才需求还在不断的增加。面对如此情况,作为想要从事单片机开发的人员 , 又该从何学起?如何学好这门课程呢?又怎样才能不让自己学了等于没学呢?本培训中心在多年实践的基础上,总结和积累了自己的一套培训经验。保证每个学员都能学会,不会出现“一次不会下次再学现象”。
对于一个初学者,最迷糊的就是对单片机芯片里面的结构的理解,小小的一个芯片为何能完成如此神奇的功能。
第一次从事电子方面的工作,也总对那黑黑的芯片里面感到不可思意的神奇。我们不防以图 1 所示的电路及电路板来做一个生动形象的介绍。该图是一个直流马达可以正反两个方向转动的电路,做成电路板并焊好电子元件 后,经测试没有问题就可以用黑胶(通常采用酚醛树脂等材料)把所有电子元件封起来,只留六个引脚来与外部电路连接,这样看起来就像是一个芯片。
知道了一般芯片的原理,同样可以更进一步想象单片机为什么会执行逻辑运算等功能,这就牵涉到数字电路和模拟电路的知识。其实不管一个单片机的功能是如何的强大,其只不过是把许多以微米,甚至是纳米为单位级的数字的和模拟电子器件组成。为了形象的来说明单片机内部的结构原理,这里不访举如图 2 所示的跑马灯电路来阐述。图中电路表明的最终目的是让LED依次轮流被点亮。首先是通过计数器对输入脉冲计数,从 0 到 15 共 16 个脉冲为一个轮回,也即计数器的输出依次为二进制的 0000B 到 1111B ,再由四 - 十六译码器把计数器的结果解码输出,即依次置 Y0 到 Y15 由高电平变为高电平。当某一输出为高电平时,经过反向器后,与此线路相连接的 LED 的阴极被拉为低电平从而点亮该发光二极管。这样一来,计数器和译码器就相当于单片机里的处理器与 PC 地址寄存器了,与译码器输出脚相连的线就相当于地址线,与 LED 负极相连的输出线就相当于数据线,每一条 “ 地址线 ” 都与 8 根 “ 数据线 ” 有一个交叉,每一个交叉就相当于存储单元的每一个位。在这些交叉处是否要连通就相当于把程式烧录到存储器( ROM )里。最后总体来看就相当于一个只有 16 个地址的 8 位单片机。如果把 LED 换成图中数码管,改变图中的二极管连接,在“单片机”通电和输入时钟脉冲后,就可以不停的来显示数字了。

另外,要做到对单片机内部结果真正的了解,还必须得先要有很扎实的电路基础、模拟电路、数字电路等方面的知识! |