如何才能学好单片机?​

大鱼机器人 2020-11-22
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很多想学单片机的人问我的第一句话就是:怎样才能学好单片机?


对于这个问题我今天就我自己是如何开始学单片机,如何开始上手,如何开始熟练这个过程给大家讲讲。

 

先说说单片机,一般我们现在用的比较多的的MCS-51的单片机,它的资料比较多,用的人也很多,市场也很大。就我个人的体会怎么样才能更快的学会单片机这门课。


单片机这门课是一项非常重视动手实践的科目,不能总是看书,但是学习它首先必须得看书,因为从书中你需要大概了解一下,单片机的各个功能寄存器,而说明白点,我们使用单片机就是用软件去控制单片机的各个功能寄存器,再说明白点,就是控制单片机那些管脚的电平什么时候输出高,什么时候输出低。

 

由这些高低电平的变化来控制你的系统板,实现我们需要的各个功能。至于看书,只需大概了解单片机各管脚都是干什么的?能实现什么样的功能?第一次,第二次你可能看不明白,但这不要紧,因为还缺少实际的感观认识。


所以我总是说,学单片机看书看两三天的就够了,看小说你一天能看五六本,看单片机你两三天看两三遍就够了,可以不用仔细的看。推荐一本书,就这一本就足够,书名是《新编MCS-51单片机应用设计》,是哈尔滨工业大学出版社出的的,作者是张毅刚。大概了解一下书上的内容,然后实践,这是非常关键的。

 

如果说学单片机你不实践那是不可能学会的,关于实践有两种方法你可以选择,一种方法:你自己花钱买一块单片机的学习板,不要求功能太全的,对于初学者来说你买功能非常多的那种板子,上面有很多东西你这辈子都用不着,我建议有流水灯、数码管、独立键盘、矩阵键盘、AD或DA(原理一样)、液晶、蜂鸣器,这就差不多了。如果上面我提到的这些,你能熟练应用,那可以说对于单片机方面的硬件你已经入门了,剩下的就是自己练习设计电路,不断的积累经验。 

 

只要过了第一关,后面的路就好走多了,万事开头难,大家可能都听过。方法二:你身边如果有单片机方面的高手,向他求助,让他帮你搭个简单的最小系统板。


对于高手来说,做个单片机的最小系统板只需要一分钟的时间,而对于初学者可就难多了,因为只有对硬件了解了,才能熟练运用。而如果你身边没有这样的高手,又找不到可以帮助你的人,那我劝你最好是自己买上一块,毕竟自己有一块要方便的多,以后做单片机类的小实验时都能用得上,还省事。

 

有了单片机学习板之后你就要多练习,最好是自己有台电脑,一天少看电影,少打游戏,把学习板和电脑连好,打开调试软件坐在电脑前,先学会怎么用调试软件,然后从最简单的流水灯实验做起,等你能让那八个流水灯按照你的意愿随意流动时你已经入门了,你会发现单片机是多么迷人的东西啊,太好玩了,这不是在学习知识,而是在玩,当你编写的程序按你的意愿实现时你比做什么事都开心,你会上瘾的,真的。


做电子类的人真的会上瘾。然后让数码管亮起来,这两项会了后,你已经不能自拔了,你已经开始考虑你这辈子要走哪一行了。

 

就是要这样练习,在写程序的时候你肯定会遇到很多问题,而这时你再去翻书找,或是问别人,当得到解答后你会记住一辈子的,知识必须用于现实生活中,解决实际问题,这样才能发挥它的作用,你自己好好想想,上了这么多年大学,天天上课,你在课堂上学到了什么?


是不是为了期末考试而忙碌呢?考完得了90分,哈哈哈好高兴啊,下学期开学回来忘的一干二净,是不是?你学到什么了?但是我告诉你单片机一旦学会,永远不会忘了。另外我再说说用汇编和C语言编程的问题。很多同学大一二就开设了C语言的课,我也上过,我知道那时天天就是几乘几,几加几啊,求个阶乘啊。

 

学完了有什么用?让你用C语言编单片机的程序你是不是就傻了?书上的东西我们必须要会运用。单片机编程用C语言或汇编语言都可以,但是我建议用C语言比较好,如果原来有C语言的基础那学起来会更好,如果没有,也可以边学单片机边学C语言,C语言也挺简单,只是一门工具而已,我劝你最好学会,将来肯定用得着,要不你以后也得学,你一点汇编都不会根本无所谓,但你一点C语言都不会那你将来会吃苦头。

 

汇编写程序代码效率高,但相对难度较大,而且很罗嗦,尤其是遇到算法方面的问题时,根本是麻烦的不得了,现在单片机的主频在不断的提高,我们完全不需要那么高效率的代码,因为有高频率的时钟,单片机的ROM也在不断的提高,足够装得下你用C语言写的任何代码,C语言的资料又多又好找,将来可移植性非常好,只需要变一个IO口写个温度传感器的程序在哪里都能用,所以我劝大家用C语言。

 

总结上面,只要你有信心,做事能坚持到底,有不成功不放弃的强烈意志,那学个单片机来说就是件非常容易的事。

 

步骤


1.找本书大概了解一下单片机结构,大概了解就行。不用都看懂,又不让你出书的。(3天)


2.找学习板练习编写程序,学单片机就是练编程序,遇到不会的再问人或查书。 (20天)


3.自己网上找些小电路类的资料练习设计外围电路。焊好后自己调试,熟悉过程。 (10天)


4.自己完全设计具有个人风格的电路、产品,你已经是高手了。 


看到了吗?下功夫一个多月你就能成为高手,我就讲这么多了,学不学得会,下不下得了功夫就看你的了。

 

我的单片机学习心得

 

很多人说,学单片机最好先学汇编语言,以我的经验告诉大家,绝对没有这个必要,初学者一开始就直接用C语言为单片机编程,既省时间,学起来又容易,进步速度会很快。在刚开始学单片机的时候,千万不要为了解单片机内部结构而浪费时间,这样只能打击你的信心,当你学会编程后,自然一步步就掌握其内部结构了。

 

单片机的学习实践

 

单片机提高重在实践,想要学好单片机,软件编程必不可少。但是熟悉硬件对于学好单片机的也是非常重要的。


如何学习好硬件,动手实践是必不可少的。我们可以通过自己动手做一个自己的电子制作,通过完成它,以提高我的对一些芯片的了解和熟练运用它。这样我们就可以多一些了解芯片的结构。我相信,你完成了一个属于自己的电子制作,你的单片机水平就会有一个质的提高。

 

这就是我学习单片机的心得体会,希望给单片机的爱好者学好单片机有所帮助。

 

使用单片机就是理解单片机硬件结构,以及内部资源的应用,在汇编或C语言中学会各种功能的初始化设置,以及实现各种功能的程序编制。

 

第一步:数字I/O的使用


使用按钮输入信号,发光二极管显示输出电平,就可以学习引脚的数字I/O功能,在按下某个按钮后,某发光二极管发亮,这就是数字电路中组合逻辑的功能,虽然很简单,但是可以学习一般的单片机编程思想,例如,必须设置很多寄存器对引脚进行初始化处理,才能使引脚具备有数字输入和输出输出功能。每使用单片机的一个功能,就要对控制该功能的寄存器进行设置,这就是单片机编程的特点,千万不要怕麻烦,所有的单片机都是这样。

 

第二步:定时器的使用


学会定时器的使用,就可以用单片机实现时序电路,时序电路的功能是强大的,在工业、家用电气设备的控制中有很多应用,例如,可以用单片机实 现一个具有一个按钮的楼道灯开关,该开关在按钮按下一次后,灯亮3分钟后自动灭,当按钮连续按下两次后,灯常亮不灭,当按钮按下时间超过2s,则灯灭。


数字集成电路可以实现时序电路,可编程逻辑器件(PLD)可以实现时序电路,可编程控制器(PLC)也可以实现时序电路,但是只有单片机实现起来最简单,成本最低。定时器的使用是非常重要的,逻辑加时间控制是单片机使用的基础。

 

第三步:中断


单片机的特点是一段程序反复执行,程序中的每个指令的执行都需要一定的执行时间,如果程序没有执行到某指令,则该指令的动作就不会发生,这样就会耽误很多快速发生的事情,例如,按钮按下时的下降沿。


要使单片机在程序正常运行过程中,对快速动作做出反应,就必须使用单片机的中断功能,该功能就是在快速动作发生后,单片机中断正常运行的程序,处理快速发生的动作,处理完成后,在返回执行正常的程序。

 

中断功能使用中的困难是需要精确地知道什么时候不允许中断发生(屏蔽中断)、什么时候允许中断发生(开中断),需要设置哪些寄存器才能使某种中断起作用,中断开始时,程序应该干什么,中断完成后,程序应该干什么等等。


中断学会后,就可以编制更复杂结构的程序,这样的程序可以干着一件事,监视着一件事,一旦监视的事情发生,就中断正在干的事情,处理监视的事情,当然也可以监视多个事情,形象的比喻,中断功能使单片机具有吃着碗里的,看着锅里的功能。

 

以上三步学会,就相当于降龙十八掌武功,会了三掌了,可以勉强护身。

 

第四步:与PC机进行RS232通信


单片机都有USART接口,特别是MSP430系列中很多型号,都具有两个USART接口。USART接口不能直接与PC机的RS232接口连接,它们之间的逻辑电平不同,需要使用一个MAX3232芯片进行电平转换。

 

USART接口的使用是非常重要的,通过该接口,可以使单片机与PC机之间交换信息,虽然RS232通信并不先进,但是对于接口的学习是非常重要的。正确使用USART接口,需要学习通信协议,PC机的RS232接口编程等等知识。试想,单片机实验板上的数据显示在PC机监视器上,而PC机的键盘信号可以在单片机实验板上得到显示,将是多么有意思的事情啊!

 

第五步:学会A/D转换


MAP430单片机带有多通道12位A/D转换器,通过这些A/D转换器可以使单片机操作模拟量,显示和检测电压、电流等信号。学习时注意模拟地与数字地、参考电压、采样时间,转换速率,转换误差等概念。使用A/D转换功能的简单的例子是设计一个电压表。

 

第六步:学会PCI、I2C接口和液晶显示器接口


这些接口的使用可以使单片机更容易连接外部设备,在扩展单片机功能方面非常重要。

 

第七步:学会比较、捕捉、PWM功能


这些功能可以使单片机能够控制电机,检测转速信号,实现电机调速器等控制起功能。如果以上七步都学会,就可以设计一般的应用系统,相当于学会十招降龙十八掌,可以出手攻击了。

 

第八步:学习USB接口、TCP/IP接口、各种工业总线的硬件与软件设计。


学习USB接口、TCP/IP接口、各种工业总线的硬件与软件设计是非常重要的,因为这是当前产品开发的发展方向。

 

到此为止,相当于学会15招降龙十八掌,但还不到打遍天下无敌手的境界。即使如此,也算是单片机大虾了!!



单片机的“超神之路”:三个规划


首先,单片机不是万能的,但没有单片机那是万万不能的。从N年前的单片机,到现在的单片机,单片机只是单片机,其性质并没有太多的改变。只是从原来的“神秘”、“暴利”、“有趣”等等,回归了她原来的真是面目罢了--那只是在说明社会在进步,更加的合理和趋于理性。


只是现在的这样回归,有点走了极端,从一个极端走了另一个极端罢了。但相反,社会在这方面的需求却是越来越大,至少在我们的有生之年,这样的“自动化”过程一直会贯穿下去。所以你有什么好担心的,怕自己没有用武之地吗?!怕自己的资薪没有或不高吗?


我自己在单片机和自己熟悉的行业上做了快10年了,不说自己的水平怎么样。说牛不牛,说不牛也牛--该骄傲的时候还是要骄傲的,那是对自己的肯定,该谦虚的时候也要谦虚学习,毕竟单片机总是一个系统工程,方方面面的东西不是自己都要熟悉和精确把握的。要想自己混的不错,我还是那句话---和自己所处的行业结合,那才是王道。


有些人在抱怨单片机在社会上的方方面面,那只是一个现象或表象罢了,或者说那只是纯电子开发或纯电子开发的配套产品,在面临更加激烈的竞争情况罢了。别说自己只会编编程,做点纯电子的工作就觉得不得了了,那就错了,单片机系统工程没有那么狭隘。


如果你走不出这种狭隘,那你注定就是在抱怨的那部分人。就像我前面说的,单片机只是在回归她的本来面目而已。还有就是中国就是太缺少“到了50、60岁的样子”,都还在从事单片机工作的人。也许那也是新兴的中国需要经历的一个过程吧?!


没有什么职业是最好的,只有在当前或相当一段时间内适合自己的职业。就说单片机,对我来说,单片机的工作成果那只是一个配件(当然纯电子产品除外),正因为是“配件”,所以你需要提供相应的物理尺寸,单片机系统的散热,安装条件和安装方式等等情况,需要与你的上下游提供的环境配合好,而不是说我的单片机功能完成了就没我的事了,万事大吉了。


就仅对单片机需要实现的功能来说,如果你连功能都实现不了,那我还要你做什么--那只是基础工作。其实,往往上下游提供的环境对你的设计就是一种考验,也有你需要变换N种方案才能比较好的实现的可能。很明显,这样的上下游环境,对你就是一种很好的资源,不过有些人可能就会视而不见,让你更加熟悉自己开发的东西,在这个行业中的使用和价值情况,对自己的今后发展都是一个很好的参考。不像C、C++的人员到了没有发挥平台的时候,就很郁闷了。相反,对单片机来说,我们可以为自己建立那样的可以供自己发挥和发展的平台。


说了那么多,我只是在闲聊,聊聊自己的看法,希望对你有点帮助。


就我的理解出发,单片机是相当“底层”和“硬件”的东西,没有太多高深的数据结构,也没有太多需要技巧的编程算法,只要我们从单片机执行的角度去理解和编程就行了。一个单片机就可以构成一个电子系统,也可以只构成一个智能节点。没有太多高深的东西需要去研究,因为我们只是单片机的应用者而已,别把自己提到“研究”的高度,我们只在“应用”的高度。


正因为是在“应用”的高度,所以在熟悉和能精确把握“单片机的使用”的时候,应该把更多的精力放在“单片机的应用”的“使用环境”上。曾经有个牛人,拿着intel的8031的芯片技术手册和内部手册,在一个单片机上实现了你想都没想过能实现的应用,但我认为那个是没有必要的,除非你想搞51芯片开发。说了那么多,如果你还在为单片机而单片机的话,那我觉得你有点可悲了。


多熟悉单片机的上下游环境和条件,那不是很困难的事。我希望自己理解的这些东西,对后来者有点帮助,对新手能够带来点思考的东西,那就够了。


规划高度一:


当有一定的年龄和人力资源后,就可以自己出来做了,当个所谓的半个老板了。但当自己做老板说容易也容易,说不容易也不容易。当初我就是在这样的忐忑中,冲了进去。项目接的很多,周期对自己规定的也很短,往往都是白天在处理前一个或前面项目的维护工作,晚上回来工作到一、二点开发新项目。


累就不用说了,有时想想那是在拿自己的命来搏钱啊!!!老婆不太同意我出来自己干,做的好好的也不错。于是,我就对老婆说,可能我不能每个月准时的拿钱养家糊口,但我保证一年下来的平均每个月养家糊口的钱一定不会低于现在。就这样,我开始了走自己的路了。吃苦受累我不怕,付出了没有收获我不怕。怕的就是过不了自己的心理关,也许一直以来都比较好运气和顺利的缘故吧?!作为和我同行的兄弟姐妹们,一定要过了自己的心理关,别太在意今时今日的得失,还有所谓的某些情况下的“面子”。


至少我们应该用“最小的代价”来给自己当“学费”。也不怕你们笑话,我的“学费”交的也不少。一个成功的项目,不是你的功能有多好,有多强,而是你的开发成功为你的项目方带来了多少的利润收入,那才是真正的成功了,尽管你只赚了点儿开发费。


做项目,别为自己考虑太多,多换位思考一下。人家能信任你,把项目交给你做,你就多该从项目方的角度考虑考虑---也许有时他们的要求有点过分,但所谓不知者不去怪罪了。


规划高度二:


做一个称职的软硬电子工程师吧。不用学太多,就学一些就行了,也不要去跟风,那个没有必要。有时,你就是去学了,如果没有相应对应的开发任务,学的也是皮毛,不过只要皮毛也可以了,当你真正需要的时候,再拿起来就会快很多,也算是一种储备吧。


但你至少要会一种,一种相对来说狭隘的系统吧?!不怕你笑话,我就只会51单片机。先说说我自己了,从事工业自动化方面的机床设备行业:


精通51,了解其他的单片机,精通51汇编,精通CPLD,半精通C51(只用来做点人机界面工作),粗通FPGA(想精通自己做51IP核)。


  • 粗通ARMDSP,粗通ARM和DSP的汇编,了解C编程。
  • 精通三维造型软件SOLIDWORKS(可以为自己的线路板造型和机械设备造型)
  • 粗通机加工大部分的工艺。
  • 精通钣金和焊接。
  • 熟悉数控设备、机床的实现解决方案。


对于每个人来说,学以致用,以前的我什么都想学,什么都用不好,当学的时候,却没有用的发挥平台,都是为学而学。但至少当你要用的时候,重新捡起来的时候,就会很快。就拿ARM来说吧,学的时候学的很努力,从其机理到实现,也做过好多的实验,可现在就是用的少就剩下了点概念的东西了。


所以没必要什么都要精通,只要一样,比如51单片机吧,从设计、投板、采购、焊接、一直到调试成成品等等一个系统下来,如果你思考了,如果你精通了,你还怕什么,不给高工资也要给你高年薪了,应该都能了解“老板一将难求”的道理了。


规划高度三:


做一个合格的新手电子工程师吧。对于新手,我的建议是:别上来就是一个什么五年十年规划之类的,我们都是普通人,那种规划不适合普通人。如果我们能将今后一年和二年的规划做好了,那你就已经很了不起了。


每天都是一个想法,每月都是一个变化,更别说每年了,只要你在努力,脚踏实地的做事。不要把自己搞的太忙碌了,给自己每天留半个小时想想“心事”了。做好一样,再发散开去,对于电子类的,什么ARM,DSP,51都是相通的。精通了一个体系,那么其他电子类的体系都是相通。怕就怕你什么都不通,都是半通。还半桶水的晃来晃去的,那就有点郁闷和悲哀了!!


-END-

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往期好文合集


呵,你会51单片机的精确延时吗?

为什么很多单片机的工作电压是5V?

只有6个引脚的单片机,居然可以玩游戏。

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