单片机综述(单片机的综述)

1.单片机的综述

单片机是随着电子计算机（电脑）的发展而产生的我们一起回忆一下电子计算机的发展过程。

电子计算机的发展大致已经历了四代。

第一代——电子管时代，其发展年代大约在1946~1958年。世界上公认的第一台电子计算机是1946年由宾夕法尼亚大学研制出来的。这台计算机使用了18000个电子管，1500个继电器，占地面积为150平方米，重量为30吨，耗电达140千瓦，花费资金100多万美元。它的运算速度却只有5000每秒次。但它的发明奠定了以后计算机发展的基础。

当时计算机软件主要用机器语言编制程序，其用途主要用于科学计算。

第二代--晶体管时代，其发展年代大约在1958—1964年，计算机的逻辑元件为晶体管。软件有了很大发展，开始使用各种高级语言编制程序。计算机的应用已发展至各种事物的数据处理，并开始用于工业控制。

第三代--集成电路时代，其发展年代大约在1964—1971年。此时计算机的逻辑元件为小规模集成电路（SSI）和中规模集成电路

(MSI)。软件方面已出现了分时操作系统，会话式的高级语言也有了相当发展。计算机的应用已开始用于企事业管理与工业控制。

第四代--大规模集成电路时代，是从1971年以后发展起来的。计算机的逻辑元件为大规模集成电路（LSI）。软件性能也有极大的提高，计算机应用也进入了网络时代。

随着社会的发展和需求的提高，计算机也在不断地更新与发展。由于计算机的产生是应数值计算而产生的，因此长期以来电子计算机技术都是沿着满足大量高速数值计算而发展的，直到20世纪70年代，电子计算机在数字逻辑运算、推理、自动控制等方面显露出非凡的功能后，在各种控制领域开始对计算机技术发展提出了与传统大量高速计算完全不同的要求。这些要求是：面对控制对象、面对各种传感器信号、面对人机交互操作控制、能方便地嵌入工控应用系统中等。

为了实现上述要求，近年来，单片微型计算机（简称单片机）应运而生。单片机也被称做“微控制器”、“嵌入式微控制器”。单片机一词最初是源于"”，简称SCM。在单片机诞生时，SCM是一个准确、流行的称谓，“单片机”一词准确地表达了这—概念。随着SCM在技术上、体系结构上不断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微型计算机”来准确表达其内涵。国际上逐渐采用"MCU"(MicroControllerUnit”)来代替，形成了单片机界公认的、最终统一的名词。在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而继续沿用。

2.学习单片机要有哪些基础知识

单片机基础知识飞翔电子技术 2003-11-04 单片机的组成 单片机要自动完成计算，它应该具有哪些最重要的部分呢？我们以打算盘为例计算一道算术题。

例：36+163*156-166÷34。现在要进行运算，首先需要一把算盘，其次是纸和笔。

我们把要计算的问题记录下来，然后第一步先算163*156，把它与36相加的结果记在纸上，然后计算166÷34，再把它从上一次结果中减去，就得到最后的结果。 现在，我们用单片机来完成上述过程，显然，它首先要有代替算盘进行运算的部件，这就是“运算器”；其次，要有能起到纸和笔作用的器件，即能记忆原始题目、原始数据和中间结果，还要记住使单片机能自动进行运算而编制的各种命令。

这类器件就称为“存贮器”。此外，还需要有能代替人作用的控制器，它能根据事先给定的命令发出各种控制信号，使整个计算过程能一步步地进行。

但是光有这三部分还不够，原始的数据与命令要输入，计算的结果要输出，都需要按先后顺序进行，有时还需等待。 如上例中，当在计算163*156时，数字36就不能同时进入运算器。

因此就需要在单片机上设置按控制器的命令进行动作的“门”，当运算器需要时，就让新数据进入。或者，当运算器得到最后结果时，再将此结果输出，而中间结果不能随便“溜出”单片机。

这种对输入、输出数据进行一定管理的“门”电路在单片机中称为“口”（Port）。在单片机中，基本上有三类信息在流动，一类是数据，即各种原始数据（如上例中的36、163等）、中间结果（如166÷34所得的商4、余数30等）、程序（命令的集合）等。

这样要由外部设备通过“口”进入单片机，再存放在存贮器中，在运算处理过程中，数据从存贮器读入运算器进行运算，运算的中间结果要存入存贮器中，或最后由运算器经“出入口”输出。 用户要单片机执行的各种命令（程序）也以数据的形式由存贮器送入控制器，由控制器解读（译码）后变为各种控制信号，以便执行如加、减、乘、除等功能的各种命令。

所以，这一类信息就称为控制命令，即由控制器去控制运算器一步步地进行运算和处理，又控制存贮器的读（取出数据）和写（存入数据）等。第三类信息是地址信息，其作用是告诉运算器和控制器在何处去取命令取数据，将结果存放到什么地方，通过哪个口输入和输出信息等。

存贮器又分为只读存贮器和读写存贮器两种，前者存放调试好的固定程序和常数，后者存放一些随时有可能变动的数据。顾名思义，只读存贮器一旦将数据存入，就只能读出，不能更改（EPROM、E2PROM等类型的ROM可通过一定的方法来更改、写入数据——编者注）。

而读写存贮器可随时存入或读出数据。 实际上，人们往往把运算器和控制器合并称为中央处理单元——CPU。

单片机除了进行运算外，还要完成控制功能。所以离不开计数和定时。

因此，在单片机中就设置有定时器兼计数器，其基本结构与本连载之（二）中的举例类似。到这里为止，我们已经知道了单片机的基本组成，即单片机是由中央处理器（即CPU中的运算器和控制器）、只读存贮器（通常表示为ROM）、读写存贮器（又称随机存贮器通常表示为RAM）、输入/输出口（又分为并行口和串行口，表示为I/O口）等等组成。

实际上单片机里面还有一个时钟电路，使单片机在进行运算和控制时，都能有节奏地进行。另外，还有所谓的“中断系统”，这个系统有“传达室”的作用，当单片机控制对象的参数到达某个需要加以干预的状态时，就可经此“传达室”通报给CPU，使CPU根据外部事态的轻重缓急来采取适当的应付措施。

现在，我们已经知道了单片机的组成，余下的问题是如何将它们的各部分连接成相互关联的整体呢？实际上，单片机内部有一条将它们连接起来的“纽带”，即所谓的“内部总线”。此总线有如大城市的“干道”，而CPU、ROM、RAM、I/O口、中断系统等就分布在此“总线”的两旁，并和它连通。

从而，一切指令、数据都可经内部总线传送，有如大城市内各种物品的传送都经过干道进行。 单片机指令系统与汇编语言程序 前面已经讲述了单片机的几个主要组成部分，这些部分构成了单片机的硬件。

所谓硬件（Hardware），就是看得到，摸得到的实体。但是，光有这样的硬件，还只是有了实现计算和控制功能的可能性。

单片机要真正地能进行计算和控制，还必须有软件（Software）的配合。软件主要指的是各种程序。

只有将各种正确的程序“灌入”（存入）单片机，它才能有效地工作。单片机所以能自动地进行运算和控制，正是由于人把实现计算和控制的步骤一步步地用命令的形式，即一条条指令（Instruction）预先存入到存贮器中，单片机在CPU的控制下，将指令一条条地取出来，并加以翻译和执行。

就以两个数相加这一简单的运算来说，当需要运算的数已存入存贮器后，还需要进行以下几步：第一步：把第一个数从它的存贮单元（Location）中取出来，送至运算器。 第二步：把第二个数从它所在的存贮单元中取出来，送至运算器； 第三步：相加； 第四步：把相加完的结果，送至存贮器中指定的单元。

所有这些取数、送数、相加、存数等等都是一种操。

3.学习单片机最基础的知识

我本身也是学单片机的专业，所以个人建议，你去学习一下郭天详10天学会单片机，我也是从他的视频开始学习的，然后自己做出仿真，去验证他的程序。

首先你模仿他的程序先，基本是得看懂C语言，学单片机的基本都懂，

然后再慢慢变花样：比如开始的流水灯，你就自己设置自己想要的变化，

接下来学习到了时钟的程序的话，你就自己加入比如按键调整的程序等等，在模仿以及改变程序中提升自己，初学者都是这样做的，

更到后面的话，你就学习一下传感器的程序，AD/DA的程序，你会接触到中断，定时器等这样的知识。..

希望你有帮助！！！

4.单片机学习入门基础

学习单片机的最有效方法是理论与实践并重 对一个初学单片机的人来说，如果按教科书式的学法，上来就是一大堆指令、名词，学了半天还搞不清这些指令起什么作用，能够产生什么实际效果，那么也许用不了几天就会觉得枯燥乏味而半途而废。

所以学习与实践结合是一个好方法，边学习、边演练，循序渐进，这样用不了几次就能将用到的指令理解、吃透、扎根于脑海，甚至“根深蒂固”。也就是说，当你此次学习完某几条指令后（一次数量不求多，只求懂），接下去就该做实验了，通过实验，使你感受刚才的指令产生了控制效果，眼睛看得见（灯光）、耳朵听得到（声音），更能深刻理解指令是怎样转化成信号去控制电子产品的。

说句过分的话，单片机与其说是学出来的，还不如说是做实验练出来的，何况做实验本身也是一种学习过程。《电子制作》2003~2004的《手把手教你学单片机》讲座就是基于这样一种边学边练的理念展开的，从众多的读者反馈来看，效果特别好，许多读者经3~6个月的学习已能开发简单的产品了（如霓红灯广告牌控制、累加计数器等）。

学习单片机要合理安排学习时间持之以恒 学习单片机可不能“三天打鱼、二天晒网” ，要有持之以恒的毅力与决心，学习完几条指令后，就应及时做实验，融会贯通，而不要等几天或几个星期有时间后再做实验，这样效果不好甚至前学后忘。另外要有打“持久战” 的心理准备，不要兴趣来时学上几天，无兴趣时凉上几星期。

学习单片机很重要的一点就是持之以恒。 学习单片机要使用循环学习法使之根深蒂固 《手把手教你学单片机》讲座入门起点低，很多朋友觉得好学、易学，很快就能将讲座从头至尾学完、学懂，但过了几个月，在开发产品时对指令的具体作用就有些淡忘了。

根据现代科学的研究，对只短暂学过一遍的知识，充其量只比浮光掠影稍好。因此，较好的方法是，过一段时间后（1~2个月）再重新做一遍，这样反复循环几次就能彻底弄懂消化，永不忘却。

有道是：若人生能细看《水浒传》10遍，那么里面的故事内容、人物场情将永生不忘。 学习单片机要进行适当投资购买实验器材及书籍资料 单片机技术是一门含金量高的技术，一旦学会后，它给你带来的效益回报当然也高，无论是应聘求职还是自起炉灶开厂办公司，其前景是光明无限。

因此在学习时要舍得适当投资购买必要的学习、实验器材，另外还要经常去科技图书店看看，购买一些适合自己学习、提高的书籍。总之，春天不播种哪来秋天的收获？考虑到初学者的学习成本，《手把手教你学单片机》讲座主要采用“程序完成后软件仿真→单片机烧录程序→试验板通电实验”的方法（现在的快闪型单片机其程序可烧写1000次以上），而没有采用价格昂贵的在线仿真器（ICE）进行实验，这样整套实验器材（不包括PC机）只有几百元，对大部分已工作的爱好者来说都有这个经济能力承受。

一旦当你掌握了单片机的编程技术，成为一个水平较高的单片机设计人员时，再买在线仿真器也不迟。 准备： 单片机烧录器 单片机仿真器 单片机（89c2051，便宜） 软件（Keil） 1、先找本单片机入门的书来看，对于寄存器不必很深的了解 2、照书上的电路图搭好电路（复位、晶振、IO……） 3、将书上的范例程序烧入单片机跑（或者仿真，看程序运行） 4、当你做完IO流水灯实验、串口收发数据实验，再回去看书，能有更深的体会。

5、高级应用的书，或者做更多的东西~~。

5.学习单片机所要具备的哪些基础知识

学习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。

6.学习单片机所要具备的哪些基础知识

学习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。