51單片機(jī)

51單片機(jī)簡(jiǎn)介

　　51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8004單片機(jī)，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8004單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。

　　作為一個(gè)初學(xué)者，如何單片機(jī)入門？

　單片機(jī)學(xué)習(xí)的4個(gè)階段

　　一、整體了解

　　要知道 單片機(jī)是什么？單片機(jī)有何用？如何系統(tǒng)學(xué)習(xí)單片機(jī)？單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程是怎樣的，需要掌握哪些輔助軟件？

單片機(jī)很難學(xué)，是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)、編程語言抽象，且實(shí)際應(yīng)用中與其他電子技術(shù)和元器件知識(shí)相互關(guān)聯(lián)，需結(jié)合起來一起設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品。所以，第二階段要了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的？單片機(jī)開發(fā)經(jīng)常會(huì)用到哪些電子技術(shù)和元器件知識(shí)？如何將一條條編程指令組合成一段段有效的程序？之所以單片機(jī)能成為控制核心，設(shè)計(jì)出包羅萬象的應(yīng)用系統(tǒng)來，是因?yàn)殚_發(fā)者利用了單片機(jī)提供的種種功能及各種外設(shè)。所以，第三階段我們要掌握單片機(jī)的各種功能，再加上諸如傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、掃描顯示、串行、中斷的應(yīng)用思維，結(jié)合更多的元器件、電子電路知識(shí)，逐個(gè)學(xué)習(xí)、體會(huì)實(shí)際的單片機(jī)系統(tǒng)的秘密。

51單片機(jī)百科

　　51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8004單片機(jī)，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8004單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。

　　作為一個(gè)初學(xué)者，如何單片機(jī)入門？

　　實(shí)際上，其實(shí)不需要多少東西，會(huì)簡(jiǎn)單的C語言，知道51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)就可以了。一般的大學(xué)畢業(yè)生都可以了，自學(xué)過這2門課程的高中生也夠條件。設(shè)備上，一般是建議購(gòu)買一個(gè)仿真器，例如，的“雙功能下載線”就具有良好的穩(wěn)定性和較快的下載速度，上位機(jī)可擴(kuò)展，可以下載更多的單片機(jī)及嵌入式芯片。通過實(shí)驗(yàn)，這樣才可以進(jìn)行實(shí)際的，全面的學(xué)習(xí)。日后在工作上，仿真器也大有用處。還有，一般光有仿真器是不行，還得有一個(gè)實(shí)際的電路，即學(xué)習(xí)板，如圖，即為，單片機(jī)最小系統(tǒng)。

　　學(xué)習(xí)板以強(qiáng)大的接口為主，單片機(jī)的學(xué)習(xí)分兩方面，一方面是單片機(jī)的原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，另一方面是單片機(jī)的接口技術(shù)。這些都是需要平時(shí)多積累，多動(dòng)手，多思考，這樣才能學(xué)好單片機(jī)技術(shù)。

　　注：“雙功能下載線”在百度文庫(kù)里有詳細(xì)的使用說明，并且上位機(jī)會(huì)定期更新以支持更多的單片機(jī)。

　　單片機(jī)學(xué)習(xí)的4個(gè)階段

　　一、整體了解

　　要知道 單片機(jī)是什么？單片機(jī)有何用？如何系統(tǒng)學(xué)習(xí)單片機(jī)？單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程是怎樣的，需要掌握哪些輔助軟件？

　　了解這些之后，我們的學(xué)習(xí)就有了目標(biāo)和方向。

　　二、揭秘　單片機(jī)很難學(xué)，是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)、編程語言抽象，且實(shí)際應(yīng)用中與其他電子技術(shù)和元器件知識(shí)相互關(guān)聯(lián)，需結(jié)合起來一起設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品。所以，第二階段要了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的？單片機(jī)開發(fā)經(jīng)常會(huì)用到哪些電子技術(shù)和元器件知識(shí)？如何將一條條編程指令組合成一段段有效的程序？

　　三、解密　之所以單片機(jī)能成為控制核心，設(shè)計(jì)出包羅萬象的應(yīng)用系統(tǒng)來，是因?yàn)殚_發(fā)者利用了單片機(jī)提供的種種功能及各種外設(shè)。所以，第三階段我們要掌握單片機(jī)的各種功能，再加上諸如傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、掃描顯示、串行、中斷的應(yīng)用思維，結(jié)合更多的元器件、電子電路知識(shí)，逐個(gè)學(xué)習(xí)、體會(huì)實(shí)際的單片機(jī)系統(tǒng)的秘密。

　　四、遠(yuǎn)航　通過以上三個(gè)階段，讀者基本就可掌握單片機(jī)的應(yīng)用了。但要設(shè)計(jì)出豐富的單片機(jī)系統(tǒng)，解決復(fù)雜的實(shí)際問題，還需要了解更多的外設(shè)知識(shí)及其與單片機(jī)的聯(lián)系（如電動(dòng)機(jī)、各類存儲(chǔ)器、繼電器、紅外管等）。這些需要不斷的學(xué)習(xí)和積累。有時(shí)候，接到一些開發(fā)任務(wù)，就需要你針對(duì)這個(gè)任務(wù)自覺地去搜集、學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和提高。

　　最后推薦幾本經(jīng)典圖書：

　　《實(shí)例解讀51單片機(jī)完全學(xué)習(xí)與應(yīng)用（配教學(xué)視頻）》，楊欣編著（他寫過多本很有口碑的電子讀物，風(fēng)格獨(dú)特），電子工業(yè)出版社出版。

　　《愛上單片機(jī)》，杜洋著，全新風(fēng)格，使用面包板入門，人民郵電出版社。

　　《手把手教你學(xué)51單片機(jī)》，宋雪松編著（很經(jīng)典），清華大學(xué)出版社出版。

　　區(qū)別

　　同樣的一段程序，在各個(gè)單片機(jī)廠家的硬件上運(yùn)行的結(jié)果都是一樣的，如ATMEL的89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、89S51， PHILIPS，和WINBOND等，我們常說的已經(jīng)停產(chǎn)的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51單片機(jī)，同時(shí)是在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)了許多特性，如時(shí)鐘，更優(yōu)秀的是由Flash（程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容至少可以改寫1000次）存儲(chǔ)器取代了原來的ROM（一次性寫入），AT89C51的性能相對(duì)于8051已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。

　　不過在市場(chǎng)化方面，89C51受到了PIC單片機(jī)陣營(yíng)的挑戰(zhàn)，89C51最致命的缺陷在于不支持ISP（在線更新程序）功能，必須加上ISP功能等新功能才能更好延續(xù)MCS-51的傳奇。89S51就是在這樣的背景下取代89C51的，89S51已經(jīng)成為了實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)上新的寵兒，作為市場(chǎng)占有率第一的Atmel公司已經(jīng)停產(chǎn)AT89C51，將用AT89S51代替。89S51在工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，89S51采用0.35新工藝，成本降低，而且將功能提升，增加了競(jìng)爭(zhēng)力。89SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。同時(shí)，Atmel不再接受89CXX的定單，大家在市場(chǎng)上見到的89C51實(shí)際都是Atmel前期生產(chǎn)的巨量庫(kù)存而以。如果市場(chǎng)需要，Atmel當(dāng)然也可以再恢復(fù)生產(chǎn)AT89C51。

　　89S51相對(duì)于89C51增加的新功能包括：

　　-- 新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比89C51更低！

　　-- ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。

　　-- 最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。

　　-- 具有雙工UART串行通道。

　　-- 內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。

　　-- 雙數(shù)據(jù)指示器。

　　-- 電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。

　　-- 全新的加密算法，這使得對(duì)于89S51的盜版變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。

　　-- 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。

　　比較結(jié)果：就如同INTEL的P3向P4升級(jí)一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的。從AT89C51升級(jí)到AT89S51 ，也是同理。和S51比起來，C51就要遜色一些，實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)方面技術(shù)的進(jìn)步是永遠(yuǎn)向前的。

　　怎么開始學(xué)習(xí)51單片機(jī)

　　對(duì)于電子類專業(yè)的學(xué)生，我的意見是盡早學(xué)習(xí)C語言和單片機(jī)。C語言是一種目前非常普遍的嵌入式語言，單片機(jī)則是一種微型CPU。通過單片機(jī)和C語言，你可以實(shí)現(xiàn)非常多的功能，具體單片機(jī)能做什么，網(wǎng)上的介紹非常多，你可以自行搜索下。

　　但有一點(diǎn)非常重要，單片機(jī)能大一學(xué)絕不大二學(xué)，能大一上學(xué)期學(xué)絕不大一下學(xué)期學(xué)。

　　單片機(jī)雖然簡(jiǎn)單，但是正是它的簡(jiǎn)單，讓人有了學(xué)習(xí)的欲望，這恐怕是大學(xué)學(xué)習(xí)中最寶貴的東西。其次，單片機(jī)的應(yīng)用可以說貫穿了整個(gè)電子類專業(yè)學(xué)生本科的始末，越早掌握單片機(jī)技術(shù)，你就會(huì)比別人擁有更多的機(jī)會(huì)，這一點(diǎn)我是有親身經(jīng)歷的。電子終究是一門實(shí)踐的技術(shù)，找到機(jī)會(huì)去實(shí)踐才是不斷進(jìn)步的前提，學(xué)會(huì)單片機(jī)，你就可能比普通人更容易接觸老師的項(xiàng)目，更容易參加學(xué)科競(jìng)賽，從而開始自己的積累，不斷進(jìn)步。

　　學(xué)生能接觸到的主流單片機(jī)主要包括8位的51單片機(jī)、16位的MSP430單片機(jī)和32位的STM32單片機(jī)，其對(duì)應(yīng)的主要集成開發(fā)環(huán)境（IDE）分別是KEIL、IAR和KEIL MDK。

　　當(dāng)然，提前學(xué)習(xí)單片機(jī)往往是自學(xué)，是在本科教學(xué)的超前學(xué)習(xí)（或者說是本科實(shí)踐教學(xué)的滯后），一個(gè)人從頭學(xué)起難度會(huì)很大。我只告訴你這些軟件的名字當(dāng)然是沒有用處的，下載了這些軟件、買了單片機(jī)然后呢？沒人教學(xué)起來可有的難度啊，很多人都是在這里結(jié)束了自己?jiǎn)纹瑱C(jī)生涯。

　　我的建議是：淘寶網(wǎng)上搜索“51單片機(jī)開發(fā)板”，然后自行選擇一個(gè)百元以內(nèi)的開發(fā)板，一定要注意詢問店家是否贈(zèng)送配套的教學(xué)視頻，否則千萬不要購(gòu)買，這對(duì)于初學(xué)者和自學(xué)者非常重要。

　　單片機(jī)學(xué)習(xí)主要分三個(gè)層次：

　　第一個(gè)層次：完成單片機(jī)開發(fā)板的學(xué)習(xí)，理解單片機(jī)的工作，能看懂單片機(jī)程序；

　　第二個(gè)層次：能夠照著照著芯片手冊(cè)（datasheet）試著編寫各類芯片的驅(qū)動(dòng)程序；

　　第三個(gè)層次：掌握常見的低速通信協(xié)議（I2C、SPI等）和高速通信協(xié)議。