一 學習單片機的捷徑是什么？

所謂捷徑就是少走彎路。我剛開始學單片機時走了不少彎路，很多朋友和我都有相似的經(jīng)歷，剛開始接觸

2 齒輪和凸輪組成的控制器

在模擬計算機誕生前，也就是蒸汽機時代，有些機械天才硬是用數(shù)百個齒輪和凸輪搭建出機械計算機，人們通過轉(zhuǎn)動印有數(shù)字的各種齒輪，另一些齒輪就將運算結(jié)果顯示出來。機械計算機在人類史上上曾經(jīng)是高科技產(chǎn)品，第二次世界大戰(zhàn)時，德國著名的密碼機就是一種機電混合式計算機，它當時是最保密的通信工具。


3 發(fā)條和秒表和繼電器組成的控制器

在電氣時代開始時，人們用鐘表內(nèi)機械的旋轉(zhuǎn)分時控制一些繼電器的通斷，從而控制一些機床和生產(chǎn)線的運行。這種裝置類似于早期洗衣機內(nèi)的定時器。


三 入門首選 AT89S51系列單片機

1 簡介

1980，英特爾公司開發(fā)出一種簡易的8031CPU，在當時該CPU性能不比8086差很多，但價格較便宜，因此被很多低端應用選中。由于市場看好，ATMEL公司購買了8031的內(nèi)核，把Flash存儲器和加強型IO口融入進去開發(fā)出了AT89系列單片機。所有兼容8031指令和內(nèi)核相似的單片機統(tǒng)稱為51單片機，它是目前應用最廣泛的8位單片機之一。因51單片機結(jié)構(gòu)簡單，指令易學，應用廣泛，因此是初學單片機首選機型。如果有人想不學51，直接學AVR，那么此人一定會遇到很多難題，困惑和郁悶將伴隨著學習過程。如果學了51再學AVR和其他單片機，人們會發(fā)現(xiàn)“所謂單片機都不過如此”。

2 性能

根據(jù)任務具體需要選擇最合適的單片機，使單片機資源充分利用，使系統(tǒng)性價比達到最高，同時兼顧未來擴展需要，不一味追求高性能單片機，這就是選單片機的原則。
AT89S51有4K的Flash程序存儲器，128字節(jié)的RAM，32條IO口，中斷系統(tǒng)具有6個中斷源、5個終端矢量、2個中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是一個全雙工的串行通信口；AT89S51的電源電壓為4.0-5.5V，AT89LS51的電源電壓為2.7-4.0V；振蕩器頻率0-33MHz（AT89S51），0-16MHz(AT89LS51); 有ISP 在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個強大易用的功能。

AT89S52程序儲存器容量為8KB，還有AT89S55，ROM容量更大。

有很多公司生產(chǎn)了很多擴展型51系列單片機，有的帶有AD轉(zhuǎn)換器，有的帶有比較器，有的帶有PWM，讀者可以根據(jù)自身需要選擇合適的51單片機，但要注意他們的管腳定義和編程方式。

3 使用方法

AT89S51 適于做單片機學習板、電子時鐘、超聲波測距儀等不需要采集模擬量和控制大功率外部元件的電路。S51與過去的C51的區(qū)別在于S51支持ISP在線編程，即C51需要幾百元的編程器編程，而S51僅需一條25針并口線和非常簡單的轉(zhuǎn)換電路即可接在臺式電腦打印機接口燒程序，下載燒程序小軟件即實現(xiàn)可對S51單片機編程。對51單片機編程一般選用Keil軟件，可采用C語言或者匯編語言，編完程后選擇輸出HEX文件，然后用燒程序小軟件讀取HEX文件，再燒寫到單片機中。

4 實踐經(jīng)驗

A 剛開始看書時，按照書上的電路圖連線然后通電調(diào)試，但總不成功，將自己的電路和書上的電路仔細對照發(fā)現(xiàn)不了問題。原因在于很多書上的電路圖都是“簡化圖”，即省略了一些電路，而這些被省略的電路卻關(guān)乎系統(tǒng)的運行。比如，當單片機書講到AD轉(zhuǎn)換電路，給出的電路圖多省略了晶振和復位電路，按照AD轉(zhuǎn)換電路圖搭出來的系統(tǒng)自然不能運行。

B 51單片機P0口輸出信號時需要上拉電阻，我經(jīng)常忘記加電阻，導致電路不好使。

C 51單片機31引腳需要接正極，以選擇采用內(nèi)部程序存儲器。如果忘記給這個引腳以正確的電壓，你的單片機可能不能執(zhí)行程序。


4 應用舉例

四 愛好者制作機器人首選 AVR系列單片機

1 簡介

AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡指令集高速8位單片機。高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價位一直是衡量單片機性能的重要指標，而AVR單片機是典型高性能單片機。
早期單片機，比如51單片機為了提高可靠性（防止數(shù)據(jù)誤讀或跑飛）采用較高的分頻系數(shù)對時鐘分頻，使得指令周期長，執(zhí)行速度慢。例如51單片機需要12個晶振周期才能組成1個機器周期，而且很多指令需要2個機器周期才能執(zhí)行。AVR單片機的推出，徹底打破這種舊設(shè)計格局，廢除了機器周期，采用精簡指令集，取指周期短，又可預取指令，實現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。AVR單片機在12個晶振周期中能執(zhí)行12條指令，從這個角度看，如果晶振頻率相同，AVR的速度是51的12倍到24倍。

AVR有32個通用寄存器，在進行大量復雜運算時，AVR的32個寄存器可相當于51的32個累加器，克服了51系列單片機只有單一累加器數(shù)據(jù)處理造成的瓶頸現(xiàn)象，在復雜運算時速度比51快5倍以上。由此可看出，51與AVR相比是多么慢，AVR是多么快。

AVR系列單片機多內(nèi)部集成了多路AD轉(zhuǎn)換器、電壓比較器、ISP、I2C、JTAG總線電路、UART串口、大功率IO口、看門狗等實用電路，并且很多AVR單片機型號有EEPROM、FLASH、SRAM三種存儲器，可以實現(xiàn)實時修改程序存儲器中的內(nèi)容，即AVR單片機可以自己修改自己的程序。同時AVR一般能工作在寬電壓范圍（2.7～6.0V），有的居然可以在1.8V電壓下工作。以上這些性能只是AVR眾多性能中的一部分，然而已經(jīng)讓51系列單片機望塵莫及了。

如此高性能的單片機價格居然和51單片機差不多，比如ATmega8價格為8元左右，ATmega16在13元左右，這是AVR有極高性價比的真實寫照。


2 性能
AVR家族人丁興旺，包括ATinyAVR（微小型）、低功耗類、ATmegaAVR高中低檔5類單片機。它們都基于同一核心技術(shù)，但在內(nèi)部集成的電路多少上有不同。不論你要做電子手表還是視頻處理，都有一款合適的AVR單片機能滿足你的需要。

本文只列出ATmega16中檔單片機的性能：

16KB的FLASH程序存儲器；512B的EEPROM；1KB的SRAM；32個快速寄存器；32個大功率IO口；20個中斷；2個外部中斷口；有SPI、SUART、I2C總線接口；2個8位定時器；1個16位定時器；3個PWM通道；有實時時鐘RTC；8個10位AD通道；電壓比較器；看門狗；內(nèi)置時鐘振蕩器；JTAG接口；ISP在線編程；電壓范圍為2.7V-5.5V；外部時鐘晶振0-16MHz；有PID和多種貼片封裝。

AVR的IO口能輸出20mA和吸收40mA的電流，不僅可直接驅(qū)動LED,甚至可直接驅(qū)動微型直流減速電機。而且AVR的IO口可編程設(shè)置成輸入、輸出、高阻態(tài)狀態(tài)，是真正的3態(tài)IO口。和51相比使用AVR開發(fā)產(chǎn)品你會發(fā)現(xiàn)前所未有的方便和自由。

AVR單片機可上操作系統(tǒng)，比如UCOS2、Linux等，自主編程實現(xiàn)操作系統(tǒng)功能也很容易。

根據(jù)任務具體需要選擇最合適的單片機，使單片機資源充分利用，使系統(tǒng)性價比達到最高，同時兼顧未來擴展需要，不要一味選用高性能單片機，這就是選單片機的原則。

用ARM+操作系統(tǒng)做超聲波測距儀——殺雞用了牛刀。用AVR中檔單片機做機器視覺——有些吃不消。如果把它們調(diào)換一下，一切就恰到好處了。

3 使用方法

學AVR單片機的好書是《AVR單片機嵌入式系統(tǒng)原理與應用實踐》，封面見下圖。
AVR一般采用CVAVR編程軟件編程，也可用GUN GCCAVR、AVR Studio軟件編程?？刹捎脜R編或C語言編程。燒程序前先輸出HEX文件，然后用SLISP（雙龍ISP）軟件加載，再通過ISP編程線或者25針并口連接線燒入AVR單片機，支持在線編程。
由于AVR單片機最小系統(tǒng)很簡單，就是電源+晶振（可不用）+LED+ISP接口（通電就運行，斷電就停止，不用復位電路），因此任何初學者都可以用面包板搭出AVR最小系統(tǒng)，并且編程實踐。

4 實踐經(jīng)驗

使用AVR單片機時注意要正確設(shè)置熔絲位，SLISP軟件就可設(shè)置，熔絲位可決定單片機是采用外部晶振還是采用內(nèi)部時鐘振蕩器，如果熔絲位設(shè)置為采用外部晶振，而電路中沒有接入晶振，則AVR程序不能運行。很多初學者忽視了這一點，他們的AVR系統(tǒng)不能運行卻找不到原因。再有就是AVR的IO口在使用前需先編程設(shè)置其狀態(tài)，否則你將發(fā)現(xiàn)程序在運行，但IO口沒信號。


4 應用舉例




五 高級機器人控制器 ARM

1 簡介

ARM是一個公司名，他們基于同一內(nèi)核設(shè)計了很多高性能處理器，這些處理器都叫ARM。該技術(shù)被很多公司購買后生產(chǎn)出了集成很多功能電路的ARM芯片，使得ARM成為高性能單片機。ARM一般為32位單片機，適于處理大量復雜數(shù)據(jù)，很多ARM裝上了UCOS2、WindowsCE、Linux操作系統(tǒng)，能夠同時運行多個程序。ARM廣泛應用于手機、MP3、GPS導航儀、吸塵機器人等產(chǎn)品上。


六 音頻視頻處理首選DSP

1 簡介
DSP數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，簡稱DSP)，它是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。
在高速小車巡線、語音識別等領(lǐng)域DSP被廣泛應用。但如果僅用DSP檢測幾個碰撞開關(guān)、控制幾個電機顯得大材小用。