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单片机入门常用知识

概述:
所谓单片机就是能在一个芯片上完成计算机处理功能的设备,在芯片的内部有计算单元、数据处理单元、程序存储以及常用的外部接口管理单元。

在软件程序的管理控制下可实现设计者所需要的功能。

最初的单片机受芯片设计密度的限制,功能和性能不强,随着技术的发展,目前的单片机可实现大多数的常用接口功能,软件的存储空间也越来越大,处理能力大幅增加。

单片机常用功能:
普通端口功能:单片机都带有多个逻辑端口,可作为逻辑状态的输入输出使用,可用于控制或读取外部状态。

定时功能:单片机内部包含有定时器,通过对定时时钟进行计数来产生需要的延时,延时的长短可通过设置定时器的计数值来设置。

中断功能:单片机内部设定有多个中断入口,每当产生中断条件后,程序自动跳入到中断入口,通过中断入口的跳转指令转到中断处理程序,执行完后返回到产生中断跳转程序处的下一个指令地址。

在单片机接口上,有专用的中断管脚,可设置为电平中断或边沿中断,当管脚出现条件时,设置对应的中断标志,触发相应中断。

除了管脚中断,串口、定时、A/D等几乎都可产生中断。

同时,中断的响应还需要设置对应的寄存器到要求的状态才可。

串口功能:串口相对于并口来说,数据是通过一个管脚送出或读入,数据长度一般为8位,按顺序移位送出。

串口特点具有实用管脚少,应用方式灵活的特点,通过RS232电平转换可直接和计算机的串
口进行通讯。

A/D功能:可直接输入模拟信号,软件发出转换信号后,信号的幅值可通过转换变换为数值信号送对应的寄存器上。

D/A功能:可直接输出模拟信号,信号的幅值可通过D/A端口的设置数值来设定。

以上为常用功能,有些单片机还有SPI、USB、CAN等多种接口外部常用设备:
显示和输入:单片机的处理信息一般通过液晶屏或数码管来显示处理内容,液晶屏或数码管可直接连接到单片机管脚上,按照显示需求设置软件即可,输入多用按键输入,也可直接连接到单片机管脚上,软件通过监测管脚状态可获得按键信息。

串口应用:单片机串口信号一般为TTL电平,外部常用RS232或RS485,在应用中需要加对用的转换芯片或模块。

开发环境:
单片机储存的程序为二进制格式,把程序写入到单片机需要专用的设备,早期完成这个功能采用编程器来完成,编程器通过打印机口或串口以及USB口和计算机连接,单片机则通过可锁插座装入到编程器上,通过计算机上的软件选择好单片机型号,读入要下载的二进制软件,然后运行编程,则完成下载。

目前,则是通过仿真器(下载线)来完成,一般是通过USB口连接计算机,计算机上下载功能和仿真功能集合到一起。

通过编译软件把软件编译成二进制文件,然后直接下载即可。

下载后的软件可通过仿真运行进行调试。

在开发过程中,二进制文件的产生是通过编译环境来产生的,编译前的文件,我们一般采用汇编语言或C语言来实现,汇编语言可读性差,目前主要使用C来完成。

编译环境较常用的为KEIL C,下载线则依据单片机来确定。

单片机最早较为常用的51系列,如89C51等,目前对应51系列的主要为C8051系列,功能及外设均有大幅改进和提高。

目前还有SST89C51系列,和早期51一致,但可不用编程器,直接通过串口进行程序下载。

学习和应用:
对于初学者,可利用最小单片机系统来学习即可,最小单片机系统的含义即为按单片机运行的最低要求设计的板子。

考虑到成本的问题,我们推荐使用SST89C52,除了最小系统,有个串口线即可。

语言采用C语言,需要注意的是,编程内必须包含对应单片机的头文件,头文件包含有单片机接口设备的定义以及地址。

若可能的话,学习板至少有LED显示,通过LED显示,可判别出程序是否正常运行。

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