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2020年01月11日 | 学习单片机的正确方法

2020-01-11 来源:eefocus

学习什么单片机

单片机的型号那么多,如何选取一款合适的进行学习?如果身边有比较现成的学习单片机的条件,有什么条件就学习什么型号。比如,你所在的公司刚好用到某个型号单片机,那么就方便多了。开发板不用购买,直接用公司现成的板子,指导老师到处是,公司的工程师,只要你耐心虚心的不耻上问,相信他们都愿意帮你解答问题。或者你跟着学习的导师,正在使用某个型号的单片机开发产品,那么同样的道理,你也会有得天独厚的优势,直接跟着学就行了。单片机型号虽然众多,看起来纷繁复杂,其实它们的基本原理、基本用法都是相通的,只要熟练掌握其中一种,其它的都可以触类旁通,快速上手了。

如果你这些条件都没有,那就跟着我学吧,我建议你学习51 单片机。

为什么要学习51单片机

虽然现在单片机种类和型号非常多,每个型号都有一定的市场份额,但是哪个型号也没有早期 51单片机那般风光和火爆,虽然现在地位不是那么高了,但是因为 51 单片机积累的资料非常多,大家学起来就会拥有众多的参考资料,所以上手肯定比其他型号的要快一些。如果你学习稍微偏门的单片机,可能一个简单的软件问题就要折腾你好长时间,不仅仅浪费了你的学习时间,更重要的是打击了学习单片机的信心。

那么是不是每种单片机我们都要学一遍呢?答案当然是否定的。大家跟着我来学习 51单片机,必须得跟着学会举一反三和融会贯通的能力。单片机型号那么多,挨个学下来估计头发白了也学不完,所以大家跟着我学 51 单片机,不能仅仅当做 51 来学习,更重要的是要当做“单片机”来学,要通过我们的这个教程,把所有的单片机的内部资源都搞清楚弄明白,每个内部模块的用法理解透彻,这样当你遇到一个从没有用过的单片机,也就知道如何下手去使用它进行开发了。

如何学习单片机

 

前边提到过,单片机是一门实用技术,我们学习它已经不是为了应付考试了,我给大家总结了单片机的学习方法是:一个要领,四个步骤。

学习单片机的要领就是:在实践中成长,In Doing We Learn!

学射箭,你得去拉弓,整天只摆造型肯定不行;学游泳,你得下水扑腾,整天在岸上做模仿活动不行;学开车,你得坐车上去开,坐沙发上肯定学不会。同样的道理,学单片机,整天盯着单片机书看肯定不行,你也必须得亲自动手去练。

没有不下水就学会游泳成为游泳健将的,没有不到车上练就能成为赛车手的,这点大家都清楚,可为什么那么多人学单片机的时候,总是只抱着一本书看呢。第一,我们小学中学甚至大学的学习模式都是如此,学什么东西主要都是靠看书,应付书面考试;第二,很多人想实践却不太清楚该怎么去实践。

遇到问题查下书比直接看书的效果要好过百倍。不是不让大家看书,而是看了一点以后,要马上去实践验证,然后再回头结合实践的结果,理解书上的内容。从这个地方,大家要得出一个结论来,就是在学实际技术的过程中,和应付考试不同,书上的内容不需要你去硬性记忆,书是用来查的,不是用来背的。

下面,就是我总结的跟着我学习单片机的四个步骤。

1) 鹦鹉学舌

刚出生的孩子叫“爸爸”“妈妈”的时候,他甚至不知道“爸爸”“妈妈”是什么意思,更不会理解这些声音是什么意思,但是我们带着孩子见到他爸爸就让他喊“爸爸”,见到妈妈就让他喊“妈妈”,见到爷爷就喊“爷爷”„„慢慢的你会发现,次数多了,孩子就知道谁是爸爸,谁是妈妈,谁是爷爷,谁是奶奶了。

大家刚开始接触单片机的时候,也属于单片机行业的新生儿。单片机的样子,单片机外围的各种器件,单片机内部的各种结构,单片机使用 C 语言的编程方法,初学者可能都没有见过,脑子里全无概念。没关系,有些概念和方法你不理解也没有关系,甚至不需要你去理解,你只需要跟着我去鹦鹉学舌式的学习,第一遍学习某一节课的内容时,对于程序,大家就可以完全跟着抄下来,甚至抄两三遍,过一段你会发现,好多东西你也认识了,好多概念你也慢慢的理解清楚了,你也能大概看懂别人的小程序了,切忌觉得自己看会了,而简单复制粘贴。

2) 照葫芦画瓢

很多同学学习的时候喜欢看,看我做的视频,看我写的程序,甚至看别人的程序,都能看懂,觉得自己就会了,等到自己写程序的时候,感觉就是老鼠啃天,不知道从哪里下手了,这是初学者很容易犯的“眼高手低”的毛病,所以第二步的内容就非常重要了。

我的要求是,每一位同学,在学完了当前课的内容,把第一步顺利完成以后,然后关掉视频教程,关掉源代码,自己通过看电路图和查找非源代码的其他任何资料,把当节课我写的程序代码重新默写出来,边写边多少理解那么一点点,不是纯粹的背诵,应该说是背诵加理解的结合体。甚至学过几节课以后,可以回头把前边曾经这样实现过的课程,再按照这种方法做一遍。千万不要认为这一步没必要,这一步是你能否真正学会单片机的一个关键,在学完本教程之前,每一课内容都要这样做,如果每一个程序你都能够完美的完成,那么可以说,当节课的内容,百分之七八十你已经掌握了。

3) 他山之石,可以攻玉

单片机技术的最大特点就是可以通过修改程序来实现不同的功能,因此举一反三的能力就必不可少了。每一节课的例程后边,我一般都会布置几个作业,大家尽量去独立完成这个作业。在完成这个作业的过程中,都可以参考我的程序思路,在这个基础上通过动脑思考去构建你自己的程序框架,最终将程序完成。

在我们工程师实际产品研发的时候,很多种情况下也是如此。比如一个产品,我们如果从零起步的话,可能会走很多弯路,遭遇很多前人已曾遭遇过的挫折,所以我们通常的做法是寻找购买几款同类产品,然后先研究他们的各自优缺点,学习他们的长处,然后在同类产品基础上再来设计我们自己的产品,这就是“他山之石,可以攻玉”。

初学者在学习的时候,往往遇到的问题很多,你应该想到,你遇到的问题,可能前辈们早就遇到过了,所以遇到问题后,不要慌张,首先利用谷歌或者百度这些搜索引擎在网上搜一下,要做什么新东西,先去网上找相关资料了解一下,不管是编程还是硬件设计,多多参考别人的东西,只要把别人的东西分析明白了,自己用起来了,也就成为自己的知识了。

4) 理论实践结合,温故知新

当大家把所有的课程都按照前边三步完成后,这个时候不妨再把书打开,再看看书,经过了自己的实战经历,再看书的时候,对很多知识点会有一种恍然大悟的感觉。甚至视频教程、书籍都可以反复看几遍,可能有的知识点当时学习的时候不明白,过了一段时间,回过头来再学习的时候,一下就明白了。

单片机学习的准备工作

1) 足够的信心、恒心和耐心

有同学问过我,单片机这门技术难不难。我觉得这个问题得从两个方面去分析。

首先,我们从战略上藐视它。那么多同学跟着老师学一段时间就可以做出来小车,超声波测距,甚至做出来机器人,似乎很拽的样子。那他们又不是三头六臂,我们也没有什么做不了的道理。实际上要说技术,其实就是一层窗户纸,表面看不透彻,感觉特别神秘,实际只要你稍微一努力就可以捅破它,夸张点说,单片机在逻辑上的关系,只有小学的水平,简单的很。正所谓会者不难,难者不会,大家不懂这个东西,看起来感觉很神秘。所以大家只要认真踏实坚持学下去,肯定能学好这么技术。

其次呢,我们从战术上要重视它。你说单片机这东西,如果十天八天就学会了,那么这个技术还能值钱吗?我可以这样去表达,如果一个技术很简单就被学会,那么很多人都会的这个技术,肯定也没什么前途和钱途。那究竟多久能学会呢?我给大家制定的学习方案,根据每个人的基础不同,平均每天要拿出 2 个小时以上的学习时间,大概一到三个月可以入门。

入门的概念是给你一个单片机开发任务,你起码知道要努力的方向和解决问题的大概方法了。

技术这东西,关键是坚持做下去,有恒心和耐心,如果长时间不用的话,肯定还会生疏。所以要想成为单片机高手,起码需要一年左右的单片机开发的历练才行。成为单片机高手的概念就是你自己可以从头根据自己的想法,去设计一个电路,根据需要的功能编写代码,做一个产品出来。

2) 教材和教程

要学习单片机这门技术,良好的教材和教程必不可少。单片机方面,大家可以直接学习我们这部教程,以及配套的视频教程。本着开源、共享的理念,我们的视频教程都是免费开放的,大家可以直接下载或者在线观看。另外,因为我们做单片机开发使用的是 C 语言,所以最好能再学习一下本站《C语言教程》,遇到一些 C 语言的细节问题的时候,可以方便大家查阅,或者你也可以直接把相关问题通过谷歌和百度搜索一下,绝大部分情况下它们都会给你满意的答案的。

3) 电脑一台、单片机开发板一块

电脑,是学习单片机必不可少的工具,因为编写程序,查阅资料都得用到,但是有句题外话说一下,不要把电脑当成游戏机或者影碟机,偶尔玩玩游戏看看电影是可以的,劳逸结合,但是不可沉溺其中,否则还不如没有电脑。

单片机开发板,这也是必须的。如果你还在上学,学校实验室一般会有开发板,可以考虑跟老师借一个,或者使用师兄师姐们用完的,这样可以省点钱。当然,如果身边有高手,比如辅导老师,会单片机的师兄,在他们的指导下做一个也可以,身边有人指导的话,不懂的问题还可以问他们。如果这些条件都不具备,那么可以购买一个,先学习别人的板子设计思路,给自己以后设计电路板打下基础。在这里就顺便推荐一下我们的 KST-51 开发板,我不敢说我们的设计是最好的,但是我可以很负责任的说,我们的板子是出自经验丰富的一线工程师之手,其中的设计都是根据实际项目开发的思路进行的,包括整体规划、电路设计、器件布局等等,可以为你今后的项目开发提供一个优质的参考。另外一方面,因为我们的教程是基于我们的开发板做的,所以大家配套来用的话可以节省时间,提高学习效率。

当然,即使不购买我们的开发板,你想学单片机,也还是要有一块开发板的,不能总是用软件仿真,软件仿真是学不会单片机的。经常有同学过来问我,老师我用软件模拟的好用,做了硬件不好用是什么原因。在这里我提一下,如果你上课用这个软件仿真,糊弄老师应付考试是可以的,但是实际开发和仿真软件却差别很大,如果真心想学好单片机这门技术,那我只能告诉你,拿起烙铁焊电路,动手写程序,远离仿真软件,靠软件仿真永远学不到真正的技术。

单片机开发环境搭建--Keil uVision4安装教程

单片机开发,首要的两个软件一个是编程软件,一个是下载软件。编程软件我们用 Keil uVision4 的 51 版本,也叫做 Keil C51,不做过多介绍,先直接讲如何安装。

1) 首先准备 Keil uVision4 安装源文件,双击安装文件,弹出安装的欢迎界面,如图 1-1所示。

图1-1 Keil安装欢迎界面
图1-1 Keil安装欢迎界面


2) 点击“Next”按钮,弹出“License Agreement”对话框,如图 1-2 所示。这里显示的是安装许可协议,需要在“I agree to all the terms of the preceding License Agreement”打勾。

图1-2 “License Agreement”对话框
图1-2 “License Agreement”对话框


3) 点击“Next”按钮,弹出“Folder Selection”对话框,如图 1-3 所示。这里可以设置安装路径,默认安装路径在“C:Keil”文件夹下。点击“Browse...”按钮,可以修改安装路径,这里建议大家用默认的安装路径,如果你要修改,也必须使用英文路径,不要使用包含有中文字符的路径。

图1-3 “Folder Selection”对话框
图1-3 “Folder Selection”对话框


4) 点击“Next”按钮,弹出“Customer Information”对话框,如图 1-4 所示。大家输入用户名、公司名称以及 E-mail 地址即可。

图1-4 用户信息
图1-4 用户信息


5) 单击“Next”,就会自动安装软件,如图1-5所示。

图1-5 安装过程
图1-5 安装过程


6) 安装完成后,弹出来安装完成对话框,如图 1-6 所示,并且出现几个选项,大家刚开始把这几个选项的对号全部去掉就可以了,先不用关注有什么作用。

图1-6 安装完成
图1-6 安装完成


7) 最后,点击“Finish”,Keil 编程软件开发环境就这么装好了。

Keil uVision4简单使用教程

首先,我们用 Keil 先打开一个现成的工程,来认识一下 Keil 软件,如图 1-7 所示。

图1-7 工程文件
图1-7 工程文件


从图 1-7 我们可以很轻松的分辨出菜单栏、工具栏、工程管理区、程序代码区和信息输出窗口。这个是 Keil4 的英文版,网上有一些汉化版本的,但不建议使用。即使你的英语不好,使用英文版本的软件也一点问题没有,刚开始大家先跟着我去使用,一共没几个单词,不需要你去翻译,用几次你就记住怎么用了。因为以后做实际开发的时候,大多数软件都是英文版的,如果现在学习的时候一直用中文软件,将来一旦换了其它的英文软件就会慌了,所以从现在开始,我们就慢慢的来熟悉英文软件,将来再用到其他英文软件的时候,就可以做到触类旁通、驾轻就熟了。

Keil 软件菜单栏和工具栏的具体细化功能,都可以很方便的从网上查到,不需要记忆,随用随查即可。在这里我们只介绍一点,关于 Keil 软件里边的字体大小和颜色设置。在菜单Edit-->Configuration-->Colors &Fonts 里边,可以进行字体类型、颜色、大小的设置,如图 1-8所示。

图1-8 字体设置(一)
图1-8 字体设置(一) 


因为我们用的是 C 语言编程,所以我们在 Window 栏中选择 8051:Editor C Files,然后在右侧 Element 栏目里可以选择要修改的内容,一般我们平时用到的,只是其中几项而已,比如:Text——普通文本、Text Selection——选中的文本、Number——数字、/*Comment*/——多行注释、//Comment——单行注释、Keyword——C 语言关键字、String——字符串,Keil本身都是有默认设置的,可以直接使用默认设置,但如果你觉得不合你的口味,那就在这里更改一下,改完后直接点 OK 看效果就可以了。

图1-9 字体设置(二)

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