分析单片机学习过程中常见问题

单片机作为一种简单的控制器在生活中有这广泛的应用，当然在工业型单片机在生产中也扮演着很重要的角色，所以对于一个学习自动化的工控人来说，学习单片机是非常有必要的。

单片机学习中常见的问题

1.学单片机可以做什么？

单片机会把你带进电子设计这一领域，充分展示自己的能力，当然，也会给你带来不错的回报。

2.该学哪种单片机？

单片机型号有很多，常见的有51，PIC，AVR几个系列，每个系列又有很多型号。那么，作为初学者的我们，该学习哪款单片机呢？


其实单片机都是有相同之处的。只要认真学了，真正掌握了一款单片机，在学习其他款，后者是直接使用都是很容易的。51系列作为经典的一款单片机，它的资料非常的丰富，因此，从51开始入门应该是一个不错的选择。

3.该学汇编还是学C51？

这估计是争论最大的一个问题了，有些人坚持学单片机软件一定要汇编，也有人坚持选择高级语言，这主要是C51推行不久时，那时候单片机内部资源比较宝贵，而且C51本身的编译器效率也不够高，导致当时很多人选择用汇编来写代码。那么现在的情况是怎样的呢？编译器效率高了，单片机内部的资源也丰富了，用C来写单片机软件不会在遇到以前那样的问题。

如果现在还有人坚持一定要用汇编来写整个单片机软件，那么这个人肯定是不会C的，看看外面企业就知道，有几家不是用C呢，毕竟C容易写，可读性强，可移植性强。

但是光会C也还是不够的，你还得了解汇编，实际上不是了解汇编指令，是了解单片机的体系结构。所以我以为学习单片机，还是推荐用C来写代码，但是平时也得多看看别人的汇编代码，最低要求就是：能熟练运用C写代码，用读懂汇编代码。

4：C51编译器如何区分位地址和字节地址

是靠预定义实现的，比如：sfrP0=0x80;sbitP0_0=0x80;前者声明了P0端口地址位于0x80，后者说明了P0端口的bit0，即P0.0位于位地址空间0x80处。这2个0x80具有完全不同的含义，靠关键字sfr和sbit来区别。这样当程序被编译时，编译器会依此编译成相应的汇编语言。例如：

C51语句：P0=1;

P0声明为sfr，因此编译成：mov80h，01h，将把0x01数据送入0x80单元，由于0x80单元物理上对应P0端口，因此，P0.0脚将输出高电平（其实是呈现高阻态，P0口独有的），其他.1-.7脚输出低电平。

C51语句：P0_0=1;

P0_0声明为sbit，因此编译成：setb80h，这将把位地址空间的0x80地址的bit的值置1。这个位正是P0口的bit0，执行后，P0.0将输出高阻态。而P0.1-.7不会变化。


5：C51为什么要嵌套汇编

51单片机一个显著优点就是指令执行时间固定，因此可以适应时序要求严格的场合。例如符合ISO7816协议的cpu卡的读写，对时序要求比较严格。其实就是用io脚做出来的同步半双工串口。支持cpu卡的程序一般比较庞大，需要用c51来组织，但是由于c编译的不确定性，必须把底层程序封装成汇编语言模块嵌入到工程中。这就带来几个问题：如何声明函数、参数如何传递等。限于篇幅，不能说得很细。下面举例：

汇编程序单独保存一个文件，加入到工程中，函数如下：

_proc_a：

mova，r7

inca

movr7，a

ret

用c语言在.h文件中声明：externunsignedcharproc_a（unsignedcharval）;

调用时形如：retvalue=proc_a（0x11）;

说明：

a：汇编程序如果带参数，则需要在汇编程序前多加一个下划线。而声明它的地方不用加（伟福编译器这么要求的）。

b：函数的形参中第一参数用R7传递，函数返回值用R7返回，这是C51的通用规范。其他参数都有相应规定。函数可以返回一个位，用psw的c位返回。

c：上面的语句，执行顺序是把0x11给R7，然后跳转子程序，子程序将它加1后送回。

d：函数跳转到汇编程序时，本区的R0-R7，A，B，PSW，DPTR等寄存器可以供子程序使用，不必考虑调用后是否要恢复这些常规资源。上例中，A的值被函数使用了，编程者不必恢复调用前的值。

6：51单片机的P0口特殊之处

许多新手都碰到这个问题，其实很简单，这涉及到芯片的io脚是怎么做出来的。这对硬件工程师来说十分重要。TTL的io脚模型：

P1，P2，P3口都可以理解成左图，注意vcc下面有个电阻，因此可以理解成：引脚输出1的能力弱。地那边没有电阻，可以理解成引脚吸入电流能力强。而P0口，可以理解成右图。这就是集电极开路输出，也叫OC输出。可以看出，当CTR=1时，三极管导通，引脚被接地;当ctr=0时，三极管截止，引脚浮空，也叫三态。这个端口这么做的目的是考虑P0口肩负读写数据和地址复用，这个关系要仔细看懂cpu时序图。因此，P0口要加合适的上拉电阻，绝不要加下拉电阻。上拉电阻的选择要看外部负载情况。

7：P1-3口如何输入输出

从上节的左图可以看出。做输出时，ctr=1则输出强信号0，ctr=0则输出弱信号1。当io脚做输入时，应使ctr=0，这样三极管截止。外部信号如果是1，则上拉电阻加强了这个1，单片机就会读到1。当外部信号为0时，注意，必须将上拉电阻的上拉作用全部抵消，才能在引脚上得到0。

因此，对于程序来说，把io脚置1就处于接收状态，当然也是输出1状态。程序置io口为1，读取的信号是不是1就依靠外部电路了，如果外部电路没有“吃掉”上拉电阻的电流，则读取得到1，反之，虽然程序置io脚为1，但是读取得到的就是0。


因此，如果用io脚的高电平驱动外部电路时，要小心外部电路把这个1“吃掉”从而输出不了1。而作为输入时，为0电平的外设必须足够有能力将io脚拉低。所以，用io脚直接点亮led的时候，最好用反逻辑，就是输出0，让led亮。这样能保证驱动能力。就是io脚接led的负端，led的正端过电阻接vcc。

因此，io脚输出1时，外部电路将它强行接地是没有关系的，而io脚输出0的时候，外部电路强行接电源就会把io脚损坏。所以，程序加电之后，一般把所有io口都写成1：MOVP0，0FFH。

P3口引脚复用，必须引脚都处于输出1状态。例如，把RXD脚输出0，则它什么数据都读不进来了，笔者早期曾调试一整天才发现串口收不到数据是没有把RXD置1的原因，把时间都浪费在外围了，当时很是汗颜。

8：有关晶振

单片机的晶振在内部可以简化成一个反向器。当晶振输入脚XI刚过坎压、被认为是1的一瞬间，输出脚XO就输出0，这个0会带动晶振使XI电压下降，当降低到坎压被认为是0的一瞬间，输出脚XO就输出1。这样周而复始。

因此，用示波器观察正常工作的晶振输入脚XI时，得到的是一个不高不低的近似水平线。而XO则是幅值很大的正弦波。测量晶振输入脚XI时，示波器表笔要打在X10档上，否则，表笔就能把晶振弄停。

因此布线时，晶振输入脚XI要尽量靠近晶振，而XO脚可稍远。同时XO具有一定的驱动能力，某些芯片可以用它驱动其它时序电路（不推荐这么做，因为系统可靠性下降）。


单片机的常见品牌介绍

AVR单片机

ATMEL公司的AVR单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便.AVR单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每MHz可实现1MIPS的处理能力.AVR单片机工作电压为2.7~6.0V,可以实现耗电最优化.AVR的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电器,宇航设备等各个领域.

Motorola单片机:

Motorola是世界上最大的单片机厂商.从M6800开始,开发了广泛的品种,4位,8位,16位32位的单片机都能生产,其中典型的代表有:8位机M6805,M68HC05系列,8位增强型M68HC11,M68HC12,16位机M68HC16,32位机M683XX.Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境.

MicroChip单片机:MicroChip单片机的主要产品是PIC16C系列和17C系列8位单片机,CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,一次性编程,小体积.适用于用量大,档次低,价格敏感的产品.在办公自动化设备,消费电子产品,电讯通信,智能仪器仪表,汽车电子,金融电子,工业控制不同领域都有广泛的应用,PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速.

MDT20XX系列单片机:

工业级OTP单片机,Micon公司生产,与PIC单片机管脚完全一致,海尔集团的电冰箱控制器,TCL通信产品,长安奥拓铃木小轿车功率分配器就采用这种单片机

EM78系列OTP型单片机:

台湾义隆电子股份有限公司,直接替代PIC16CXX,管脚兼容,软件可转换.

Scenix单片机:

Scenix公司推出的8位RISC结构SX系列单片机与Intel的PentiumII等一起被<>评选为1998年世界十大处理器.

在技术上有其独到之处：SX系列双时钟设置；指令运行速度可达50/75/100MIPS；具有虚拟外设功能,柔性化I/O端口；所有的I/O端口都可单独编程设定；公司提供各种I/O的库函数,用于实现各种I/O模块的功能,如多路UART；多路A/D,PWM,SPI,DTMF,FS,LCD驱动等等；采用EEPROM/FLASH程序存储器；可以实现在线系统编程；通过计算机RS232C接口；采用专用串行电缆即可对目标系统进行在线实时仿真.

EPSON单片机:

EPSON单片机以低电压,低功耗和内置LCD驱动器特点著名于世,尤其是LCD驱动部分做得很好.广泛用于工业控制,医疗设备,家用电器,仪器仪表,通信设备和手持式消费类产品等领域.目前EPSON已推出四位单片机SMC62系列,SMC63系列,SMC60系列和八位单片机SMC88系列.

东芝单片机:

东芝单片机门类齐全,4位机在家电领域有很大市场,8位机主要有870系列,90系列,该类单片机允许使用慢模式,采用32K时钟时功耗降至10UA数量级.东芝的32位单片机采用MIPS 3000 ARISC的CPU结构,面向VCD,数字相机,图像处理等市场.

8051单片机:

8051单片机最早由Intel公司推出,其后,多家公司购买了8051的内核,使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大,应用也最广泛,有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片.

LG公司生产的GMS90系列单片机,与IntelMCS-51系列,Atmel89C51/52,89C2051等单片机兼容,CMOS技术,高达40MHZ的时钟频率,应用于:多功能电话,智能传感器,电度表,工业控制,防盗报警装置,各种计费器,各种IC卡装置,DVD,VCD,CD-ROM.

华邦单片机:华邦公司的W77,W78系列8位单片机的脚位和指令集与8051兼容,但每个指令周期只需要4个时钟周期,速度提高了三倍,工作频率最高可达40MHz.同时增加了WatchDogTimer,6组外部中断源,2组UART,2组Datapointer及Waitstatecontrolpin.W741系列的4位单片机带液晶驱动,在线烧录,保密性高,低操作电压(1.2V~1.8V).

Zilog单片机:

Z8单片机是Zilog公司的产品,采用多累加器结构,有较强的中断处理能力,开发工具价廉物美.Z8单片机以低价位面向低端应用.我想很多人都知道Z80单板机,直到90年代后期,很多大学的微机原理还是讲述Z80.

NS单片机:

COP8单片机是NS(美国国家半导体公司)的产品,内部集成了16位A/D,这是不多见的,在看门狗多路及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处.此外,COP8的程序加密也做得比较好

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