步:基础理论知识学习
基础理论知识包括模拟电路、数字电路和 C 语言知识。模拟电路和数字电路属于抽象学科,要把它学好还得费点精神。在学习单片机之前,觉得模拟电路和数字电路基础不好的话,不要急着学习单片机,应该先回顾所学过的模拟电路和数字电路知识,为学习单片机加强基础。
否则单片机学习之路不仅会很艰难和漫长,还可能半途而废。扎实的电子技术基础是学好单片机的关键,直接影响单片机学习入门的快慢。有些同学觉得单片机很难,越学越复杂,学不下去了。有的同学看书时似乎明白了,可是动起手来却一塌糊涂,究其原因就是电子技术基础没有打好,首先被表面知识给困惑了。
单片机属于数字电路,其概念、术语、硬件结构和原理都源自数字电路,如果数字电路基础扎实,对复杂的单片机硬件结构和原理就能容易理解,就能轻松地迈开学习的步,自信心也会树立起来。
相反,基础不好,这个看不懂那个也弄不明白,越学问题越多,越学越没有信心。如果在学习的过程中觉得单片机很难,那就应该先放下单片机教材,去重温数字电路,搞清楚触发器、寄存器、门电路、COMS 电路、时序逻辑和时序图、进制转换等理论知识。理解了这些知识之后再去看看单片机的结构和原理,相信大家就会大彻大悟,信心倍增。
模拟电路是电子技术基础的学科,这是学习电子技术必须掌握的基础知识。一般是先学习模拟电路再去学习数字电路。扎实的模拟电路基础不仅让人们容易看懂别人设计的电路,而且会让设计的电路更可靠,提高产品质量。
C 语言知识并不难,没有任何编程基础的人都可以学,当然,数学基础好、逻辑思维好的人学起来相对轻松一些。
C 语言需要掌握的知识就那么 3 个条件判断语句、3 个循环语句、3 个跳转语句和 1 个开关语句。别小看这 10 个语句,用他们组合形成的逻辑要多复杂有多复杂。学习时要一条语句一条语句的学,学一条活用一条,全部学过用过这些关键语句后,C 基础便建立了。
当 C 基础打好以后,就不会感到单片机难学了,而且越学越起劲。当单片机乖乖的依照设计好的逻辑思维和算法去执行指令,实现预期控制效果的时候,成就感会让设计者信心十足、夜以续日、废寝忘食的投入到单片机的世界里。可以这么说,扎实的电子技术基础和 C 语言基础能增强学习单片机信心,较快掌握单片机技术。
第二步:单片机实践
这是真正学习单片机的过程,既让人兴奋又让人疲惫,其中的酸甜苦辣只有学过的人深有体会。思想上要有刻苦学习的决心,硬件上要有一套完整的学习开发工具,软件上要注重理论和实践相结合。
有一套完整的学习开发工具
学习单片机是需要成本的。必须有一台电脑、一块单片机开发板(如果开发板不能直接程序代码的话还得需要一个编程器)、一套视频教程、一本单片机教材和一本 C 语言教材。
电脑是用来编写和编译程序,并将程序代码到单片机上;开发板用来运行单片机程序,验证实际效果;视频教程就是手把手教单片机开发环境的使用、单片机编程和调试。
对于单片机初学者来说,视频教程必须看,要不然,哪怕把教材看了几遍,还是不知道如何下手,尤其是院校里的单片机教材,学了之后,面对真正的单片机时可能还是束手无策;单片机教材和 C 语言教材是理论学习资料,备忘备查。不要为了节约成本不用开发板而光用 Protur 软件仿真调试,这和纸上谈兵没什么区别。
要注重理论和实践相结合
单片机 C 语言编程理论知识并不深奥,光看书不动手也能明白。但在实际编程的时候就没那么简单了。一个程序的形成不仅需要有 C 语言知识,更多需要融入个人的编程思路和算法。
编程思路和算法决定一个程序的优劣,是单片机编程的大问题,只有在实际动手编写的时候才会有深切的感悟。一个程序能否按照意愿正常运行就要看思路和算法是否正确、合理。如果程序不正常则要反复调试(检查、修改思路和算法),直到成功。这个过程耗时、费脑、疲精神,意志不坚强者往往被绊倒在这里半途而废。
学习编写程序应该按照以下过程学习,效果会更好。看到例程题目先试着构思自己的编程思路,然后再看教材或视频教程里的代码,研究人家的编程思路,注意与自己思路的差异;接下来就照搬人家的思路亲自动手编写这个程序,领会其中每一条语句的作用;对有疑问的地方试着按照自己的思路修改程序,比较程序运行效果,领会其中的奥妙。
每一个例程都坚持按照这个过程学习,很快会找到编程的感觉,取其精华去其糟粕,久而久之会形成独特的编程思想。
当然,刚开始,看别人的程序源代码就像看天书一样,只要硬着头皮看,看到不懂的关键字和语句就翻书查阅、对照。只要能坚持下来,学习收获会事半功倍。
在实践过程中不仅要学会别人的例程,还要在别人的程序上改进和拓展,让程序产生更强大的功能。同时,还要懂得通过查阅芯片数据手册(DATASHEET)里有关芯片命令和数据的读写时序来核对别人例程的可靠性,如果觉得例程不可靠就把它修改过来,成为自己的程序。不仅如此,自己应该经常找些项目来做,以巩固所学的知识和积累更多的经验。
第三步:单片机硬件设计
当编写自己的程序信手拈来、阅读别人的程序能够发现问题的时候,说明自己单片机编程水平相当不错了。接下来就应该研究的硬件了。硬件设计包括电路原理设计和 PCB 板设计。
学习做硬件要比学习做软件麻烦,成本更高,周期更长。但是,学习单片机的终目的是做产品开发 ---- 软件和硬件相结合形成完整的控制系统。所以,做硬件也是学习单片机技术的一个必学内容。
电路原理设计涉及到各种芯片的应用,而这些芯片外围电路的设计、典型应用电路和与单片机的连接等在芯片数据手册都能找到答案,前提是要看得懂全英文的数据手册。
否则,照搬别人的设计永远落在别人的后面,做的产品就没有创意。电子技术领域的手资料(DATASHEET)都是英文,从手资料里所获得的知识可能是在教科书、网络文档和课外读物等所没有的知识。
虽然有些资料也都是在 DATASHEET 的基础上撰写的,但内容不全面,甚至存在翻译上的遗漏和错误。当然,阅读 DATASHEET 需要具备一定的英文阅读能力,这也是阻碍单片机学习者晋级的绊脚石。
在了解电路的含义之后,在进行关于 PCB 板的相关设计就比较简单了,在这一阶段只要对一些常见的 PCB 软件能够使用即可,如 Protel、AltimDesigner,但如果要求终的布线效果具有一定的美观度就需要花费一些时间了。
总的来说,作为一名单片机设计者,只要能够驾驭单片机 C 语言编程,并且能够使用常用 PCB 软件进行设计画板,此外再具备一定的英文基础。那么一定会成为一名超强的 51 单片机高手。
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