成都理工大学

    

单片机学习心得

     

 

        学院：地球物理学院

        专业：遥感科学与技术

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              单片机学习心得

   单片机到底是什么呢？就是一个电脑，只不过是微型的，麻雀虽小，五脏俱全：它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机，排烟罩VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！......

   在日益迅速发展的信息时代，单片机应运而生。在后PC时代，单片机的应用得到了前所未有的发展。但对处理器的综合性能要求也越来越高。纵观单片机的发展，以应用需求要求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。

   自1999年以来，利尔达单片机技术有限公司和美国德州仪器公司合作开展MSP430在中国的推广和销售。经过大家的努力，今天，MSP430已经集多种领先科技于一体，以16位RISC处理器，超低功耗，高性能模拟技术及丰富的片内外设，以及JTAG仿真调试定义了新一代单片机的概念，给你耳目一新的感觉。20##年推出了F11X/11X1系列，这个系列采用了20脚封装，内存容量、片上功能和I/O引脚数比较少，但是价格很低廉。在00年7月又推出了带ADC硬件乘法器的F13X/F14X系列，在01年-02年又相继推出了带LCD控制器的F41X，F43X，F44X。TI在03-04年推出了F15X和F16X系列产品。在这一新的系列中，有了两个方面的发展，一是增加了RAM的内存，如F1611的RAM就增加到了10KB，这样就可以引入实时操作系统（RTOS)或简单文件系统，二是从外围模块来说，增加了I 2 C、DMA、DAC12和SVS等模块。

   随着TI的不断研发与创新，近年来，其独特性能和技术优点已经得到了单片机产品设计开发单位、电子工程技术人员和广大嵌入式系统爱好者的认可，并广泛的应用到了各个行业、各种产品中。因此单片机的重要程度不言而喻。加强实践与应用也成为不可缺少的步鄹。

   德州仪器（TI）的MSP430系列单片机种类齐全，用户可以根据应用需求选择合适的芯片，总的来说，430可以分为两类：片内无段式LCD驱动的系列产品和片内有段LCD驱动的系列产品。片内无段式液晶驱动模块主要是MSP430X1XX系列，该系列构成应用系统时，性价比高，使用方式灵活，控制简单，而且是TI品种最多的一个系列，实际中应用很广。片内具有液晶驱动的产品主要是MSP430X3XX和MSP430X4XX系列。X3XX这种系列产品虽然片内外设丰富，但没有FLASH型，且价格较高，所以没有X1XX应用广泛。而X4XX既具有FLASH存储器，又增加了段式液晶驱动能力，片内资源更丰富。因此目前来说这系列应用较广泛。

430十六位超低功耗单片机除平常应用较广的MSP430F1XX、MSP430F4XX两大系列外，还包括电表专用的MSP430FE42X系列，测量转盘转盘转动用五次水表、电表、热表的MSP430FW42X和具有放大器的MSP430FG43X等。一般应用最广泛的要数F149，其可封装性，60KB+256B闪速存储器、2KB的RAM一直深受好评。

   针对430单片机，其CPU主要特征是精简指令高度正交化、寄存器资源丰富、寄存器操作为单周期、16位总线地址、常数发生器、直接的存储器到存储器的访问、位 字和字节操作方式等。 CPU的编程结构包括：一个16位的ALU(算术逻辑计算单元）、16个寄存器和一个指令控制单元。

  提到寄存器，就不得不说它在CPU的重要作用。它是CPU的重要资源，寄存器操作可以缩短指令执行时间，能够在一个周期之内完成寄存器与寄存器之间的操作。这些寄存器可以用来保存少量数据，这样可以减少访问存储器的次数。一般寄存器可以分为程序计数器PC、堆栈指针SP、状态寄存器SR和常数发生器CG等。

   而存储器则一般有两种形式，一种是统一结构，在这种结构中数据与程序合用一个存储空间；另一种是独立结构，就是把数据存储器空间和程序存储器空间相互分隔开来。430存储器采用的则是统一结构，物理上完全分离的存储区域如ROM/FLASH、RAM、外围总线、特殊功能寄存器SFR等，被安排在同一地址空间，这样就可以使用一组地址、数据总线、相同的指令对它们进行字节或字形式访问。430的这种组织方式和CPU采用精简指令相互协调，对外围模块的访问不需要单独的指令，该结构为软件的开发和调试提供了便利。

说过430的结构，来看看其指令系统。指令系统可以分为内核指令和仿真指令。按其功能又可分为数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令、位操作指令、跳转和流程控制指令等。我们以前学汇编语言的时候基本都有涉及，这里就不多说了。主要还是多学习一些基本的程序，可以用C或者其他编程语言去编一些程序，以达到能够熟练掌握。

对于一般的简单应用，只需要一片MSP430单片机就行了。而对于复杂的系统，则需要外部电路的扩展，不过不用担心，这种扩展很方便。430之所以具有众多型号，就是因为这些基本片内外设按不同应用目标组合而成的，从而也使430系列产品的使用多元化。

430系列单片机时钟模块由高速晶体振荡器、低速晶体振荡器、数字震荡器DCO、锁频环FLL以及锁频环增强版本FLL+等部件组成。各系列不同基础时钟模块产生相同的结果，输出3中不同频率时钟ACLK（辅助时钟）、MCLK（主系统时钟）、SMCLK（子系统时钟），送给各种不同需求的模块。430所有器件都有时钟模块，都能实现超低功耗应用。单片机之所以能有条不 地自动工作，实际上是在系统时钟的作用下，由控制器指挥芯片内各个部件自动协调工作，使内部逻辑硬件产生各种操作所需的脉冲信号而实现的。这里时钟信号是定时操作的基本信号。

  TI的430是一个特别强调低功耗的单片机系列，尤其适用于采用电池供电的长时间工作平台。应用系统价格和电流消耗等因素会影响CPU和外围模块对时钟的需求。所以系统使用不同的时钟信号：ACLK、MCLK和SMCLK。用户可以通过程序选择低频或高频，这样可以根据实际需求来选择合适的系统时钟频率，这3种不同频率的时钟输出给不同的模块，从而更合理地利用系统的电源，实现整个系统的超低消耗。这也就是在超低功耗方面，其他单片机很难匹敌的原因。（其处理器超低功耗（1.8~3.6V,0.1~400uA,250uA/MIPS)和口线输入电流（最大50nA）在业界都是最低的。）

   至于其他方面，主要涉及430的时钟、低功耗、各种端口、定时器、LCD、硬件乘法器、AD转换、DAC转换等430的多功能模块，以及各个模块的应用和部分接口设计方面典型的实例。如果要真正实现对单片机的应用，仿真设计必不可少。

   仿真器对于我们这些单片机初学者来说既是那么耳熟，同时又有些陌生，这主要是因为市场上传统的仿真器价格都在千元以上，对经济不是非常宽裕的人来说是不小的开支。同时仿真器是用来提高调试程序效率的，也不是非需不可的。听一个学电子的朋友说，他在自学单片机开始的时候也没有用过仿真器，碰到程序出错的时候，只好苦思冥想，或者在程序中插入一些驱动端口的指令，然后再接上一些发光二极管做简单指示，一般调试一个程序，反复烧写几十次芯片是很经常的。

    我在网上看到一种新型的廉价在线仿真器：它使用一片宏晶公司 【SST公司】的STC89C516RD 的单片机，仿真机通过串口与 PC 连接，该型号单片机是51系列单片机中的一种，具有ISP（在系统可编程）功能，程序可串行下载，可仿真63K用户程序空间，具有450个外部RAM字节。以后如果有机会挺想试一下的。

   当我们具备了必要的工具以后就可以开始学习单片机了，对单片机进行编程可以采用汇编语言或者C语言，由于汇编语言的特点是代码紧凑，对初学者的电脑水平要求低、上手快。但是程序编写工作量大，一般程序范例就是采用汇编语言编写的，C语言的特点是编写效率高，但是对使用者的电脑水平要求高，汇编语言可以直接控制单片机的资源，比如具体的单片机引脚、内存地址，掌握这些也是很有必要的，学会汇编语言可以打下比较好的基础。自学汇编语言，首先要学会看懂别人的汇编语言程序，可以将汇编语言的指令翻译成自己容易理解的功能描述性文字，详细注释在程序后面，这样便于自己以后引用或者别人容易看懂。学习汇编语言可以参考相关的书，汇编语言有100多条指令，但是常用的指令也就二三十条，可以先记住常用的汇编指令，如果一时记不住可以打印在纸上慢慢熟悉，然后对别人的汇编程序再加以试验验证，最后还可以在自己理解的基础上对汇编程序的相关参数修改再反复试验，这是快速掌握单片机的捷径！

   下面我就说说关于日常生活中单片机的一些应用，来展现它的必不可少。例如MEMS传感器用于各种创新的消费类产品设计：像MEMS 3D遥控器和指示器、半导体开发的一款基于MEMS的计步器设计、基于自适应曝光的CMOS图像传感器的设计与实现、单片机接口的彩色TFT控制器RA8870的应用、无线传感网络研究的关键技术  40Gbit/s光传输技术的应用与挑战、无线传感器网络微型节点的实现、20##年10月22日李翔翔 的时“间基于FPGA的图像采集和快速移动物体检测”、20##年10月24日王 鹏，侯立刚，吴武臣，彭晓宏 的“基于接口逻辑模型的MCU物理设计优化研究”、20##年10月25日高红亮、刘金华的“基于SPCE061A的语音识别技术应用” 、20##年10月30日孟 强，梅大成，秦 勃，叶 强的“以单片机作为S7-200 PLC从站的PPI协议的设计”等等数不胜数。

    通过这一学期的学习，从面临的问题的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是知道一点很表面、很狭隘的知识，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次从网上找这方面的材料、科研论文，以及仿照编程，真正体会到单片机的无穷魅力与博大精深。要做好一个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心、要善于运用已有的资源,以及主动搜集资料来解决问题、从而深化学习、充实自己。同时我也深刻的认识到，在对待一个新事物时，一定要从整体考虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。

  

    

 

第二篇：盛群单片机学习心得

随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU 、RAM 、 ROM 、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机。

单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，近年来在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等的得到广泛应用和迅速发展。单片机是自动地进行运算和控制，把实现计算和控制的步骤一步步地用命令的形式，即一条条指令预先存入到存贮器中，单片机在CPU的控制下，将指令一条条地取出来，并加以翻译和执行，得到你要的东西。

这学期在老师的带领下，我从对单片机一无所知的到现在终于有点了解，这期间虽然没有在这方面下很大的功夫，但是也学到了一点知识，从点亮一个灯，到流水灯再到数码管的显示以及后面独立按键。这都是我以前无法想象的。

单片机这门课是一科非常重视动手实践的科目，不能总是看书，但是也不能完全不看书。单片机并不象传统的数字电路或模拟电路那样比较直观，原因是除了“硬件”之外还存在一个“软件”的因素。正是这个“软件”的原因使得许多初学者怎么也弄不懂单片机的工作过程，怎么也不明白为什么将几个数送来送去就能让数码管显示一串字符或控制一个电机的变速。对初学单片机的人来说，需要从书中大概了解一下单片机的各个功能寄存器，如果看的多了反而容易搞乱，现在市场上大多数讲单片机的书一开始就讲解较复杂的内存、地址、存储器什么的，更让初学者感到不知所云、难以入门。如果按教科书式的学法，上来就是一大堆指令、名词，学了半天还搞不清这些指令起什么作用，能够产生什么实际效果，那么也许用不了几天就会觉得枯燥乏味而半途而废。简单的说，使用单片机实际上就是用我们自己编写的软件去控制单片机的各个功能寄存器。再简单些，就是控制单片机哪些引脚的电平什么时候输出高电平，什么时候输出低电平。由这些高低变化的电平来控制外围电路，实现我们需要的各个功能。

学习单片机首先用到c语言，提到C语言源文件，大家都不会陌生。因为我们平常写的程序代码几乎都在这个XX.C文件里面。编译器也是以此文件来进行编译并生成相应的目标文件。作为模块化编程的组成基础，我们所要实现的所有功能的源代码均在这个文件里。理想的模块化应该可以看成是一个黑盒子。即我们只关心模块提供的功能，而不管模块内部的实现细节。在大规模程序开发中，

一个程序由很多个模块组成，很可能，这些模块的编写任务被分配到不同的人。而你在编写这个模块的时候很可能就需要利用到别人写好的模块的借口，这个时候我们关心的是，它的模块实现了什么样的接口，我该如何去调用，至于模块内部是如何组织的，对于我而言，无需过多关注。而追求接口的单一性，把不需要的细节尽可能对外部屏蔽起来，正是我们所需要注意的地方。

谈及到模块化编程，必然会涉及到多文件编译，也就是工程编译。在这样的一个系统中，往往会有多个C文件，而且每个C文件的作用不尽相同。在我们的C文件中，由于需要对外提供接口，因此必须有一些函数或者是变量提供给外部其它文件进行调用。假设我们有一个LCD.C文件，其提供最基本的LCD的驱动函数。在当前位置输出一个字符而在我们的另外一个文件中需要调用此函数，那么我们该如何做呢？头文件的作用正是在此。可以称其为一份接口描述文件。其文件内部不应该包含任何实质性的函数代码。我们可以把这个头文件理解成为一份说明书，说明的内容就是我们的模块对外提供的接口函数或者是接口变量。同时该文件也包含了一些很重要的宏定义以及一些结构体的信息，离开了这些信息，很可能就无法正常使用接口函数或者是接口变量。但是总的原则是：不该让外界知道的信息就不应该出现在头文件里，而外界调用模块内接口函数或者是接口变量所必须的信息就一定要出现在头文件里，否则，外界就无法正确的调用我们提供的接口功能。因而为了让外部函数或者文件调用我们提供的接口功能，就必须包含我们提供的这个接口描述文件----即头文件。同时，我们自身模块也需要包含这份模块头文件(因为其包含了模块源文件中所需要的宏定义或者是结构体，好比我们平常所用的文件都是一式三份一样，模块本身也需要包含这个头文件。

接着我学习到了中断系统。中断装置和中断处理程序统称为中断系统。中断即单片机在执行某一段程序的过程中，由于单片机系统内部或者外部的某种原因，有必要中止原程序的执行，而去执行相应的处理程序，待处理结束后，再返回来继续执行原程序的过程。中断处理过程分为中断请求、中断响应、中断处理和中断返回。中断使单片机对外部或内部随机发生的事件具有实时处理的能力。大多数中断系统都具有如下几方面的操作，这些操作是按照中断的执行先后次序排列的。①接收中断请求。②查看本级中断屏蔽位,若该位为1则本级中断源参加优先权排队。③中断优先权选择。④处理机执行完一条指令后或者这条指令已无法

执行完，则立即中止现行程序。接着，中断部件根据中断级去指定相应的主存单元，并把被中断的指令地址和处理机当前的主要状态信息存放在此单元中。⑤中断部件根据中断级又指定另外的主存单元，从这些单元中取出处理机新的状态信息和该级中断控制程序的起始地址。⑥执行中断控制程序和相应的中断服务程序。⑦执行完中断服务程序后，利用专用指令使处理机返回被中断的程序或转向其他程序。

接着又了解了定时器。定时/计数器是单片机的一个重要组成部分，为设计者提供了与时间有关的功能的实现方法。定时、计数是同一个部件不同功能的体现：定时，是对单片机内部系统时钟作用下产生的固定时间间隔的脉冲进行计数来实现定时；计数，是对单片机外部引脚上触发的脉冲进行计数。HT46R232 有两个定时/计数器(TMR0，TMR1)。定时/计数器0 是16 位向上计数的，其时钟来源可以是外部信号输入或内部时钟，内部时钟为fSYS。定时/计数器1 是16 位向上计数的，其时钟来源可以是外部信号输入或内部时钟，内部时钟为fSYS/4。定时器有几种工作模式。1、定时模式（即普通的定时器）用来定时固定的时间间隔，当定时器溢出时，产生一个内部中断信号。写入TMR0L(TMR1L)只能将数据写到低字节缓冲器(8 位) ，而写入TMR0H(TMR1H)会把指定数据和低字节缓冲器的数据分别写到TMR0H(TMR1H)和TMR0L(TMR1L)预置寄存器中，定时/计数器0/1 预置寄存器的内容只有在写入TMR0H(TMR1H)时才会被改变。读取TMR0H(TMR1H)会把TMR0H(TMR1)的内容送至目标单元，而TMR0L(TMR1L)的值被送至低字节缓冲器中;读TMR0L(TMR1L)将读取低字节缓冲器的值。无论是定时模式还是外部事件计数模式，一旦开始计数，定时/计数器会从寄存器当前值向上计到0FFFFH。一旦发生溢出，定时/计数器会从预置寄存器中重新加载初值，并开始计数；同时置位中断请求标志。T0ON/T1ON只能用指令清除。在定时/计数器停止计数时，写数据到定时/计数器的预置寄存器中，同时会将该数据写入到定时/计数器。但如果在定时/计数器运行时这么做，数据只能写入到预置寄存器中，直到发生溢出时才会将数据从预置寄存器加载到定时/计数器寄存器。读取定时/计数器时，计数会被停止，以避免发生错误；计数停止会导致计数错误。

2、外部事件计数模式，测量外部引脚的逻辑电平改变的次数。3、脉冲宽度测量模式，一次测量一个外部引脚的脉冲宽度。

后来还学习了A/D转换。即将模拟量转换为数字量。首先将输入的模拟电压信号按照某一时间节拍进行采样，并将采样结果进行保持，在保持的时间内将采样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。HOLTEK MCU的A/D转换器采用的是逐次逼近式A/D转换方式。逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成。基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为 Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若Vo<Vi，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的 Vo再与Vi比较，若Vo<Vi，该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。

接着又学到了PWM输出，脉宽调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。HT46R232（28脚封装)有2个通道（6+2）/（7+1）位的PWM输出（由掩膜选项决定），与PD0/PD1共用引脚。PWM 计数器的时钟来源为系统时钟(fSYS)，由数据寄存器PWM0(1AH)、PWM1(1BH) 来控制输出。。一旦PD0/PD1选择为PWM 输出，并且PD0/PD1为输出模式(PDC.0/PDC.1=“0”)，则向PD0/PD1 寄存器写

“1”能够产生PWM 输出，向PD0/PD1 寄存器写“0”会使PD0 输出保持为“0”。

通过这一学期的学习，从面临的问题的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是知道一点很表面、很狭隘的知识，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次从网上找这方面的材料、科研论文，以及仿照编程，真正体会到单片机的无穷魅力与博大精深。要做好一个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心、要善于运用已有的资源,以及主动搜集资料来解决问题、从而深化学习、充实自己。同时我也深刻的认识到，在对待一个新事物时，一定要从整体考虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。