《單片機原理及應(yīng)用》課件2第1章

1.1概述1.2單片機應(yīng)用系統(tǒng)及設(shè)計簡介1.3單片機的學(xué)習(xí)方法習(xí)題1

所謂單片機(SingleChipMicrocomputer)，是指在一塊芯片中，集成有中央處理器(CPU)、存儲器(RAM和ROM)、基本I/O端口以及定時器/計數(shù)器等部件并具有獨立指令系統(tǒng)的智能器件，即在一塊芯片上實現(xiàn)一臺微型計算機的基本功能，其基本結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。1.1單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點單片機具有結(jié)構(gòu)簡單、控制功能強、可靠性高、性能價格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點。這些優(yōu)點使得其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，在通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等領(lǐng)域都有它的身影。然而單片機的應(yīng)用意義遠不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計思想，是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑。1.1概述1.1.1單片機及其發(fā)展

單片機全稱為單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)，簡稱SCM，又稱微控制器(MicrocontrollerUint，MCU)或嵌入式控制器(EmbeddedController)。在單片機誕生時，SCM是一個準確的稱謂。單片機是相對于單板機而言的，是指將CPU、并行I/O接口、定時/計數(shù)器、RAM、ROM等功能部件集成在一塊芯片上的計算機。隨著SCM在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上不斷擴展，所集成的部件越來越多，能完成的控制功能越來越豐富，單片機的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了。國際上逐漸采用“MCU”來代替單片機這一稱謂，形成了業(yè)界公認的、最終統(tǒng)一的名詞。單片機技術(shù)的發(fā)展是與微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展分不開的，具體分為五個階段。

第一階段(1971～1976年)：初步階段。這一階段，4位邏輯控制器件發(fā)展到8位，它們只含有微處理器，并配有RAM、ROM等，雖然還不能稱之為單片機，但是已形成了單片機的雛形；使用NMOS工藝(速度低、功耗大、集成度低)；集成度為每芯片晶體管數(shù)約千個。代表產(chǎn)品有Intel4004、Intel8008等。

第二階段(1976～1980年)：低性能階段。這一階段，在一塊芯片上完成了8位CPU、并行I/O接口、定時/計數(shù)器、RAM、ROM等的集成，成為了名副其實的單片機；采用CMOS工藝，并逐漸被高速低功耗的HMOS工藝代替；集成度為每芯片晶體管數(shù)約數(shù)千個。代表產(chǎn)品有MC6800、Intel8048等。第三階段(1980～1983年)：高性能階段。這一階段，在原來單片機的基礎(chǔ)上，增加了多級中斷系統(tǒng)、串口、A/D轉(zhuǎn)換接口等功能模塊，并提高了存儲器的容量，其執(zhí)行速度有所提高；集成度為每芯片晶體管數(shù)約數(shù)萬個。代表產(chǎn)品有Intel8051、MC146805等。

第四階段(1983～1990年)：16位機階段。這一階段，CPU為16位，運算能力更強；片內(nèi)RAM、ROM容量進一步增大；中斷系統(tǒng)更為復(fù)雜；帶有多路A/D轉(zhuǎn)換和高速輸入/輸出部件等功能接口；集成度為每芯片晶體管數(shù)約數(shù)十萬個。代表產(chǎn)品有Intel8098等。第五階段(1990年至今)：新一代單片機階段。這一階段，單片機在結(jié)構(gòu)、集成度、速度、功能、可靠性等性能指標上有了很大的變化；向多樣化、高速度、高集成度、低功耗、低噪聲與高可靠性技術(shù)、新技術(shù)等方向發(fā)展，出現(xiàn)了多CPU結(jié)構(gòu)或內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu)等技術(shù)，使單片機在實時數(shù)據(jù)處理、機器人、數(shù)字信號處理和復(fù)雜的工業(yè)控制等方面得到了更廣泛的應(yīng)用；集成度為每芯片晶體管數(shù)約數(shù)百萬個。代表產(chǎn)品有C8051F040、MSP430等。1.1.2單片機的發(fā)展趨勢

可以說，目前是單片機產(chǎn)品百花齊放、百家爭鳴的時期。世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，有上百個系列、千余種之多，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有的與主流C51系列兼容，也有的與之不兼容，但它們各具特色，互為互補，為單片機的應(yīng)用提供了廣闊的天地。隨著微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，單片機技術(shù)的發(fā)展大致有以下趨勢。

1.低功耗

MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而目前的單片機隨著制造工藝、工作頻率、工作電壓等方面的改變，其功耗越來越低。NMOS工藝單片機逐漸被CMOS工藝單片機所代替，功耗得以大幅度下降。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，由3μm工藝發(fā)展到1.5μm、1.2μm、0.8μm、0.5μm、0.35μm，進而實現(xiàn)了0.2μm工藝，還使得功耗不斷下降。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬，一般單片機都能在3～6V范圍內(nèi)工作，對電池供電的單片機不再需要對電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片機已經(jīng)問世。同樣的工作速度條件下，需要的時鐘頻率大大降低，從而也大大降低了單片機的功耗。幾乎所有的單片機都有暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等省電運行方式。Philips公司的單片機P87LPC762是一個很典型的例子，在空閑時，其電流為1.5mA；而在節(jié)電方式中，其電流只有0.5mA。TI公司在單片機功耗上更有杰作，其MSP430是一個16位機，有超低功耗工作方式，它的低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM4三種。當電源為3V時，如果工作于LMP1方式，則即使外圍電路仍處于活動狀態(tài)，由于CPU不活動，因此振蕩器仍處于1～4MHz，這時電流只有50μA；在LPM3時，振蕩器處于32kHz，這時電流只有1.3μA；在LPM4時，CPU、外圍及振蕩器(32kHz)都不活動，電流只有0.1μA。

2.多功能、微型化

目前的單片機功能強大，而且體積小、重量輕。常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口、中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上；增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)等功能模塊。有些單片機還將LCD(液晶)驅(qū)動電路集成在單一的芯片上，這樣，單片機包含的單元電路就更多，功能就更加強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自身特色的單片機芯片，如Infineon(英飛凌)公司的C505C、C515C、C167CR(C167CS-32FM內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN)?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中，SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。

3.高速度

MPU發(fā)展中表現(xiàn)出來的速度越來越快是以時鐘頻率越來越高為標志的，而單片機則有所不同。為提高單片機抗干擾能力，降低噪聲、降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是單片機技術(shù)發(fā)展之追求。一些8051單片機兼容廠商改善了單片機的內(nèi)部時序，在不提高時鐘頻率的條件下，使運算速度提高了許多。Motorola單片機則使用了鎖相環(huán)技術(shù)和內(nèi)部倍頻技術(shù)，使內(nèi)部總線速度大大高于時鐘頻率。68HC08單片機使用4.9MHz外部振蕩器，內(nèi)部時鐘達32MHz；M68K系列32位單片機使用32kHz的外部振蕩頻率，內(nèi)部時鐘可達16MHz以上。

4.多品種

現(xiàn)在，雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以8051為核心的單片機占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有Philips公司的產(chǎn)品、Atmel公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以，8051為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，以其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)了一定的市場分額。此外，占據(jù)市場份額的還有Motorola公司的產(chǎn)品，以及日本幾大公司的專用單片機等。單片機技術(shù)的發(fā)展是以8位機為主的。隨著移動通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高新科技產(chǎn)品進入家庭，32位單片機應(yīng)用得到了長足的發(fā)展。以MotorolaA68K為例，1997年的銷售量達8000萬枚。過去認為由于8位單片機功能越來越強，32位機越來越便宜，會使16位單片機生存空間受限，然而16位單片機的發(fā)展無論從品種和產(chǎn)量方面，近年來都有較大幅度的增長。特別引人注目的是，現(xiàn)在有的單片機已采用所謂的三核(TriCore)結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級芯片(SystemonaChip)概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機由三個核組成：一個是微控制器和DSP核，一個是數(shù)據(jù)和程序存儲器核，最后一個是外圍專用集成電路(ASIC)。這種單片機的最大特點在于把DSP和微控制器同時做在一個芯片上。雖然從結(jié)構(gòu)定義上講，DSP是單片機的一種類型，但其作用主要反映在高速計算和特殊處理方面，如快速傅立葉變換等。把它和傳統(tǒng)單片機集成大大提高了單片機的性能。這是目前單片機最大的進步之一。這種單片機最典型的有Infineon公司的TC10GP，Hitachi公司的SH7410、SH7612等。這些單片機都是高檔單片機，MCU都是32位的，而DSP采用16或32位結(jié)構(gòu)，工作頻率一般在60MHz以上。

在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的仍是依存互補、相輔相成、共同發(fā)展的道路。

5.長壽命

這里所說的長壽命，一方面指用單片機開發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作10到20年，另一方面指與微處理器相比，其壽命長。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，MPU更新?lián)Q代的速度越來越快，以386、486、586為代表的MPU在很短的時間內(nèi)就被淘汰出局，而傳統(tǒng)的單片機，如68HC05、8051等面世已超過15年，產(chǎn)量仍是上升的。這一方面是由于其對相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性，另一方面是由于以該類CPU為核心，集成以更多I/O功能模塊的新單片機系列層出不窮。可以預(yù)見，一些成功上市的相對“年輕”的CPU核心也會隨著I/O功能模塊的不斷豐富，有著相當長的生存周期。新的CPU類型的加盟，使單片機隊伍不斷壯大，給用戶帶來了更多的選擇余地。

6.低噪聲與高可靠性技術(shù)

為提高單片機系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片機商家在單片機內(nèi)部電路中采取了一些新的技術(shù)措施。如美國國家半導(dǎo)體公司(NS)的COP8單片機內(nèi)部增加了抗EMI電路，增強了“看門狗”的性能；Motorola也推出了低噪聲的LN系列單片機。

7.?OTP與掩膜

OTP是一次性寫入的單片機。過去認為一個單片機產(chǎn)品的成熟是以投產(chǎn)掩膜型單片機為標志的。由于掩膜需要一定的生產(chǎn)周期，而OTP型單片機價格不斷下降，使得直接使用OTP完成最終產(chǎn)品制造更為流行。它較之掩膜具有生產(chǎn)周期短、風險小的特點。近年來，OTP型單片機的需求量大幅度上揚，為適應(yīng)這種需求，許多單片機都采用了在系統(tǒng)編程技術(shù)(InSystemProgramming，ISP)。未編程的OTP芯片可采用裸片Bonding技術(shù)或表面貼裝技術(shù)，先將其焊在印刷板上，然后通過單片機上的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線等對單片機編程，解決了批量寫OTP芯片時容易出現(xiàn)的芯片與寫入器接觸不好的問題，使OTP的裸片得以廣泛應(yīng)用，降低了產(chǎn)品的成本。編程線與I/O線共用，不會增加單片機的額外引腳，因而一些生產(chǎn)廠商推出的單片機不再有掩膜型，全部為有ISP功能的OTP。

8.?MTP向OTP挑戰(zhàn)

MTP是可多次編程的意思。一些單片機廠商以MTP的性能、OTP的價位推出他們的單片機，如Atmel的AVR單片機，片內(nèi)采用Flash存儲器，可多次編程；華邦(Winbond)公司生產(chǎn)的8051兼容的單片機也采用了MTP性能、OTP的價位。這些單片機都使用了ISP技術(shù)，先安裝到印刷板、線路板上以后再下載程序。1.1.3單片機的應(yīng)用

單片機有著一般微處理器(CPU)芯片所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能；能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在，單片機控制范疇無所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。

1.在智能儀表中的應(yīng)用

智能儀表是單片機應(yīng)用最多最活躍的領(lǐng)域之一。在各類儀器儀表中引入單片機，可使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。

2.在人工智能方面的應(yīng)用

人工智能是模擬人的感覺與思維的一門學(xué)科，單片機技術(shù)可以模擬人的視覺、聽覺、觸覺和聯(lián)想、啟發(fā)、推理及思維過程，例如特殊行業(yè)的機器人、醫(yī)療領(lǐng)域的專家診斷系統(tǒng)等，都是人工智能的應(yīng)用范例。

3.在實時控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

單片機廣泛用于各種實時過程控制的系統(tǒng)中，例如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、尖端武器、機器人系統(tǒng)等各種實時控制系統(tǒng)。用單片機進行實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制，能保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，有利于提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

4.在人們生活中的應(yīng)用

目前，國內(nèi)外各種家電已經(jīng)普遍用單片機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路，例如洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、微波爐、電飯煲、收音機、音響、電風扇及許多高級電子玩具都配上了單片機。

5.在其他方面的應(yīng)用

單片機還廣泛應(yīng)用于辦公自動化、商業(yè)營銷、安全防衛(wèi)、汽車、通信系統(tǒng)、計算機外部設(shè)備、模糊控制等領(lǐng)域。單片機應(yīng)用系統(tǒng)及其設(shè)計包括單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺設(shè)計、系統(tǒng)的可靠性設(shè)計等內(nèi)容。簡單地了解單片機系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)設(shè)計的過程，有助于我們對于單片機及其應(yīng)用的學(xué)習(xí)。要真正掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、研發(fā)，還需要通過大量的實踐，不斷總結(jié)經(jīng)驗。對于初學(xué)者來講，就是要在掌握了單片機的基本知識后，多實踐，由淺入深、由易到難，不斷提高自己對于單片機技術(shù)的了解和應(yīng)用。1.2單片機應(yīng)用系統(tǒng)及設(shè)計簡介單片機應(yīng)用系統(tǒng)是以單片機為核心，配以輸入、輸出、顯示、控制等外圍電路和軟件，能實現(xiàn)一種或多種功能的實用系統(tǒng)。單片機應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)；軟件在硬件的基礎(chǔ)上對其資源進行合理調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相互依賴，缺一不可。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的組成如圖1.1所示。圖1-1單片機應(yīng)用系統(tǒng)的組成圖1.1中，硬件包括單片機最小系統(tǒng)、接口電路及外設(shè)(人機交互通道、輸入通道、輸出通道、通信及其他電路)等；軟件包括在硬件基礎(chǔ)上實現(xiàn)各種功能的應(yīng)用程序。

單片機最小系統(tǒng)由單片機、復(fù)位電路、時鐘電路以及擴展的程序、數(shù)據(jù)存儲器等組成。人機交互通道一般是指鍵盤、顯示器、打印機等。

輸入通道指各種輸入信號進入單片機所經(jīng)過的路徑。在通道中可對信號進行各種處理，如調(diào)理、放大、濾波、整形和隔離等。

輸出通道指由單片機對外部設(shè)備發(fā)出的各種輸出信號所經(jīng)過的途徑。在通道中可對信號進行各種處理，如隔離、放大(驅(qū)動)、轉(zhuǎn)換、濾波等。1.2.2單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)

一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)從提出任務(wù)到正式投入運行的過程，稱為單片機的開發(fā)。一般開發(fā)可按以下步驟進行：需求調(diào)查，可行性分析，系統(tǒng)總體方案設(shè)計，單元硬件/軟件設(shè)計及調(diào)試，系統(tǒng)調(diào)試及修改，完成產(chǎn)品。

(1)需求調(diào)查。首先根據(jù)市場或用戶需求，了解對新系統(tǒng)的要求；盡可能多地了解、掌握國內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品的情況、同類產(chǎn)品的最新發(fā)展情況、對新技術(shù)的應(yīng)用情況以及效益等信息；經(jīng)過調(diào)查，整理出需求報告，作為可行性分析的主要依據(jù)。

(2)可行性分析。根據(jù)需求調(diào)查報告和有關(guān)情況進行分析，對新產(chǎn)品開發(fā)研制的必要性及可實現(xiàn)性給出明確的結(jié)論：該產(chǎn)品的開發(fā)可以或者不可以。

可行性分析一般從市場需求、技術(shù)支持與開發(fā)環(huán)境、經(jīng)濟效益與社會效益、產(chǎn)品的競爭力及生命力等幾個方面進行論證。

(3)系統(tǒng)總體方案設(shè)計。系統(tǒng)總體方案設(shè)計是系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，一般是根據(jù)需求、關(guān)鍵技術(shù)、開發(fā)人員的設(shè)計水平以及資金等情況進行的。

系統(tǒng)總體方案設(shè)計的主要內(nèi)容包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)功能設(shè)計、系統(tǒng)的可靠性設(shè)計以及時間進度等。

(4)單元硬件/軟件設(shè)計及調(diào)試。根據(jù)總體設(shè)計進行具體的電路軟硬件設(shè)計，并對每個單元電路進行不斷的調(diào)試，直至達到要求為止，為下一步的系統(tǒng)調(diào)試打好堅實的基礎(chǔ)。

(5)系統(tǒng)調(diào)試及修改。系統(tǒng)調(diào)試用于檢驗設(shè)計系統(tǒng)的正確性和可靠性。通過對系統(tǒng)的調(diào)試發(fā)現(xiàn)小的、局部的設(shè)計錯誤并及時修改，使系統(tǒng)運行成功，達到設(shè)計要求。進行系統(tǒng)調(diào)試可以避免出現(xiàn)重大事故，否則就可能導(dǎo)致系統(tǒng)的重新設(shè)計，甚至設(shè)計失敗。

(6)完成產(chǎn)品。產(chǎn)品調(diào)試完成只是完成了系統(tǒng)設(shè)計的大部分工作，還需向用戶提供完整的產(chǎn)品檔案：設(shè)計方案、硬件原理圖、軟件清單、系統(tǒng)說明書和操作說明書等文檔。1.2.3單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計原則

要使設(shè)計的系統(tǒng)達到設(shè)計要求，通過市場獲得理想的經(jīng)濟效益和社會效益，那么，一個好的設(shè)計就不僅僅只在技術(shù)層面上盡可能地達到盡善盡美，還要在實用、成本、時效等方面符合市場的需求。單片機系統(tǒng)的設(shè)計可按以下原則進行。

1．可靠性高

高可靠性是單片機系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計準則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：

(1)使用可靠性高的元器件、典型的電路和成熟的技術(shù)。

(2)采用冗余技術(shù)。

(3)設(shè)計電路板時布線和接地要合理，嚴格按要求安裝硬件設(shè)備及電路。

(4)對供電電源采用抗干擾措施。

(5)輸入/輸出通道采用抗干擾措施。

(6)進行軟、硬件濾波。

(7)使系統(tǒng)具有自診斷功能。

2．操作維護方便

在進行系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計時，應(yīng)從使用者的角度考慮，盡可能地方便用戶操作和維護，盡量減少對操作人員專業(yè)知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此，在設(shè)計時，要盡可能減少人機交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。同時，系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場故障診斷程序，一旦發(fā)生故障，就能保證有效地對故障進行定位，以便進行維修。

3．性價比高

單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是其中一個關(guān)鍵因素。因此，在設(shè)計時，除了保持高性能外，還應(yīng)盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。

4．設(shè)計周期短

只有縮短設(shè)計周期，才能有效地降低設(shè)計費用，充分發(fā)揮新系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢和時效性，及早占領(lǐng)市場并具備一定的競爭力。

2．操作維護方便

在進行系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計時，應(yīng)從使用者的角度考慮，盡可能地方便用戶操作和維護，盡量減少對操作人員專業(yè)知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此，在設(shè)計時，要盡可能減少人機交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。同時，系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場故障診斷程序，一旦發(fā)生故障，就能保證有效地對故障進行定位，以便進行維修。

2．操作維護方便

在進行系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計時，應(yīng)從使用者的角度考慮，盡可能地方便用戶操作和維護，盡量減少對操作人員專業(yè)知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此，在設(shè)計時，要盡可能減少人機交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。同時，系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場故障診斷程序，一旦發(fā)生故障，就能保證有效地對故障進行定位，以便進行維修。每個人都有適合于自己的學(xué)習(xí)方法，在這里僅針對單片機技術(shù)的特點，給讀者提出一些學(xué)習(xí)建議，以便更好地掌握單片機技術(shù)。

單片機是一門實踐性很強的實用技術(shù)，實際應(yīng)用時會涉及到許多有關(guān)的知識(數(shù)電、模電、傳感器、控制、通信等知識)，所以要求在學(xué)習(xí)過程中不但要掌握書中的內(nèi)容，還要通過各種實踐對單片機的內(nèi)容及有關(guān)其他課程的知識進一步加強、鞏固和融合，為今后單片機應(yīng)用系統(tǒng)的分析和開發(fā)打好堅實的基礎(chǔ)。1.3單片機的學(xué)習(xí)方法為此，我們在學(xué)習(xí)的各個階段應(yīng)注意以下幾點：

(1)起步階段，主要是學(xué)習(xí)單片機的初期(第1章和第2章)。學(xué)習(xí)的內(nèi)容及要求主要是：了解單片機的情況，特別是目前和今后的發(fā)展情況；掌握單片機的結(jié)構(gòu)、基本性能及其工作原理；熟悉單片機的內(nèi)部資源的構(gòu)成、功能和工作原理。

認真對待每一次基礎(chǔ)實驗；利用各種資源搜集單片機的有關(guān)信息，建立自己的信息庫，如了解有關(guān)公司、廠家、代理商的信息，注冊有關(guān)單片機BBS論壇和QQ討論群，若有可能可成立一個單片機興趣小組。本書在附錄?Ⅲ?中給出了部分網(wǎng)站信息，供大家(特別是初學(xué)者)查找有關(guān)單片機資料。

(2)了解階段，主要是通過學(xué)習(xí)對單片機有一個較完整的了解(第3、4、5章)。學(xué)習(xí)的內(nèi)容及要求主要是：掌握單片機各個功能塊的組成、性能和作用；掌握單片機指令系統(tǒng)、指令的功能和編程方法，熟悉常用的基本指令；掌握常用系統(tǒng)擴展的基本方法和技術(shù)，熟悉常用擴展芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理和功能。

在學(xué)習(xí)書本知識的同時，應(yīng)廣泛了解、對比不同廠家單片機的特點(軟件和硬件)，掌握一種開發(fā)工具(如單片機硬件環(huán)境：仿真器、編程器、ISP下載等；軟件環(huán)境：KeilμVision2、Proteus等)，可以嘗試著編一些小的功能程序，并在開發(fā)系統(tǒng)上調(diào)試、驗證。復(fù)習(xí)有些學(xué)過的與單片機學(xué)習(xí)有關(guān)的課程內(nèi)容(特別是對于有些不清楚的內(nèi)容)，并將這些知識應(yīng)用于實驗當中。建議能有一套簡易的單片機開發(fā)板和一套常用的工具。

(3)入門階段，主要是通過對單片機的深入學(xué)習(xí)，對單片機應(yīng)用系統(tǒng)建立一個初步的了解，具備一定的設(shè)計能力(第6、7章)。學(xué)習(xí)的內(nèi)容及要求主要是：掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成；熟悉軟、硬件設(shè)計的一般原則和方法。

根據(jù)自己的實際情況，運用所掌握的知識和掌握的各種工具，設(shè)計一些簡單的應(yīng)用系統(tǒng)或做一些綜合性