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单片机小白学步(11) 购买成品开发板

单片机小白学步 1,465℃ 0 4年前 (2014-10-21)

学习单片机时,我们通常有必要选择一款合适的成品单片机开发板,毕竟所有的电路都自己搭建学起来很不容易。这一篇简单介绍下成品开发板相关的知识。

成品开发板我们可以很容易的从淘宝或电子市场买到。通常都有配套的学习资料,尤其是配套可以直接下载到板子中使用的程序示例,能大大提高我们的学习效率。

电路图的识别

一般成品开发板都有电路图,初学者在看电路图的时候可能会有不少疑惑。下面是某开发板的部分电路图。

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我们可以看到,为了画的简洁好懂,单片机开发板电路图常常会画成图中这样,分成一个个的模块,而不是全部画在一张图中。图中根据功能进行划分每个模块,并且大部分的模块都会有VCC和GND标号。

在任何一个电路图中,所有相同的标号(例如GND)在实际电路中是连接在一起的。我们可以看到单片机最小系统中的18、19号管脚没有接晶振,但是标注了X1、X2;而在单片机晶振模块中,也有标号X1、X2,意思是他们在实际电路中连接在一起。

电源相关知识

GND原意为接地,表示的含义是电压0V参考点。通常我们把大地的电压视为0V,在一些电路中,GND也确实和大地直接连在一起,例如一些家用电器的外壳。但是在我们的单片机电路中,实际上没有必要将其直接接地,但是还是把它的标号写为GND。

学过中学物理就应该知道,电压是一个相对的概念,如果我们把1.5V电池的正极当做0V电压,那么它的负极电压就是-1.5V。这里的GND就是0V电压点,其他点的电压都是相对于这个0V来说的。图中单片机的VCC管脚接到了VCC标号上,在这个图中,VCC就是5V电压,通常电路图中会有说明。如果我们用5V电源给电路供电,就可以把电源负极接到GND,正极接在VCC上。

一个电路中并不一定只有一种电压,有的电路中不同的器件分别需要多种电压,单片机类电路中最常见的是5V和3.3V。例如下图,GND仍然为0V,而VCC标号表示5V电压,VDD表示的是3.3V电压。5V电压通过AMS1117稳压芯片转换出了3.3V电压(这是比较常用的一种稳压芯片,这类知识需要长期积累,不了解的可以去网上搜索,对于芯片,可以找芯片手册看)。多种电压常用芯片进行转换,这样整个电路就只需要提供一个电源。也有的情况下,不同的电路部分则会使用独立的供电系统(例如继电器电路就可以用低电压控制高电压,而控制端和被控制端电路完全隔离)。

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一些器件符号

电路图中,除了大家所了解的电阻、电容、电感、二极管三极管等器件,以及前面说的VCC、GND符号和各种标号外,还有一些特别的器件。例如图中的J2、J3这种方块状的东西,其实就是普通的插接件,比如前面说的排针排座之类,因为不是什么标准化的器件,所以通常电路符号画起来也比较随意。

还有像PCF8591这种符号,其实和前面的51一样,是集成电路,一般电路图中会标注芯片型号,然后用数字标注管脚序号。

芯片手册

看开发板电路图时,我们就发现上面有很多集成电路芯片。集成电路前面也提到了很多次。前文我就说到AMS1117是一种常用的稳压芯片,但是怎么知道这种芯片的使用方法呢?

最准确有效的做法就是查看芯片厂商给出的官方资料,相当于说明书,对于芯片来说就是芯片手册。会获取和查看芯片手册是电子制作的基本技能之一,我们应该学会如何利用官方资料学习。所有的芯片官方都会给出对应的DataSheet(数据手册,芯片手册),有些还会有ApplicationNote(应用笔记)。

由于很多芯片都是国外生产的,又考虑到通用性,原版手册往往是英文的。有些大公司也会推出一些中文资料,但还是以英文为主。

对于一些常见的芯片,我们很容易找到别人翻译好的中文手册,以及各种介绍资料,一般这些资料最初也是别人根据官方芯片手册进行尝试总结出来的。而对于一些不常见的芯片;或者要研究一些比较深入的东西;或是用一些最新的芯片,这时就只有官方资料可以用了。

官方资料一般排版规范,经过了很多次的核对修正,还会及时的勘误,比如TI公司的ErrataSheet会专门指出官方各种手册资料中的纰漏和错误(不过国内的一些公司做的并不好)。官方资料不仅容易找到,质量高,也最权威准确。而非官方的资料可能是各种不同水平的人编写的,很多排版不当,质量参差不齐,有的还有错误。

不要惧怕英文。在技术性的手册中,除了一些专有名词外,都会避免使用复杂的句式、语法,和难以理解的词汇。看不懂的专有名词,我们完全可以通过查词典来克服。久而久之,就会习惯,英文水平长进了,也不再惧怕英文了。这里引用一位同学的话:“大公司的官方文档写的相当好,通俗易懂,而中文翻译水平层次不一,必要的术语也不知道什么意思。而且中文翻译的文档制作的真心太差。我想你们也不甘心学十年英语就为了一个六级吧?”

总体来说,过分依赖中文资料很难学好一些东西。当然对于初学者,没必要要求太苛刻。对于初学时的常用芯片,中文资料也是很全的。上网搜索“AMS1117 pdf”“AMS1117 芯片手册”或“AMS1117 datasheet”就能很快找到AMS1117的芯片手册。我们也可以在一些专门的芯片手册网站查找,还可以在官方网站查找。

开发板的选择

学习单片机怎样的开发板最合适呢?我们不需要选那些很贵很全的开发板,但是也不能购买那种最简单的最小系统板。最好是购买那些有常用模块的开发板,例如液晶屏、矩阵键盘、AD/DA、数码管、蜂鸣器等。另外开发板的资料一定要全,尤其是应该有配套的程序代码,资料是学习单片机所必要的。如果以后你去买一些电子器件,除了那些简单的元件和常用的网上很容易找到资料的器件,你也应该找卖家索要配套的资料方便学习,卖家应该给你提供配套资料。

有的人可能会觉得开发板太贵,实际上,如果你肯好好学习,学到了知识,为自己投资这些钱是很划算的一件事。

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《单片机小白学步》系列教程(原名《单片机入门指南》)介绍

本系列教程从最基本的入门知识开始,逐步深入介绍单片机系统设计,内容包括:
1、入门篇:单片机等基本概念、各种电子设计基本知识
2、思想篇:单片机/计算机系统设计的工程思想
3、学习篇:单片机学习过程、方法和技巧,以51单片机为例介绍,并推广到其他单片机
4、应用篇:遵循规范的工程方法,设计单片机系统实例(计划设计的系统有:计算器、电子表、密码锁、简易手机,具体看有没有时间再确定)
5、原理篇:从模拟电路、数字电路开始,逐步深入介绍单片机/计算机系统原理,并自行设计简易的CPU(由于个人水平有限,这部分没有把握写好,具体内容视情况而定)

教程特点

1、技术知识点全面,从入门到精通

包含了各种基本知识,尤其是对单片机基本概念的介绍、为什么要用单片机等,在很多同类书籍教程中都被忽略了。同时也包含了一些深入的知识,包括原理篇考虑对单片机的基本原理进行介绍,有助于深入理解单片机。

本系列教程以51单片机为例进行介绍。通过51介绍完单片机的基本知识,我会再把430进行简要介绍,尤其是对比两者之间的优缺点,让大家很快感受到430的巨大优势,而学习51正好为快速了解430打下了坚实的基础。

2、除了单片机知识,还有思想、方法、技巧的介绍

本系列教程中,介绍单片机各种模块编程知识的主要是学习篇,而学习篇只是整个教程的一部分。在学习篇中我会贯穿各种方法技巧,如何理解一些模块功能,怎么看时序图,严格遵守工程思想进行编程,程序发生了错误怎么调试等等。而在思想篇中会总体介绍很多重要的思想,为后面的学习做好准备工作。

3、知识先后顺序的设计

单片机学习过程中,涉及大量的知识,而且很多知识之间相互依赖,关联很强。

本系列教程对知识的先后顺序进行比较明确的规划,尽最大可能符合人的认知过程。但是实际规划时发现,无论怎么调整知识的顺序,总有一些知识之间相互依赖,关系复杂。例如开始讲IO口的时候肯定会提到寄存器,而寄存器这个词的理解,需要深厚的背景知识。但是这些背景知识在没有进行实践的时候也很难理解。

初学者常常就会在这样的地方感觉疑惑不解,不知所措。而每次遇到类似这样的知识,我会向初学者指出,应该如何对待。这个知识是应该自己去学习补充,还是等到学完原理篇再做理解,而现在又应该怎么去看待这个名词。

另外,在整个教程的学习前,需要掌握一定的C语言等基础知识,具体可参考教程第〇篇《序》中的相关说明
http://www.paincker.com/mcu-primer-0

4、语言通俗易懂

本系列教程力求语言通俗易懂,而不会用一堆新手不懂的词语去解释另一个不懂的词语。但是受限于个人语言表达能力,可能有些地方表述的比较繁琐,或者不清楚,希望大家能够帮忙指出。

其他问题

如果觉得我写的对你有帮助,欢迎多多反馈,包括写的不正确、不合理、不太明白都可以指出来,这样方便我对其进行完善。

更多可参见:《如何以学习单片机为契机,逐步成为优秀的工程师》
http://www.paincker.com/mcu-engineer

本系列教程首发于我的个人主页,欢迎访问(由于是国外服务器,速度稍微有点慢):
http://www.paincker.com/category/hacker/mcu-primer

同时会将其转发到CSDN、电子发烧友等站点,欢迎关注。
CSDN专栏网址 http://blog.csdn.net/column/details/mcu-introduction.html
电子发烧友论坛 http://bbs.elecfans.com/zhuti_mcu_1.html

最后,欢迎扫码关注微信公众号。

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