學(xué)習(xí)方法
         基礎(chǔ)理論
        基礎(chǔ)理論知識包括模擬電路、數(shù)字電路和C語言知識。模擬電路和數(shù)字電路屬于抽象學(xué)科，要把它學(xué)好還得費點精神。在你學(xué)習(xí)單片機之前，覺得模擬電路和數(shù)字電路基礎(chǔ)不好的話，不要急著學(xué)習(xí)單片機，應(yīng)該先回顧所學(xué)過的模擬電路和數(shù)字電路知識，為學(xué)習(xí)單片機加強基礎(chǔ)。否則，你的單片機學(xué)習(xí)之路不僅會很艱難和漫長，還可能半途而廢。筆者始終認(rèn)為，扎實的電子技術(shù)基礎(chǔ)是學(xué)好單片機的關(guān)鍵，直接影響單片機學(xué)習(xí)入門的快慢。有些同學(xué)覺得單片機很難，越學(xué)越復(fù)雜，最后學(xué)不下去了。有的同學(xué)看書時似乎明白了，可是動起手來卻一塌糊涂，究其原因就是電子技術(shù)基礎(chǔ)沒有打好，首先被表面知識給困惑了。
單片機屬于數(shù)字電路，其概念、術(shù)語、硬件結(jié)構(gòu)和原理都源自數(shù)字電路，如果數(shù)字電路基礎(chǔ)扎實，對復(fù)雜的單片機硬件結(jié)構(gòu)和原理就能容易理解，就能輕松地邁開學(xué)習(xí)的第一步，自信心也會樹立起來。相反，基礎(chǔ)不好，這個看不懂那個也弄不明白，越學(xué)問題越多，越學(xué)越?jīng)]有信心。如果你覺得單片機很難，那就應(yīng)該先放下單片機教材，去重溫數(shù)字電路，搞清楚觸發(fā)器、寄存器、門電路、COMS電路、時序邏輯和時序圖、進制轉(zhuǎn)換等理論知識。理解了這些知識之后再去看看單片機的結(jié)構(gòu)和原理，我想你會大徹大悟，信心倍增。
        模擬電路是電子技術(shù)最基礎(chǔ)的學(xué)科，它讓你知道什么是電阻、電容、電感、二極管、三極管、場效應(yīng)管、放大器等等以及它們的工作原理和在電路中的作用，這是學(xué)習(xí)電子技術(shù)必須掌握的基礎(chǔ)知識。一般是先學(xué)習(xí)模擬電路再去學(xué)習(xí)數(shù)字電路。扎實的模擬電路基礎(chǔ)不僅讓你容易看懂別人設(shè)計的電路，而且讓你的設(shè)計的電路更可靠，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
單片機的學(xué)習(xí)離不開編程，在所有的程序設(shè)計中C語言運用的最為廣泛。C語言知識并不難，沒有任何編程基礎(chǔ)的人都可以學(xué)，初中生、高中生、中專生、大學(xué)生都能學(xué)會。當(dāng)然，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好、邏輯思維好的人學(xué)起來相對輕松一些。C語言需要掌握的知識就是：
        3個條件判斷語句、
        3個循環(huán)語句、
        3個跳轉(zhuǎn)語句和1個開關(guān)語句。
        別小看這10個語句，用他們組合形成的邏輯要多復(fù)雜有多復(fù)雜。學(xué)習(xí)時要一條語句一條語句的學(xué)，學(xué)一條活用一條，全部學(xué)過用過這些關(guān)鍵語句后，相信你的C基礎(chǔ)就建立了。
當(dāng)基礎(chǔ)打好以后，你會感覺到單片機不再難學(xué)了，而且越學(xué)越起勁。當(dāng)單片機乖乖的依照你的邏輯思維和算法去執(zhí)行指令，實現(xiàn)預(yù)期控制效果的時候，成就感會讓你信心十足，就會夜以續(xù)日、廢寢忘食的投入到單片機的世界里?？梢赃@么說，扎實的電子技術(shù)基礎(chǔ)和C語言基礎(chǔ)能增強學(xué)習(xí)單片機信心，較快掌握單片機技術(shù)。
        實驗與實踐
        這是學(xué)習(xí)單片機的必要過程，程序的運行和整機的調(diào)試是一個既讓人興奮又讓人疲憊，既讓人無奈又讓人不服，既讓人孤獨又讓人充實，既讓人氣憤又讓人欣慰，既有失落感又有成就感。其中的酸甜苦辣只有學(xué)過的人深有體會。思想上要有刻苦學(xué)習(xí)的決心，硬件上要有一套完整的學(xué)習(xí)開發(fā)工具，軟件上要注重理論和實踐相結(jié)合。
        學(xué)好單片機必須做到以下幾條
        1.有刻苦學(xué)習(xí)的決心
        首先，明確學(xué)習(xí)目的：為什么學(xué)單片機？需要多長時間把它學(xué)會？這是你學(xué)單片機的動力。沒有動力，我想你堅持不了多久。
        其次，端正學(xué)習(xí)心態(tài)。單片機學(xué)習(xí)過程是枯燥乏味、孤獨寂寞的過程。要知道，學(xué)習(xí)知識沒有捷徑，只有循序漸進，腳踏實地，一步一個腳印，才能學(xué)到真功夫。
        再次，要多動腦勤動手。單片機的學(xué)習(xí)具有很強的實踐性，是一門很注重實際動手操作的技術(shù)學(xué)科。不動手實踐你是學(xué)不會單片機的。
        最后，虛心交流。在單片機學(xué)習(xí)過程中每個人都會遇到無數(shù)不能解決的問題，需要你向有經(jīng)驗的過來人虛心求教，否則，一味的自己埋頭摸索會走許多彎路，浪費很多時間。
        2.有一套完整的學(xué)習(xí)開發(fā)工具
        學(xué)習(xí)單片機是需要成本的。必須有一臺電腦、一塊單片機開發(fā)板（如果開發(fā)板不能直接下載程序代碼的話還得需要一個編程器）、一套視頻教程、一本單片機教材和一本C語言教材。電腦是用來編寫和編譯程序，并將程序代碼下載到單片機上；開發(fā)板用來運行單片機程序，驗證實際效果；視頻教程就是手把手教你單片機開發(fā)環(huán)境的使用、單片機編程和調(diào)試。對于單片機初學(xué)者來說，視頻教程必須看，要不然，哪怕把教材看了幾遍，還是不知道如何下手，尤其是院校里的單片機教材，學(xué)了之后，面對真正的單片機時可能還是束手無策；單片機教材和C語言教材是理論學(xué)習(xí)資料，備忘備查。不要為了節(jié)約成本不用開發(fā)板而光用Proteus軟件仿真調(diào)試，這和紙上談兵沒什么區(qū)別。
        3. 要注重理論和實踐相結(jié)合
        單片機C語言編程理論知識并不深奧，光看書不動手也能明白。但在實際編程的時候就沒那么簡單了。一個程序的形成不僅需要有C語言知識，更多需要融入你個人的編程思路和算法。編程思路和算法決定一個程序的優(yōu)劣，是單片機編程的大問題，只有在實際動手編寫的時候才會有深切的感悟。一個程序能否按照你的意愿正常運行就要看你的思路和算法是否正確、合理。如果程序不正常則要反復(fù)調(diào)試(檢查、修改思路和算法)，直到成功。這個過程耗時、費腦、疲精神，意志不堅強者往往被絆倒在這里半途而廢。
        編寫程序應(yīng)該先試著構(gòu)思自己的編程思路，然后再看教材或視頻教程里的代碼，研究人家的編程思路，注意與自己思路的差異；接下來就照搬人家的思路親自動手編寫這個程序，領(lǐng)會其中每一條語句的作用；對有疑問的地方試著按照自己的思路修改程序，比較程序運行效果，領(lǐng)會其中的奧妙。每一個例程都堅持按照這個過程學(xué)習(xí)，你很快會找到編程的感覺，取其精華去其糟粕，久而久之會形成你獨特的編程思想。當(dāng)然，剛開始，看別人的程序源代碼就像看天書一樣，只要硬著頭皮看，看到不懂的關(guān)鍵字和語句就翻書查閱、對照。只要能堅持下來，學(xué)習(xí)收獲會事半功倍。在實踐過程中不僅要學(xué)會別人的例程，還要在別人的程序上改進和拓展，讓程序產(chǎn)生更強大的功能。同時，還要懂得通過查閱芯片數(shù)據(jù)（DATASHEET）里有關(guān)芯片命令和數(shù)據(jù)的讀寫時序來核對別人例程的可靠性，如果你覺得例程不可靠就把它修改過來，成為是你自己的程序。不僅如此，自己應(yīng)該經(jīng)常找些項目來做，以鞏固所學(xué)的知識和積累更多的經(jīng)驗。
        硬件設(shè)計
        當(dāng)編寫自己的程序信手拈來、閱讀別人的程序能夠發(fā)現(xiàn)問題的時候，說明你的單片機編程水平相當(dāng)不錯了。接下來就應(yīng)該研究硬件了。硬件設(shè)計包括電路原理設(shè)計和PCB板設(shè)計。學(xué)習(xí)做硬件要比學(xué)習(xí)做軟件麻煩，成本更高，周期更長。但是，學(xué)習(xí)單片機的最終目的是做產(chǎn)品開發(fā)----軟件和硬件相結(jié)合形成完整的系統(tǒng)。所以，做硬件也是學(xué)習(xí)單片機技術(shù)的一個必學(xué)內(nèi)容。
電路原理設(shè)計涉及到各種芯片的應(yīng)用，而這些芯片外圍電路的設(shè)計、典型應(yīng)用電路和與單片機的連接等在芯片數(shù)據(jù)手冊（DATASHEET）都能找到答案，前提是要看得懂全英文的數(shù)據(jù)手冊。否則，照搬別人的設(shè)計永遠落在別人的后面，你做的產(chǎn)品就沒有創(chuàng)意。電子技術(shù)領(lǐng)域的第一手資料（DATASHEET）都是英文，從第一手資料里你所獲得的知識可能是在教科書、網(wǎng)絡(luò)文檔和課外讀物等所沒有的知識。雖然有些資料也都是在DATASHEET的基礎(chǔ)上撰寫的，但內(nèi)容不全面，甚至存在翻譯上的遺漏和錯誤。當(dāng)然，閱讀DATASHEET需要具備一定的英文閱讀能力，這也是阻礙單片機學(xué)習(xí)者晉級的絆腳石。良好的英文閱讀能力能讓你在單片機技術(shù)知識的海洋里自由遨游。
做PCB板就比較簡單了。只要懂得使用Protel軟件或 AltiumDesigner軟件就沒問題了。但要想做的板子布局美觀、布線合理還得費一番功夫。
        嫻熟的單片機C語言編程、會使用Protel軟件或 AltiumDesigner軟件設(shè)計PCB板和具備一定的英文閱讀能力，你就是一個遇強則強的單片機高手了。 ^[2] 
        抗干擾設(shè)計
        在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好而越來越受到重視。下面以MCS-51單片機系統(tǒng)為例，對微機系統(tǒng)軟件抗干擾方法進行研究。
        抗干擾
        在工程實踐中，軟件抗干擾研究的內(nèi)容主要是：一、消除模擬輸入信號的噪聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）；二、程序運行混亂時使程序重入正軌的方法。本文針對后者提出了幾種有效的軟件抗干擾方法。
        指令冗余
        CPU取指令過程是先取操作碼，再取操作數(shù)。當(dāng)PC受干擾出現(xiàn)錯誤，程序便脫離正常軌道“亂飛”，當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)做操作碼，程序?qū)⒊鲥e。若“飛” 到了三字節(jié)指令，出錯機率更大。
        在關(guān)鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫稱為指令冗余。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的NOP。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，程序自動納入正軌。
此外，對系統(tǒng)流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入兩條NOP，也可將亂飛程序納入正軌，確保這些重要指令的執(zhí)行。
        攔截技術(shù)
        所謂攔截，是指將亂飛的程序引向指定位置，再進行出錯處理。通常用軟件陷阱來攔截亂飛的程序。因此先要合理設(shè)計陷阱，其次要將陷阱安排在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br />         （1 ）軟件陷阱的設(shè)計
        當(dāng)亂飛程序進入非程序區(qū)，冗余指令便無法起作用。通過軟件陷阱，攔截亂飛程序，將其引向指定位置，再進行出錯處理。軟件陷阱是指用來將捕獲的亂飛程序引向復(fù)位入口地址0000H的指令。通常在EPROM中非程序區(qū)填入以下指令作為軟件陷阱：
        （2 ） 陷阱的安排
        最后一條應(yīng)填入020000，當(dāng)亂飛程序落到此區(qū)，即可自動入軌。在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。當(dāng)使用的中斷因干擾而開放時，在對應(yīng)的中斷服務(wù)程序中設(shè)置軟件陷阱，能及時捕獲錯誤的中斷。如某應(yīng)用系統(tǒng)雖未用到外部中斷1，外部中斷1的中斷服務(wù)程序可為如下形式：
        NOPNOPRETI返回指令可用“RETI”，也可用“LJMP 0000H”。如果故障診斷程序與系統(tǒng)自恢復(fù)程序的設(shè)計可靠、 完善，用“LJMP 0000H”作返回指令可直接進入故障診斷程序，盡早地處理故障并恢復(fù)程序的運行。
考慮到程序存貯器的容量，軟件陷阱一般1K空間有2-3個就可以進行有效攔截。
        軟件“看門狗”技術(shù)
        若失控的程序進入“死循環(huán)”，通常采用“看門狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。通過不斷檢測程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時間超過最大循環(huán)運行時間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，需進行出錯處理。
        “看門狗”技術(shù)可由硬件實現(xiàn)，也可由軟件實現(xiàn)。在工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。則系統(tǒng)無法定時“喂狗”，硬件看門狗電路失效。而軟件看門狗可有效地解決這類問題。
        在實際應(yīng)用中，采用環(huán)形中斷監(jiān)視系統(tǒng)。用定時器T0監(jiān)視定時器T1，用定時器T1監(jiān)視主程序，主程序監(jiān)視定時器T0。采用這種環(huán)形結(jié)構(gòu)的軟件“看門狗”具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。對于需經(jīng)常使用T1定時器進行串口通訊的測控系統(tǒng)，則定時器T1不能進行中斷，可改由串口中斷進行監(jiān)控（如果用的是MCS-52系列單片機，也可用T2代替T1進行監(jiān)視）。這種軟件“看門狗”監(jiān)視原理是：在主程序、T0中斷服務(wù)程序、T1中斷服務(wù)程序中各設(shè)一運行觀測變量，假設(shè)為MWatch、T0Watch 、T1Watch，主程序每循環(huán)一次，MWatch加1，同樣T0、T1中斷服務(wù)程序執(zhí)行一次，T0Watch、 T1Watch加1。在T0中斷服務(wù)程序中通過檢測T1Watch的變化情況判定T1運行是否正常，在T1中斷服務(wù)程序中檢測MWatch的變化情況判定主程序是否正常運行，在主程序中通過檢測T0Watch的變化情況判別T0是否正常工作。若檢測到某觀測變量變化不正常，比如應(yīng)當(dāng)加1而未加1，則轉(zhuǎn)到出錯處理程序作排除故障處理。當(dāng)然，對主程序最大循環(huán)周期、定時器T0和T1定時周期應(yīng)予以全盤合理考慮。
        抗干擾技術(shù)
        單片機系統(tǒng)因干擾復(fù)位或掉電后復(fù)位均屬非正常復(fù)位，應(yīng)進行故障診斷并能自動恢復(fù)非正常復(fù)位前的狀態(tài)。
        非正常復(fù)位的識別
        程序的執(zhí)行總是從0000H開始，導(dǎo)致程序從 0000H開始執(zhí)行有四種可能：一、系統(tǒng)開機上電復(fù)位；二、軟件故障復(fù)位；三、看門狗超時未喂狗硬件復(fù)位； 四、任務(wù)正在執(zhí)行中掉電后來電復(fù)位。四種情況中除第一種情況外均屬非正常復(fù)位，需加以識別。
        （1 ）硬件復(fù)位與軟件復(fù)位的識別
        此處硬件復(fù)位指開機復(fù)位與看門狗復(fù)位，硬件復(fù)位對寄存器有影響，如復(fù)位后PC=0000H， SP=07H，PSW=00H等。而軟件復(fù)位則對SP、SPW無影響。故對于微機測控系統(tǒng)，當(dāng)程序正常運行時，將SP設(shè)置地址大于07H，或者將PSW的第5位用戶標(biāo)志位在系統(tǒng)正常運行時設(shè)為1。那么系統(tǒng)復(fù)位時只需檢測PSW.5標(biāo)志位或SP值便可判此是否硬件復(fù)位。
        由于硬件復(fù)位時片內(nèi)RAM狀態(tài)是隨機的，而軟件復(fù)位片內(nèi)RAM則可保持復(fù)位前狀態(tài)，因此可選取片內(nèi)某一個或兩個單元作為上電標(biāo)志。設(shè)40H用來做上電標(biāo)志，上電標(biāo)志字為78H，若系統(tǒng)復(fù)位后40H單元內(nèi)容不等于78H，則認(rèn)為是硬件復(fù)位，否則認(rèn)為是軟件復(fù)位，轉(zhuǎn)向出錯處理。若用兩個單元作上電標(biāo)志，則這種判別方法的可靠性更高。
        （2 ）開機復(fù)位與看門狗故障復(fù)位的識別
        開機復(fù)位與看門狗故障復(fù)位因同屬硬件復(fù)位， 所以要想予以正確識別，一般要借助非易失性RAM或者EEROM。當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，設(shè)置一可掉電保護的觀測單元。當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，在定時喂狗的中斷服務(wù)程序中使該觀測單元保持正常值（設(shè)為 AAH），而在主程中將該單元清零，因觀測單元掉電可保護，則開機時通過檢測該單元是否為正常值可判斷是否看門狗復(fù)位。
        （3 ）正常開機復(fù)位與非正常開機復(fù)位的識別
        識別測控系統(tǒng)中因意外情況如系統(tǒng)掉電等情況引起的開機復(fù)位與正常開機復(fù)位，對于過程控制系統(tǒng)尤為重要。如某以時間為控制標(biāo)準(zhǔn)的測控系統(tǒng)，完成一次測控任務(wù)需1小時。在已執(zhí)行測控50分鐘的情況下，系統(tǒng)電壓異常引起復(fù)位，此時若系統(tǒng)復(fù)位后又從頭開始進行測控則會造成不必要的時間消耗。因此可通過一監(jiān)測單元對當(dāng)前系統(tǒng)的運行狀態(tài)、系統(tǒng)時間予以監(jiān)控，將控制過程分解為若干步或若干時間段，每執(zhí)行完一步或每運行一個時間段則對監(jiān)測單元置為關(guān)機允許值，不同的任務(wù)或任務(wù)的不同階段有不同的值，若系統(tǒng)正在進行測控任務(wù)或正在執(zhí)某時間段，則將監(jiān)測單元置為非正常關(guān)機值。那么系統(tǒng)復(fù)位后可據(jù)此單元判系統(tǒng)原來的運行狀態(tài)，并跳到出錯處理程序中恢復(fù)系統(tǒng)原運行狀態(tài)。
        非正常復(fù)位后系統(tǒng)自恢復(fù)運行的程序設(shè)計
        對順序要求嚴(yán)格的一些過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)非正常復(fù)位否，一般都要求從失控的那一個模塊或任務(wù)恢復(fù)運行。所以測控系統(tǒng)要作好重要數(shù)據(jù)單元、參數(shù)的備份，如系統(tǒng)運行狀態(tài)、系統(tǒng)的進程值、當(dāng)前輸入、輸出的值，當(dāng)前時鐘值、觀測單元值等，這些數(shù)據(jù)既要定時備份，同時若有修改也應(yīng)立即予以備份。
         當(dāng)在已判別出系統(tǒng)非正常復(fù)位的情況下，先要恢復(fù)一些必要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如顯示模塊的初始化、片外擴展芯片的初始化等。其次再對測控系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)、運行參數(shù)等予以恢復(fù)，包括顯示界面等的恢復(fù)。之后再把復(fù)位前的任務(wù)、參數(shù)、運行時間等恢復(fù)， 再進入系統(tǒng)運行狀態(tài)。
        應(yīng)當(dāng)說明的是，真實地恢復(fù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)需 要極為細(xì)致地對系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)予以備份，并加以數(shù)據(jù)可靠性檢查，以保證恢復(fù)的數(shù)據(jù)的可靠性。
其次，對多任務(wù)、多進程測控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的恢復(fù)需考慮恢復(fù)的次序問題。
        系統(tǒng)基本初始化是指對芯片、顯示、輸入輸出方式等進行初始化，要注意輸入輸出的初始化不應(yīng)造成誤動作。而復(fù)位前任務(wù)的初始化是指任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)、運行時間等。
軟件抗干擾的還有一些其它常用方法如數(shù)字濾波、RAM數(shù)據(jù)保護與糾錯等，在工程實踐中通常都是幾種抗干擾方法并用，互相補充 完善，才能取得較好的抗干擾效果。從根本上來說，硬件抗干擾是主動的，而軟件是抗干擾是被動的。細(xì)致周到地分析干擾源，硬件與軟件抗干擾相結(jié)合，完善系統(tǒng)監(jiān)控程序，設(shè)計一穩(wěn)定可靠的單片機系統(tǒng)是完全可行的。