简体中文
ENGLISH
走向单片机世界
- 2015-01-25 09:00
- 6960
- 资讯文章
- admin
- 来源：本站
当今大家对计算机已经不陌生了。从铺天盖地的计算机学习班广告到有关任职**具备计算机知识的通知，已经使我们自觉不自觉地进入了计算机的世界。但是还有一类计算机我们可能并不熟悉，它就在我们面前，这就是
从晶体管到单片机
为了有个对比，在搭乘单片机列车之前，先回顾一下我们已经熟悉的传统的电子世界。在传统的电子世界里，电子管已经退役多时了，虽然现在“胆机”在音响发烧友中间又流行起来，但是在控制领域电子管已经远远的离开了舞台，我们不再花时间讨论。晶体管是电子爱好者们熟悉的器材，我们对于二极管的整流原理和三极管的放大原理非常熟悉，但是对于它们所构成的逻辑电路是否也很熟悉呢？我们不妨共同做一简要复习。
用二极管构成的与门电路，它是怎样工作的？读者不妨自己先叙述一下，看看我们想的是否相同。当a和b都接到地时，c端由于两个二极管都导通，二极管的导通压降是很小的，可以近似认为是0伏，也就是处于低电平。当a接地，b接到＋5v时，c端没有发生根本变化。这是因为二极管d1的导通使c点仍为低电平，b点虽然接到＋5v， 但是d2未导通，所以c点仍为低电平。当a接十5v，b接地 时情况同样如此。只有a和日同时接到＋5v时，两只二极管都不导通了，此时c点升到＋5v。
结论是： 与门电路的输入端只有一个接低电平，输出就为低电平，只有全部输入都为高电平时，输出才为高电平。简单说就是：a为高“与”b为高，输出才为高。把电路改变一下接法就构成了或门电路，工作原理 不再赘述，只把结论写在这里： 或门电路的输入端只要有一个接高电平，输出就为高电平， 只有输入端全部接低电平时，输出才为低电平。简化为：a为高 “或”b为高，输出就为高。
还有一种“非”门电路：当输入为高时，输出为低；当输入为低时，输出为高。用一个三极管就可以构成非门电路。当三极管的基极输入为高电平时三极管饱和，集电极输出近似为0v也就是低电平；反之，当基极接低电平时三极管截止，集电极输出接近＋5v为高电平。输入和输出总是相反，故称之为非门。
与、或、非电路是逻辑电路的基本形式。由理论可知：
一切逻辑电路都可以通过这三种基本逻辑电路的组合形成。在逻辑电路中为了突出电路之间的逻辑关系，不再关心是用什么器件产生的逻辑关系，也不考虑电路的输入是接到三极管的基极还是接到二极管的阳极，而是用一个逻辑符号表示之间的联系。三种基本逻辑电路对应的符号标在图的下部。
随着技术的进步和社会发展的需要，直接由三极管构成逻辑电路在体积和功能上已经不能满足需要了，于是产生了集成电路。早期集成电路----一片芯片集成了几个或几十个晶体管，称之为小规模集成电路。后来集成度提高到几百，几千个晶体管， 称之为大规模集成电路，现在一个芯片可以集成相当于几十万、几百万或更多的晶体管称为**大规模集成电路。这样从电子管时间算起，电子电路经历了四代变迁。
从集成电路来看，比晶体管在性能上有极大提高，体积大 大缩小、功能也更加完善，单以74类门电路为例就有lls、hc等不同系列，每个系列都有几百个品种。用它们可以组合出各种各样的电路。逻辑集成电路的出现为逻辑电路的广泛应用打下了基础。
逻辑电路可以分为两种类型：组合电路和时序电路。 像上面介绍的单个与、或、非门电路就属于“组合电路”。 这类电路的特点是：输出状态跟随输入状态变化，输入状态一旦发生变化，输出立即改变。并且输出状态和输入状态一一对 应：每一种输入状态对应**的输出状态。
另一类逻辑电路称“时序电路”；这类电路的输出不但和当时的输入状态有关，还与以前的状态有关。计数器就是一种典 型的时序电路。计数器的输入端每接受一个脉冲，输出端的状态就发生一次变化，并且输出的状态是与前一次状态有关的。以 74ls161为例，这个集成电路有一个时钟输入端、四个输出端和一些辅助端。当按器件规定接好线路后，在时钟端每输入一个脉冲，输出状态就变化一次。**初清零后四个输出端qa、 qb、qc、qd均为0。第一个脉冲到来后qa=1，其余输出仍为0。第二个脉冲到来后qa=0、qb=1，其余为0。依次输入脉冲。
可以看到从同一个输入端进入信号，输出却有不相同变化。 计数器的应用非常广泛。将前端接上机械开关或光电开关就可作为流水线产品计数；把标准时间脉冲作为输入，就可以作为**的定时器。
因为栏目所限，基础部分不能写的很多、很细，那些知识可以由三极管原理、数字电路知识等类似的学习材料得到，不能完全包含在本栏目的范围内。同样原因，对于单片机的原理也不会是**的、系统的讲解，而是从使用者的角度，将**基本、**常角的内容做一简单介绍，达到“人门”的目的。
预计通过阅读这个栏目，配合基本练习，可以掌握单片机的基本知识；学会使用单片机的基本方法；能够进行简单程序（几十行）的阅读；基本程序（上百行）的编写，为进一步深造打下基础。需要强调的一点是：计算机（自然包括单片机）是实践性很强的一门技术。一定要通过实践来理解基本原理，至少要将文中介绍的实验亲手实践一遍，**好举一反三用自己编写的程序验证所学习的知识。到底情况如何，可以通过实践体会一下。 如果真的还有什么困难，我也愿和大家一起克服，共同进入单片机世界。
在本次驶往单片机世界的列车即将启动的时候，请旅客检查一下：自己希望乘座的列车车次、日期、方向是否和本车相符，如果有误请及时更换，以免延误您的行程。
从晶体管到单片机
为了有个对比，在搭乘单片机列车之前，先回顾一下我们已经熟悉的传统的电子世界。在传统的电子世界里，电子管已经退役多时了，虽然现在“胆机”在音响发烧友中间又流行起来，但是在控制领域电子管已经远远的离开了舞台，我们不再花时间讨论。晶体管是电子爱好者们熟悉的器材，我们对于二极管的整流原理和三极管的放大原理非常熟悉，但是对于它们所构成的逻辑电路是否也很熟悉呢？我们不妨共同做一简要复习。
用二极管构成的与门电路，它是怎样工作的？读者不妨自己先叙述一下，看看我们想的是否相同。当a和b都接到地时，c端由于两个二极管都导通，二极管的导通压降是很小的，可以近似认为是0伏，也就是处于低电平。当a接地，b接到＋5v时，c端没有发生根本变化。这是因为二极管d1的导通使c点仍为低电平，b点虽然接到＋5v， 但是d2未导通，所以c点仍为低电平。当a接十5v，b接地 时情况同样如此。只有a和日同时接到＋5v时，两只二极管都不导通了，此时c点升到＋5v。
结论是： 与门电路的输入端只有一个接低电平，输出就为低电平，只有全部输入都为高电平时，输出才为高电平。简单说就是：a为高“与”b为高，输出才为高。把电路改变一下接法就构成了或门电路，工作原理 不再赘述，只把结论写在这里： 或门电路的输入端只要有一个接高电平，输出就为高电平， 只有输入端全部接低电平时，输出才为低电平。简化为：a为高 “或”b为高，输出就为高。
还有一种“非”门电路：当输入为高时，输出为低；当输入为低时，输出为高。用一个三极管就可以构成非门电路。当三极管的基极输入为高电平时三极管饱和，集电极输出近似为0v也就是低电平；反之，当基极接低电平时三极管截止，集电极输出接近＋5v为高电平。输入和输出总是相反，故称之为非门。
与、或、非电路是逻辑电路的基本形式。由理论可知：
一切逻辑电路都可以通过这三种基本逻辑电路的组合形成。在逻辑电路中为了突出电路之间的逻辑关系，不再关心是用什么器件产生的逻辑关系，也不考虑电路的输入是接到三极管的基极还是接到二极管的阳极，而是用一个逻辑符号表示之间的联系。三种基本逻辑电路对应的符号标在图的下部。
随着技术的进步和社会发展的需要，直接由三极管构成逻辑电路在体积和功能上已经不能满足需要了，于是产生了集成电路。早期集成电路----一片芯片集成了几个或几十个晶体管，称之为小规模集成电路。后来集成度提高到几百，几千个晶体管， 称之为大规模集成电路，现在一个芯片可以集成相当于几十万、几百万或更多的晶体管称为**大规模集成电路。这样从电子管时间算起，电子电路经历了四代变迁。
从集成电路来看，比晶体管在性能上有极大提高，体积大 大缩小、功能也更加完善，单以74类门电路为例就有lls、hc等不同系列，每个系列都有几百个品种。用它们可以组合出各种各样的电路。逻辑集成电路的出现为逻辑电路的广泛应用打下了基础。
逻辑电路可以分为两种类型：组合电路和时序电路。 像上面介绍的单个与、或、非门电路就属于“组合电路”。 这类电路的特点是：输出状态跟随输入状态变化，输入状态一旦发生变化，输出立即改变。并且输出状态和输入状态一一对 应：每一种输入状态对应**的输出状态。
另一类逻辑电路称“时序电路”；这类电路的输出不但和当时的输入状态有关，还与以前的状态有关。计数器就是一种典 型的时序电路。计数器的输入端每接受一个脉冲，输出端的状态就发生一次变化，并且输出的状态是与前一次状态有关的。以 74ls161为例，这个集成电路有一个时钟输入端、四个输出端和一些辅助端。当按器件规定接好线路后，在时钟端每输入一个脉冲，输出状态就变化一次。**初清零后四个输出端qa、 qb、qc、qd均为0。第一个脉冲到来后qa=1，其余输出仍为0。第二个脉冲到来后qa=0、qb=1，其余为0。依次输入脉冲。
可以看到从同一个输入端进入信号，输出却有不相同变化。 计数器的应用非常广泛。将前端接上机械开关或光电开关就可作为流水线产品计数；把标准时间脉冲作为输入，就可以作为**的定时器。
因为栏目所限，基础部分不能写的很多、很细，那些知识可以由三极管原理、数字电路知识等类似的学习材料得到，不能完全包含在本栏目的范围内。同样原因，对于单片机的原理也不会是**的、系统的讲解，而是从使用者的角度，将**基本、**常角的内容做一简单介绍，达到“人门”的目的。
预计通过阅读这个栏目，配合基本练习，可以掌握单片机的基本知识；学会使用单片机的基本方法；能够进行简单程序（几十行）的阅读；基本程序（上百行）的编写，为进一步深造打下基础。需要强调的一点是：计算机（自然包括单片机）是实践性很强的一门技术。一定要通过实践来理解基本原理，至少要将文中介绍的实验亲手实践一遍，**好举一反三用自己编写的程序验证所学习的知识。到底情况如何，可以通过实践体会一下。 如果真的还有什么困难，我也愿和大家一起克服，共同进入单片机世界。
在本次驶往单片机世界的列车即将启动的时候，请旅客检查一下：自己希望乘座的列车车次、日期、方向是否和本车相符，如果有误请及时更换，以免延误您的行程。
