什么是单片机？单片机能干什么？如何学习？

很多电子方面的爱好者和一些准备进入电子行业的朋友不清楚什么是单片机，接下来跟着我一起带你走进单片机的世界，用最通俗的语言来讲解什么是单片机，单片机能干什么。欢迎大家关注趣味硬件。

1、什么是单片机

专业术语来讲，单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、储存器以及各种输入输出接口的芯片，这样一快芯片就具有了计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。简单点来说，单片机就是一块集成芯片，它具有一些特殊功能，而他这些功能的实现需要我们使用者自己编写程序来完成。我们编程的目的就是控制这块芯片的各个引脚在不同的时间输出不同的电平（高电平或者底电平），进而控制与单片机各个引脚相连接的外围电路的电气状态。编程时我们可以选择C语言或者汇编语言。根据我的经验建议大家直接选用C语言，学习快，容易理解，语法简单。51单片机的实物如下，这只是一种封装形式。

51单片机

2、单片机能干什么

单片机是一种可通过编程控制的微处理器，单片机芯片自身不能单独运用于某项工程或产品上，他必须要靠外围数字器件或模拟器件的协调才可以发挥自身的强大功能，所以我们在学习单片机知识的同时不能仅仅学习单片机的一种芯片，还要循序渐进的学习他外围的数字及模拟芯片知识，还要学习它常用的外围电路的设计与调试方法等。

单片机属于控制类数字芯片，目前应用领域已经非常广泛，例举如下：

工业自动化：如数据采集、测控技术。

智能仪器仪表：如数字示波器、数字信号源、数字万用表、感应电流表等。

消费类电子产品：如洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、IC卡、汽车电子设备等。

通信方面：如调制解调器、程控交换技术、手机、小灵通等。

武器装备：如飞机军舰、坦克、导弹、航天飞机、鱼雷制导、智能武器等。

这些电子器件内部无一不用到单片机,而且大多数电器内部的主控芯片就是由一块单片机来控制的,可以说,凡是与控制或简单计算有关的电子设备都可以用单片机来实现,当然需要根据实际情况选择不同性能的单片机,如atmel, stc, pic, avr、凌阳、C8051及ARM等。因此,所学专业为自动化或与电子有关的理工科大学生,掌握单片机是最简单和基本的要求,如果大学四年,甚至七年、八年,你连单片机的知识都没有掌握,再别提更高级的CPLD, FPGA, DSP, ARM技术了,没有单片机知识做基本的支撑,学其他内容更是难于上青天。

51单片机开发板

3、如何学习单片机

很多单片机初学者问我的第一句话都是:怎样才能学好单片机?今天,我就结合我自己是如何开始学习单片机的,如何开始上手,又如何开始熟练等话题与大家分享。

我们现在用的比较多的是8051单片机,它的资料比较全,用的人也较多,市场也很大, 51单片机内部结构简单,非常适合初学者学习,建议初学者将51单片机作为入门级芯片。单片机属于硬件,开始的时候大家可以使用仿真软件来学习单片机,但是我可以肯定地告诉大家,使用仿真软件不是长久之计,只有把硬件摆在你面前,亲自操作它,才会有深 "刻的体会,也才能掌握它。单片机这门课是非常重视动手实践的,不能总是看书,但是也不能完全不看书,我们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,尤其是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,更让初学者感到不知所云、难以入门。简单地说,当我们使用单片机时,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,什么时候输出低, 由这些高、低变化的电平来控制外围电路,实现我们需要的各种功能。

关于实践，大家可以购买一款单片机开发学习板，不要求那种价钱很高，价格很贵的，对于初学者来说，你买的开发板上面有流水灯、数码管、独立键盘、矩阵键盘、AD和DA、液晶、蜂鸣器IIC总线，这些就差不多了。

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也可以自己购买一款开发板，这里推荐一下郭天祥的开发板，我就是从这个板子入门的，不是打广告哦，板子上的资源初学者远远足够了。有了开发板之后就需要多加练习，先学会怎么使用编程软件，调试软件，然后从最简单的流水灯实验开始，等你能让8个流水灯按照你的意思随意流动的时候，你已经入门了，你会发现这简直太有趣了，学习知识的同时又体验到无穷的乐趣。

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基于单片机和触控模块的3D无线射频鼠标的设计与实现

鼠标作为电脑的一基本部件。扮演着重要的角色。随着科技的进步和市场的需求。鼠标也经历着快速的发展。传统的鼠标无论是有线鼠标还是无线鼠标。由于采用控制原理的原因，或者受到线缆的约束，或者离不开对桌面等载体的依赖，适用场合和范围受到限制。因此，市场上急需一种适用于多种场合。能满足不同人群特殊功能需求的鼠标，此时。3D无线鼠标的概念应运而生。本文通过对运用MEMS加速度传感器。触控模块和凌阳单片机完成鼠标3D控制原理的阐述。以及对实验中实际操作的记录为现阶段多功能新型鼠标的制作提供参考依据。

1 3D无线鼠标的工作原理

无线射频鼠标总体分为发射模块(见图1)和接收模块(见图2)两个部分。发射部分模块集成在手持端，由使用者控制。接收模块与PC、笔记本等仪器相连。

图1 发射模块系统框图

发射模块主要由电阻式触摸屏、MEMS加速度传感器、16位凌阳单片机和nRF2401发射模块组成，主要功能是实现对手势运动趋势信息的采集和发送。其中触摸屏用于检测使用时坐标X、Y的变化，通过对X、Y变化趋势的分析，完成对鼠标移动轨迹的模拟。MEMS加速度传感器则用于感知使用者的动作，通过将这些动作定义为特殊指令。实现鼠标的特殊功能键。同时发射模块与接收模块之间通过2.4GHz无线收发一体芯片完成两者之问的无线通信。最终由接收端的USB驱动电路实现PC端的鼠标控制功能。

其中在通过对X、Y坐标变化，进行算法处理时，需要对操作过程中误差较大的坐标进行滤波，同时简化鼠标的移动方向。并通过固化匹配的方式，正确反映鼠标的整体的运动趋势。从而更好的完成对手势运动趋势的分析，实现鼠标的准确定位。

2 触屏检测装置与加速度传感器的硬件电路设计

在动作感应模块方面。采用鸭C2046作为四线电阻式触摸屏控制器。TSC2046以其低功耗和高速率等特性广泛应用于电池供电的小型手持设备。它与触摸屏连接的原理电路如图3所示。另一方面。采用型号为MXR9550的MEMS加速度传感器模块。它的体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成和实现智能化，其原理电路如图4所示，利用它来感知人的动作，如挥手、摆臂等，然后可以将不同的动作定义为特殊的功能，如实现演讲时PPT、PDF的翻页，关闭窗口，切换窗口等动作。

图3 TSC2046与触摸屏连接的硬件原理图

图4 MEMS加速度传感器原理电路

3系统流程设计

在发射端。当系统上电后，控制芯片会一直检测触摸屏和MEMS加速度传感器的状态。当滑动触摸屏或是摇动鼠标时，系统就会收到数据，同时凌阳单片机通过对这些数据的处理。就能判断出手指在触摸屏上移动的轨迹和是否摇动了鼠标。然后将这些动作定义为不同的指令。通过无线模块发射出去。程序流程如图5所示。

图5手持端程序流程图

在接收端，无线模块始终等待捕捉发射信号。在接收成功后。控制芯片根据接收到的不同指令，通过USB接口电路传送给电脑。完成鼠标动作。从而实现无线鼠标工作的整个过程。程序流程如图6所示。

图6接收端程序流程图

4 鼠标手势算法设计

由于每次采集的数据很多，其中有一小部分数据存在误差，如果不将这些误差数据过滤，肯定会影响鼠标的移动轨迹。如何得到准确的触摸屏数据。是优化鼠标移动轨迹的关键。因此，在程序设计中。提出了一种优化鼠标移动轨迹的算法。其大致思路如以下：①过滤鼠标移动动作。如图7(a)所示。这步将鼠标一连串移动动作中的小幅度波动动作给去掉，这一步是十分必要的;②限制鼠标移动方向，如图7(b)所示。对于简单的鼠标手势支持，只支持上下左右4个方向。就把其他方向的动作都归并到这4个方向中。一般就是比较一下上下方向和左右方向的差值，取大的那个作为最后的方向;③简化移动方向序列，如图7(c)所示。这步非常简单，原本是右右上上右上上的方向序列，简化后变成右上右上了;(多匹配动作序列，如图7(d)所示。这步是最困难的，表面是把夹杂在长距离移动动作中的短距离动作过滤掉。实际的做法是先把整个动作序列与一组预定义的动作序列匹配比较，如果匹配失败，就把这序列中最短幅度的动作过滤掉，再进行匹配，如此循环往复，直到最后匹配到为止。

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