单片机学习指南:多思考多实践,从实验中发现与解决问题

实验前,我们首先必须简单搭建一个适合的单片机实验板,可以使用现成的学习板,也可以运用功能比较完善成熟的开发板,还可以使用Proteus仿真模拟。自己动手搭建电路,能让我们对单片机更加了解,充分锻炼了动手能力,对以后需要自己制作东西很有帮助。

单片机学习指南:多思考多实践,从实验中发现与解决问题

我们有三个主要选择:

建立自己的学习板;

购买成品开发板;

使用Proteus等仿真软件。

方案一非常适合动手能力强,想锻炼动手能力,时间又充裕的读者。自己动手搭建电路可以帮助我们更好的了解单片机,充分锻炼动手能力,对以后自己动手做东西很有帮助。也许你刚学单片机的时候手里拿着现成的开发板,想做个东西送给朋友或者异性表达一下心意的时候却发现自己不会焊接板子,真是尴尬。这种方案的缺点是:各种零散的元器件不太方便购买,不过如果能在淘宝上找到合适的卖家就好了;只适合刚开始搭建比较简单的电路,如果太复杂或者有一些不容易焊接的器件,那就很麻烦了;费时费力,容易出现一些棘手的问题,解决起来也比较困难,不过在解决问题的过程中,可以加深对单片机的理解。

如果你不擅长动手,没有太多的时间和精力自己搭建电路,或者自己搭建电路不方便(比如电路很复杂),那么可以选择方案2。我会介绍这个方案,特别是帮助你把购买的各种开发板和文章中的内容联系起来,比如如何看懂电路图。方案2可以让我们实际体验单片机的工作情况,省去了我们自己搭建电路的麻烦,非常适合初学者学习单片机编程。

对于只想对单片机有个简单的了解,不打算真正动手深入研究的读者,以及经济条件不好、不想花很多钱、不方便购买电子元器件的读者,可以选择方案3。对于比较复杂的系统的开发过程,也采用方案3。关于Proteus软件的使用,大家可以在网上找一些学习资料,这里只做简单的介绍。

我们可以根据不同的需求,灵活选择不同的解决方案,也可以同时实践三种解决方案。

仿真软件Proteus

无论你选择哪种方案,都建议你了解一下Proteus软件的使用。Proteus是一款EDA软件(EDA=电子设计自动化),常用于单片机等数字电路仿真。

什么是仿真?就是用电脑软件模拟一个实际的系统,利用电脑的运算和储存能力来协助开发者进行设计。广义上来说,这个系统可以是电路、机械结构,甚至是音乐、影音等等。

优势

仿真软件有什么好处?为什么要掌握Proteus?我举个不太恰当的例子,现在很多人在电脑上写一些文字材料,写的时候要经过很多次的修改调整,才满意最后打印出来。在修改的过程中,我们可以用电脑自由的进行排版、剪切、复制、粘贴等操作。如果用老式的打字机,直接把每个字都打印出来,或者直接手写,修改起来很不方便,很麻烦,还浪费很多纸张。

同样,在实际的项目中,我们开发一个产品往往需要进行很多次实验,经过不断的测试和修改,才能最终做出符合要求的产品。如果每次都修改实际的电路等元器件,也会导致效率低下、修改麻烦、浪费时间和资源等。仿真软件也有一些好处,比如Proteus中有很多虚拟仪器,比如示波器、逻辑分析仪、计数器、信号发生器等,这些仪器有些很贵,我们往往不容易接触到,但在仿真软件中,我们却可以很方便地使用它们。

另外在Proteus中,调试单片机程序也是非常方便的,我们可以很方便的查看到单片机内部存储器中存储的数据,大大方便了我们对程序的调试,在实际电路中,想要直接查看单片机内部的具体情况,是非常麻烦的。

缺点

但是模拟也有它的缺点,就拿上面的例子来说,在电脑上编辑文本,虽然编辑器非常好用,但和纸张相比还是有局限性的,不容易直接看到文本打印在纸上的效果,也不能像在纸上一样用笔随意圈出、批注。

同样,在电路仿真中,对于单片机等数字电路,仿真结果通常与实际情况一致;但对于一些复杂电路,特别是模拟电路,计算机软件仿真很难与真实电路相同。因此,仿真只是一种辅助设计,通常需要实际搭建电路进行验证。所以,如果条件允许,最好自己搭建电路,将软件仿真与实际电路结合起来进行学习。

总结

总体来说,如果条件允许的话,我的建议是这样的。

一开始,我们需要自己动手搭建简单的电路,加强对单片机的理解;

后面学习了一些单片机外设,电路连接比较多,自己搭建比较费时间,而且容易接触不良,可以选择成品好的单片机开发板来学习。

当我们的程序出现问题需要调试的时候,或者后面我们可能要自己设计制作一些作品的时候,电路在设计过程中可能需要修改很多次,这时候利用仿真软件进行分析,并结合实际的电路实验会是一个不错的选择。

最后,不管你使用哪种方案,都有各自的使用技巧和方法,各有各的优势和侧重点,你可以根据自己的实际需求进行选择。

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