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从本文开始进入单片机入门篇的学习。入门篇主要介绍各种单片机基础知识概念。
入门篇阅读建议：根据个人已经掌握的知识，有重点的去读。如果介绍到你已经学过的知识，你只需要简单阅读一下，或者直接跳过。如果看后面的文章感觉有些知识掌握的还不好，可以在回来看入门篇相关的介绍。
数字的发明
很久以前，人类发明了数字。自此，人类社会发生了巨大的变化。有了数字，人们解决了很多问题。在数字的帮助下，人们学会了度量和计算，人们发明了温度计，发明了钟表，发明了直尺，发明了算盘……生活中原本模糊的概念，变的不再模糊，而是十分精确。
电的广泛应用和各种电子器件的发明
1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。第二次工业革命爆发了。在这次工业革命中，电力得到了广泛的应用。
之后人们发明了各种电子元器件，特别是电子管、晶体管以及后来集成电路的发明对人类社会产生了巨大的影响。图中给大家展示了一些常见的集成电路芯片。
计算机的发明
有句话说，懒人推动社会进步。这句话是有一定道理的。在科技不断发展的过程中，一方面，人们希望制造出一种机器，能帮助我们完成处理现实世界中的各种问题，让我们从重复而繁重的脑力劳动中解放出来；另一方面，往往是在军事上，由于种种原因需要在较短的时间内，完成一些像炮弹轨道计算，密码破译之类的任务，而人类的数字运算能力往往远达不到要求。
最初人们发明了算盘之类的计算工具，又有人发明了一些机械式计算机，通过齿轮传动等原理进行运算。而后，在电子技术飞速发展的情况下，人们发明了电子计算机。早期电子计算机采用大量电子管，十分庞大，需要消耗很多电量，操作也非常复杂。如1946年发明的“埃尼阿克”电子计算机，占地面积170平方米，重达30吨，耗电量高达150千瓦，而运算能力却远不及今天智能手机的CPU，尽管如此，它已经比当时的继电器计算机快一千倍。而随着晶体管、集成电路的出现，计算机技术以惊人的速度发展着，到今天各种计算机设备随处可见，甚至我们很多人每天的生活和工作都已经离不开计算机。
帕斯卡和他的齿轮式加法器
数字计算机发明之前，电子计算机都是模拟计算机。模拟计算机通过内部电子器件的电压、电流大小等来表示一个数字或物理量，进行处理。这种计算机处理问题的精度差，而且结构复杂，也很容易受外界干扰。于是后来人们发明了数字计算机。数字计算机把外界的各种信息转换成数字，然后对数字进行运算，最终得到一个确定的结果。我们人类使用的数字一般为十进制，这是因为我们有十个手指。但是由于很多电子器件都只有两种确定的状态，比如开关的开和关，灯的亮和灭，于是数字计算机使用的是二进制的数字，通过控制器件的开和关来表示数字“1”和“0”，实现各种功能。由于它没有模拟计算机的那些缺陷，发展十分迅速，成为今天计算机的主流。
单片机的发明
在计算机发展的同时，另一种大家相对陌生的东西也在悄悄发展着。在1971年，全球第一个计算机微处理器4004由美国Intel公司推出的同时，一种称之为单片机的技术也逐渐发展并得到广泛应用。单片机全称单片微型计算机，又称为微型控制器，英文名MCU(Micro Control Unit)，可以理解为精简版的计算机。单片机相当于将计算机中的各个主要部件，CPU、存储器、IO口、中断系统等封装在一个集成电路芯片中。初学者或许对这些名词很陌生，但是不需要担心，关于他们分别是什么，后面会给大家介绍。下面是一些现在常见的单片机。
从左往右，1、2为51单片机，3、4为AVR单片机，5、6、7为MSP430单片机
为什么要发明单片机呢？这个很好理解。俗话说，杀鸡焉用牛刀。生活中有很多事情不很复杂，并不需要计算机那么庞大的机器来处理，于是我们只需要用精简版的计算机——即单片机来完成任务就好了。
单片机的特点
比起大家熟悉的计算机，单片机的配置可就差多了，简直是低的难以想象。我们常用的笔记本电脑CPU处理速度可以达到2GHz以上，还是双核四核甚至更高级，但是拿一款常见的单片机（STC89C52RC，我们即将以这款单片机开始来进行学习）来对比，它的最高处理速度只有几十MHz（其中1GHz = 1000MHz）；笔记本电脑硬盘动辄几百GB乃至几TB，而单片机中相当于硬盘的ROM只有几到几十KB（1TB = 1024GB，1GB = 1024MB，1MB = 1024KB，1KB = 1024B）；主流笔记本的内存普遍都有几个GB，单片机中相当于内存的RAM只有可怜的几十字节（即单位B）。但是大家千万不要小瞧这么“低端”的单片机，只要给它写进程序，足以控制一台我们经常看到的所谓“智能洗衣机”之类的电器。而且学习了单片机，也会让你对计算机有更深入的了解。
到现在为止，相信大家对单片机已经有了一个基本概念，但是我们为什么要学习单片机呢？我们需要找到爱上单片机的一万个理由。
单片机在实际中的应用
单片机在生活中应用非常广泛。各种家电，如洗衣机，电冰箱，电饭煲，电子称，等等，往往会称自己的产品是高科技、全自动、微电脑控制的智能产品……对于没有接触过单片机之类器件的人来说，会感觉真的是很难想象的高科技。而当你学会单片机之后，你的想法就完全不一样了。你可能只是淡淡一笑，然后暗暗的想，人家用的什么单片机？怎么写的程序？要不改天也来自制一个类似的玩玩？当然我并不否认单片机是高科技，我这里也不是有意要冒犯家电厂商，请大家理解o(╯□╰)o。
很多数码产品，像手机，单反，摄像机，一些MP3播放器，包括电脑中的硬盘等零部件往往都用到了单片机。极大丰富了我们的业余生活。
路边各种广告牌，尤其到了晚上的时候，总会发出耀眼的光芒，而那些广告牌，很多都是用单片机来控制的。
单片机在医用设备领域的用途也相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。这些单片机不分昼夜的辛苦工作着，帮助医生们创造一次又一次救死扶伤的奇迹。
汽车甚至飞机的很多部件，也使用了很多单片机来执行各种不同的艰巨任务。单片机为我们的出行保驾护航。
单片机在工业上的应用也相当广泛。流水线上装配各种产品，都离不开单片机的控制，各种数据采集、智能化控制、警报系统等，很多都是以单片机为核心的。
单片机在我们身边的应用
知道了很多单片机的应用，但是似乎和我们的生活并没有什么直接联系。但是事实并非如此。下面我就给大家举些例子。
我小的时候，和很多人一样，特别喜欢玩具车。看到商场上有卖遥控车的，特别想要，但是当时家里条件不好，所以最终还是没买成。我后来也想过自己做个遥控车，但是无奈感觉太难了，始终没有做出来。后来上大学，我接触到了单片机，发现单片机实在太强大了。也是因为兴趣，在几个星期的时间内，我就很轻松做成了一个遥控车。
宿舍常常有人不记得带钥匙，或者出去有事带钥匙不方便，比如说去打篮球。然后几个人一起回来，大眼瞪小眼，都没拿钥匙，门都开不了，只好求助楼管。于是我在宿舍门上装了一个电子密码锁，门外是按键和指示灯，门里面是单片机和电机，电机通过细线可以把门打开。你可能会担心安全问题，实际上完全不用担心。我们的密码锁，只有在单片机工作正常、且输入密码正确的情况下，才会启动电机开门。密码可以任意修改，只要你愿意，可以输入几百位的密码。当然也完全没这必要。连续三次输入密码错误，还会亮起红灯锁定，禁止再次尝试输入密码，要等几分钟才能解锁。所以想把密码试出来也是不太现实的。如果不幸单片机没电了，或者密码锁坏了，也不用担心。它的工作原理决定了，那种情况下，只是不能输入密码开门了，门完全不可能自己被电机打开。所以安全性是毋庸置疑的。
我制作的遥控密码门锁
我制作的遥控密码门锁
早上如果起得比较早，常常会起不来，参考网上的方案，我设计了一种闹钟，能模拟早晨太阳升起，室内逐渐变亮的过程，在闹铃之前半小时，会慢慢的点亮照明灯。然后由于光线的原因，人就会慢慢醒来。如果到了定时时间，人还没起来按开关确认已经起床，闹铃就开始响。并且可以把开关设置在离床比较远的地方，只有起来才能关闹铃，以免错过起床时间又睡过去了。
类似的小制作还有很多。比如有人制作的“表白神器”心型点阵，是送心仪女生的必备佳品。还有各种非常漂亮的时钟，数码相框，电子蜡烛，光立方等。也有国外牛人，用单片机制作出了各种有趣的小玩意，甚至有用单片机制作的简易电子书阅读器。爱好航模、机器人的读者也可以用单片机去制作这些东西，后期也会对单片机的机电控制进行一些初步讲解。在最后还会介绍几个项目实例，有兴趣的读者也可以试着做一做。单片机就如同“小强”一样无处不在，给我们的生活带来了巨大的影响……
作者：jzj1993
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来源：简书
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