单片机是什么?
也许你听的耳朵已经起了茧,无数的书无数的人告诉我们,单片机其实跟我们的电脑是一样的,只不过它简单很多!——可以说这样的话是废话:我最初就不知道其实我们的电脑是什么,我除了知道可以用它打字,看电影,听音乐.......
我们前面简单介绍了什么是数字(电路)。在解释单片机是什么以前,我来举一个大家都很熟悉的例子——笔算。中国人很小都懂得了 小九九,因此我们的小学生可以在纸上运算多位乘除。请回顾一下你 运算 34 * 45 的过程。“45 20,留0 进2, 35 15 加2 17 留7 进1......”我们把这些过程用笔记录在纸上。请想象一下,如果不给你纸和笔,并假设你尚未能做到用脑袋记住几个中间值(虽然这个例子来看并不复杂,是可以记住的。)。在这种情况下,你是没有办法进行下去的。因为,你损失了很多 中间结果。单片机(或者说 我们的电脑 ,以及任何的数字系统)在进行运算的时候(其实很多数据的处理过程都可以看成 运算)。它也需要记录中间结果和存放数据。所以我们需要存储器,存储器是什么?粗糙的说,存储器就是一系列有序的电子开关单元。它们每一个人只记得0 或者1.当它们集合在一起的时候,它们就可以计数了。
比方我们前面说的 红绿灯。它有三个电子开关单元。每个人只知道0和1,但当它们组合起来的时候,它们就可以表达几种状态。从000 到111,0到7,共8 个数字。有了存储器以后,我们当然还少不了运算单元,当然,它没我们厉害,它不知道小九九,它只知道加法。但是不要紧,在我们的策划和安排下,加法也可以完成 小九九 完成的乘法。接下来还有什么呢?前边说了,红绿灯,如果我们要让外部世界知道我们处在什么状态,我们还必须通过明确的 0 和1 展现出来,这时候可以通过灯亮和灯灭,或者只是 一个 高低电位,所谓高低电位 就是 0 和 1.
有的时候,我们还需要知道外边的人要告诉我们什么,我们也是通过读取它的0 和1 来理解——当然这个的具体操作稍微有点复杂,暂且不说,你只要知道,它了解外部世界也是通过判断0 和1 状态就可以了。__它们通常是可以做到一起的,就是说,既可以向外部世界展现自己的状态,也可以读取外部世界的状态,就好像公司的前台小姐,外边有人来访了,她会打电话告诉我们,而我们请来人在那里会见,也是通过前台小姐。现在我们给它起一个名字,叫 通用输出输入口,英文就是input/output,也就是I/O。你以后会经常看到这个名词,现在你知道其实它是什么了吧?
我们回顾一下,这一段看起来会很像你在教科书上看到的内容:它是由 运算器 存储器 输入输出系统 (还有我没有说的 控制器 )组成的一个完成数字逻辑处理运算的 数字系统。
我换个白菜点的说法: 运算器就是我们的小九九,存储器就是我们写在纸上的那些 "留0 进2“,输入 就是我们听到别人要我们运算 34 *45 ,输出就是我们在纸上算出来的......1530.(算错了请原谅我。),所谓的”数字逻辑处理运算”,在这里,其实就是 笔算 两位乘法。一个完整的单片机系统还有很多别的东西,比如说 控制器。但是我觉得这些东西没有必要每个人都 全部齐刷刷说一遍,我只想把最基本的概念说清楚,让没有接触过的人知道怎么回事就好了——至于懂的人,就算我不说他也知道,或者不知道也不影响他的编程过程。
单片机能做什么?其实我觉得我已经说完了。不过我还是再说得明白一点。我们现在已经知道单片机能够靠 传输 3 6 5 这三个数字来控制红绿灯交替闪烁了。可是,这怎么看都不像我们的电脑啊——是啊,警察叔叔以前没事干自己举着三色旗子当交通灯使,现在也没见他搬着个大电脑往马路上站......
红绿灯只是一个极其简单的例子,通过它,我想告诉你的是,数字通过编码,是可以表达信息的!比如说,3 表示 红灯亮.......那我们一天到晚网上追美剧又是咋回事呢?首先我要告诉你的是,我们看到的显示器,其实是一个一个很密很密的点(玩过早期图形编程软件,比如 LOGO 语言 的童鞋一定见过一格一格难看到死不偿命那种图像.......)。它们有三种基本色,也就是三原色,通过三种颜色的不同搭配(这事情比红绿灯复杂了,但是基本是一样的。)
这个过程很复杂,我也是一知半解,听着若有不对,敬请指教!我们知道任何颜色可以由三原色搭配而成,期间,各种颜色的比例搭配不同,可以配出千差万别的颜色。所以,我们把三种基本色的强烈程度从大到小,依次编号,编多少呢?那就0 到255 吧?为啥呢?以后告诉你。然后每个点我们就可以根据不同的着色要求搭配以不同的数值,比如说 255:255:255......(这个颜色一定很难看!)
所以,如果我们要用单片机显示一幅画面,我们只要把画面上等分成N 个格子,每个格子涂以不一样的颜色,是不是就可以显示出图像啊?那怎么着以不一样的颜色呢?嘿嘿,那就给它三个数不就结了。比如难看到死的255:255:255......
不仅图像如此,声音也是这样——但是基于我五音不全,没什么音乐细胞,这么专业的问题就交给度娘吧......一句话:因为我们给数据以特定的编码方式,并以特定的方式解码,因此我们得以存储,再现物理世界的信息,包括文字图像,声音......
由此,我们的单片机可以存储,再现,乃至控制和改变这个真实的物理世界,现在知道它有多厉害了吧.......