最基础｜如何成为单片机工程师

单片机的应用开发既包括硬件的开发，也包括软件的开发，两者密切相关，开发者需要对单片机的内部结构非常了解。单片机的开发应用还涉及到硬件扩展接口和各类传感器，更重要的是必须尽可能地了解项目需求中适合单片机完成的控制项目以及控制过程。
掌握单片机的应用开发需要一个过程。首先必须掌握数字电路和模拟电路方面的知识，还必须学习单片机原理、硬件结构、扩展接口和编程语言。初次开发时由于没经验，可能要经过多次反复才能完成项目。这时，你会得到较大的收获和积累，表现在以下几个方面：硬件设计方面的积累、软件设计方面的积累、设计经验方面的积累等。硬件开发是单片机应用开发的基础，软件开发是建立在硬件之上，软硬件设计的巧妙结合是项目开发成功的关键。
一、软件工具
1. KeilμVision4
Keil是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机软件开发系统，Keil提供了包括编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。可以使用C语言，也可以使用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

Keil uVision4 启动画面
2. Proteus仿真软件
Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus启动画面
Proteus软件已有20多年的历史，在国外应用较为普遍，近年来Proteus软件被引入国内。在单片机教学和学习中采用Proteus软件，可使单片机的学习过程变得直观形象，可以直接在基于原理图的虚拟模型上进行编程，并实现源代码级的程序仿真调试，如有显示及输出，还能看到程序运行后的输出效果，配合各种虚拟仪表来展现整个单片机系统的运行过程，方便快捷，仿真准确，是单片机入门学习的良好工具。
3. Altium Designer
Altium Designer 是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，是现在主流的电子线路版图设计软件。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

Altium Designer 6.0启动画面
二、硬件工具

1.面包板
面包板的表面有规则排列的供插装元器件的插孔，在面包板中间有一条中心分隔槽把它分成上、下两个部分。上半部分每列5个插孔之间是导通的，下半部分每列5个插孔之间也是导通的。而上、下部分插孔之间不导通。

面包板连接示意图
2.洞洞板
元器件插在洞洞板的一面，元器件管脚穿过万用板上的过孔，在万用板另一面使用电烙铁焊接管脚与万用板上的焊盘，然后焊接导线并通过导线实现元器件之间的电气连接。元器件一般都安装在万用板的同一面，导线可以焊接在万用板的任意一面。

洞洞板焊接效果图
3. 焊接工具
在进行单片机实验过程中，电路板的制作和焊接时不可避免的过程，元器件焊接时非常重要的一个环节，焊接质量将直接影响到电路工作的可靠性。因此，焊接技术是从事电类工作者的基本功，更是一名单片机系统工程师的必备技能。常用焊接工具如下图所示。

常用焊接工具
知识扩展： 单片机的封装
封装（Package）是把集成电路装配为芯片最终产品的过程，就是把Foundry生产出来的集成电路裸片（Die）放在一块起到承载作用的基板上，把管脚引出来，然后固定包装成为一个整体。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。
一、单片机常用的封装类型
元件封装（Footprint）或称为元件外形名称，其功能是提供电路板设计用，换言之，元件封装就是电路板的元件。AT89S52单片机具有多种封装形式，包括PDIP40、PLCC44和TQFP40封装形式，其中PDIP40（PDIP Plastic Dual In-Line Package）译为塑料双列直插式封装，芯片封装的形式之一，可以很方便的使用面包板来组成电路。

PDIP封装的单片机
PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)，带引线的塑料芯片载体，表面贴装型封装之一，外形呈正方形，32脚封装，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，是塑料制品，外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点。PLCC封装的单片机通常需要插座才能方便的焊接，图2-2为PLCC封装单片机外形、相应的插座及芯片起拔器。

PLCC封装的单片机、插座及起拔器
TQFP(thin quad flat package，即薄塑封四角扁平封装)薄四方扁平封装低成本，低高度引线框封装方案。

TQFP封装的单片机