【正文】 用戶：密碼：登錄關(guān)閉一位電子工程師經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)從51初學(xué)者到電子工程師 很多電子工程師在某個(gè)方面精深鉆研，成為某一個(gè)特殊領(lǐng)域的專家，從一開(kāi)始的養(yǎng)家糊口、慢慢小有收益、最后寶馬豪宅，也是有的；這些電子工程師可能沒(méi)有全面掌握這些知識(shí)，因?yàn)檫@些行業(yè)用不上，例如，液晶顯示器，很多行業(yè)就不需要；但是，對(duì)于一個(gè)初學(xué)者，我認(rèn)為，這個(gè)提綱是切合實(shí)際的，對(duì)于面向控制而言，已經(jīng)基本夠用了；對(duì)于初學(xué)者，全面地掌握這些知識(shí)是很有必要的，因?yàn)槟悴恢澜窈笮枰褂檬裁茨男┲R(shí)，而這些知識(shí)， 80%以上你會(huì)在今后的工作中使用上，因?yàn)檫@是都是最基本的。熟練掌握這些知識(shí)和應(yīng)用，根據(jù)不同的地區(qū)、行業(yè)和老板，月薪應(yīng)該可以在3000元～5000元之間，甚至更高。 其實(shí)，可能有些你用不上，但是知道了也沒(méi)有壞處；所謂書(shū)到用時(shí)方很少，又有謂藝不壓身。知識(shí)＝月薪＝年薪＝金錢＝香車寶馬＝…….. ，呵呵。 為什么要掌握這些知識(shí)？ 實(shí)際上，電子工程師就是將一堆器件搭在一起，注入思想（程序），完成原來(lái)的這些器件分離時(shí)無(wú)法完成的功能，做成一個(gè)成品。所需要的技能越高、功能越復(fù)雜、成本越低、市場(chǎng)上對(duì)相應(yīng)的東東的需求越大，就越成功。這就是電子工程師的自身的價(jià)值。從成本到產(chǎn)品售出，之間的差價(jià)就是企業(yè)的追求。作為企業(yè)的老板，是在市場(chǎng)上去尋找這樣的應(yīng)用；對(duì)電子工程師而言，是將老板提出的需求或者應(yīng)用按照一定的構(gòu)思原則（成本最低、可靠性最高、電路板最小、功能最強(qiáng)大等）在最短的時(shí)間內(nèi)完成。最短的時(shí)間，跟電子工程師的熟練程度、工作效率和工作時(shí)間直接有關(guān)。這就是電子工程師的價(jià)值。 將電子產(chǎn)品抽象成一個(gè)硬件的模型，大約有以下組成： 1) 輸入 2) 處理核心 3) 輸出 輸入基本上有以下的可能： 1) 鍵盤 2) 串行接口（RS232/485/can bus/以太網(wǎng)/USB） 3) 開(kāi)關(guān)量（TTL，電流環(huán)路，干接點(diǎn)） 4) 模擬量（4~20ma、 0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信號(hào)）） 輸出基本上有以下組成： 1) 串行接口（RS232/485/can bus/以太網(wǎng)/USB） 2) 開(kāi)關(guān)量（TTL、電流環(huán)路、干接點(diǎn)、功率驅(qū)動(dòng)） 3) 模擬量（4~20ma， 0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信號(hào)）） 4) LED顯示：發(fā)光管、八字 5) 液晶顯示器 6) 蜂鳴器 處理核心主要有： 1) 8位單片機(jī)，主要就是51系列 2) 32位arm單片機(jī)，主要有atmel和三星系列 51系列單片機(jī)現(xiàn)在看來(lái)，只能做一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，說(shuō)白了，這個(gè)芯片也就是做單一的一件事情，做多了，不如使用arm來(lái)做；還可以在arm上加一個(gè)操作系統(tǒng)，程序既可靠又容易編寫。 最近三星的arm受到追捧，價(jià)格便宜，以太網(wǎng)和USB的接口也有，周立功的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)也便宜，作為學(xué)習(xí)ARM的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是最好的；作為工業(yè)級(jí)的控制，是不是合適，在網(wǎng)友中有不同的看法和爭(zhēng)議。本公司使用atmel ARM91系列開(kāi)發(fā)的1個(gè)室外使用的產(chǎn)品，在北京室外使用，沒(méi)有任何的通風(fēng)和加熱的措施，從去年的5月份到現(xiàn)在，運(yùn)行情況良好。已經(jīng)有個(gè)成功應(yīng)用的案例。 但對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，應(yīng)該從51著手，一方面，51還是入門級(jí)的芯片，作為初學(xué)者練手還是比較好的，可以將以上的概念走一遍；很多特殊的單片機(jī)也是在51的核的基礎(chǔ)上增加了一些I/O和A/D、D/A；也為今后學(xué)習(xí)更高一級(jí)的單片機(jī)和ARM打下基礎(chǔ)。再說(shuō)了，哪個(gè)老板會(huì)將ARM級(jí)別的開(kāi)發(fā)放在連51也沒(méi)有學(xué)過(guò)的新手手中？ 在51上面去做復(fù)雜的并行擴(kuò)展是沒(méi)有必要的，比如，擴(kuò)展I/O口和A/D、D/A等等，可以直接買帶有A/D、D/A的單片機(jī)；或者直接使用ARM，它的I/O口線口多。可以使用I2C接口的芯片，擴(kuò)展I/O口和A/D、D/A，以及SPI接口擴(kuò)展LED顯示，例如：MAX7219等芯片。 市面上一些比較古老的書(shū)籍中還有一些并行擴(kuò)展的例子，如：RAM、EPROM、A/D、D/A等，我覺(jué)得已經(jīng)沒(méi)有必要去看了，知道歷史上有這些一回事就行了； 這些知識(shí)，是所有產(chǎn)品都具備的要素。所以要學(xué)，再具體應(yīng)用。 說(shuō)一個(gè)小的故事：野人獻(xiàn)曝。 從前，有一個(gè)農(nóng)民，冬天干了活后，休息曬太陽(yáng)。好舒服呀。 他想，這么舒服的享受，我要獻(xiàn)給國(guó)王，讓他也能得到享受。 于是他興沖沖地到了王宮，將他的寶貴經(jīng)驗(yàn)獻(xiàn)給了國(guó)王。 我現(xiàn)在就象這個(gè)農(nóng)民，把自己認(rèn)為很寶貴的經(jīng)驗(yàn)獻(xiàn)給大家。希望大家多提寶貴意見(jiàn)；拍板磚也可以，罵我也無(wú)所謂，呵呵，隨便。 第一課：51單片機(jī)最小系統(tǒng) 實(shí)際上，51單片機(jī)核心外圍電路是很簡(jiǎn)單的，一個(gè)單片機(jī)＋一個(gè)看門狗＋一個(gè)晶振＋2個(gè)磁片電容； 1. 單片機(jī)：atmel的89C51系列、winbond的78E52系列，還有philips的系列，都差不多；現(xiàn)在有一些有ISP（在線下載的），就更好用了； 2. 看門狗：種類很多，我常用的有max691/ca1161和DS1832等，具體看個(gè)人習(xí)慣、芯片工作電壓、封裝等。Max系列和DS系列，還有IMP公司的，種類很多，一般只需要有最基本的功能就可以了；原來(lái)我使用max691，但是max691比較貴，因?yàn)樗须姵厍袚Q功能，后來(lái)新設(shè)計(jì)電路板，就都采用ca1161了。 很早以前的電路設(shè)計(jì)中，現(xiàn)在可能還有人使用，使用一個(gè)電阻和一個(gè)電容達(dá)成的上電復(fù)位電路；但是，這樣的復(fù)位電路一個(gè)是不可靠，為什么不可靠，網(wǎng)絡(luò)上能找得到專門論述復(fù)位電路的文章；更重要的是，51系列的單片機(jī)比較容易受到干擾；沒(méi)有看門狗電路是不行的，當(dāng)程序跑飛時(shí)，回不來(lái)了，死在那里。 常規(guī)的做法是買一個(gè)專門的看門狗電路，完成復(fù)位電路和看門狗電路的功能。 這些芯片的資料很容易在網(wǎng)絡(luò)上找到，通常使用百度搜索就可以了；看見(jiàn)有PDF的字樣，就點(diǎn)擊下載；使用網(wǎng)際快車flashget下載也是最好的； 這些資料通常是pdf格式的文件，所以，還需要一個(gè)pdf的閱讀器。 百度網(wǎng)址網(wǎng)際快車下載網(wǎng)址PDF閱讀器下載網(wǎng)址實(shí)際上，有了百度和其它的搜索引擎，很方便下載到這些芯片的資料，比光盤還方便，不需要去到處找。 單片機(jī)和單片機(jī)抗干擾能力是不一樣的。如果你的產(chǎn)品是工作在干擾比較大的環(huán)境，可以試試選用不同品牌的單片機(jī)；原來(lái)我在一個(gè)光電所，做YAG激光治療機(jī)的控制部分，脈沖激光機(jī)的電源放電的時(shí)候，能量是很大的，在采取了所有能夠想到的光電隔離等措施之后，還是不行；后來(lái)，選用了intel的8031，就可以了。小聲的說(shuō)：當(dāng)時(shí)的philips的單片機(jī)抗干擾性能是最差的，可能跟Philips主要是用在民用領(lǐng)域有關(guān)。現(xiàn)在不知道怎么樣了，有人知道的話告訴我。 單片機(jī)的輸入輸出口線是最容易引進(jìn)干擾的地方；在嚴(yán)重干擾的情況下，需要將所有的口線光電隔離。 3. 晶振：，因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率；，看別人的電路板上用過(guò)，我也沒(méi)有用到。這2種晶振很容易買到，價(jià)錢跟12M的一樣。書(shū)上說(shuō)，12M的晶振也能得到9600的波特率，但是，實(shí)際用的時(shí)候，會(huì)每隔一段時(shí)間就出錯(cuò)一次，好像累積誤差一樣，比較奇怪。 即使你的單片機(jī)系統(tǒng)不使用RS232接口，也可以做一個(gè)Rs232，留著做測(cè)試，或者預(yù)留等等，沒(méi)有壞處。除非你的單片機(jī)系統(tǒng)的口線不夠用了。 4. 磁片電容：22pf～30pf，可以在有些書(shū)上找到什么晶振頻率對(duì)應(yīng)什么容量的磁片電容，但是，我都是隨便拿來(lái)使用，都沒(méi)有問(wèn)題；如果你用到了更高的頻率，最好還是找找資料看看。 參見(jiàn)以下電路圖： 如果你的單片機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有工作，檢查步驟如下： 1. 查看門狗的復(fù)位輸出，可能的話在電路板上加一個(gè)LED，下拉，這樣看起來(lái)就更方便；要是看門狗復(fù)位信號(hào)有，往下； 2. 查單片機(jī)，看看管腳有沒(méi)有問(wèn)題；一般編程器能夠?qū)⒊绦驅(qū)懭?，說(shuō)明單片機(jī)是好的；最好手頭上準(zhǔn)備一個(gè)驗(yàn)證過(guò)的單片機(jī)，內(nèi)部有一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，比如，在某個(gè)口線上輸出1個(gè)1秒占空比的方波等，可以使用萬(wàn)用表測(cè)量。 加一句：設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，要在關(guān)鍵的地方：電源、串口、看門狗的輸出和輸入、I/O口等加不同顏色的LED指示，便于調(diào)試；作為批量大的產(chǎn)品，可以去掉部分LED，一方面是降低成本、一方面是流程保密； 3. 再查磁片電容，有些瓷片電容質(zhì)量不行，干脆換了；順便說(shuō)一下，換器件最好使用吸錫帶，將焊盤內(nèi)的錫吸干凈，再將器件拔出，這樣不會(huì)損傷焊盤內(nèi)的過(guò)孔；再將新的瓷片電容焊接上去的時(shí)候，用萬(wàn)用表量量是好的再焊； 4. 最后只有換晶振了；切記要買好的晶振，有些品牌質(zhì)量比較好。 5. 以上按照以上步驟檢測(cè)時(shí)，將無(wú)關(guān)的外圍芯片去掉；因?yàn)橛幸恍┦峭鈬骷墓收蠈?dǎo)致單片機(jī)最小系統(tǒng)沒(méi)有工作。 我準(zhǔn)備寫的有以下幾課： 第二課 基本的芯片和分立器件 簡(jiǎn)述 74系列 CD4000系列 光耦與光電管 三極管 電容電阻 固態(tài)繼電器 繼電器 變壓器和三端穩(wěn)壓器 開(kāi)關(guān)電源芯片 封裝知識(shí)、芯片批號(hào)等 接插件 器件選購(gòu)的知識(shí) 第三課 數(shù)字量的輸入輸出 第四課 單片機(jī)的通訊接口 第五課 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件構(gòu)思 第六課 單片機(jī)程序的框架（匯編版本） 第七課 模擬量的輸入輸出 …… 各位多提寶貴意見(jiàn)。 保證實(shí)用。如果程序里面有一些例程，也是已經(jīng)經(jīng)過(guò)測(cè)試可以拿來(lái)就用的；實(shí)際上是我早年的一些產(chǎn)品的程序的一部分；不好意思，都是匯編的。 寫的時(shí)間只有周末會(huì)多一些，可以保證做到一周一課；盡量能夠提前，但是這要看看工作忙不忙了。 坊間有一些參考書(shū)，準(zhǔn)備今天上午到北京中發(fā)市場(chǎng)轉(zhuǎn)了一圈，我記得以下參考書(shū)目較好： 1. 周航慈：《單片機(jī)程序設(shè)計(jì)》 2. 徐涵芳：《MCS51單片機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》 3. 何立民：《……》 有了這些就基本夠用了；其它的很多都是資料的翻譯；如果英文不好，可以看看；英文好的話，可以不必了，省電錢買開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和編程器、開(kāi)發(fā)板什么的，需要什么資料直接下載PDF文件好了。 要想成為電子工程師，需要寬帶，在家里安裝包月的adsl或者長(zhǎng)寬，絕對(duì)值得。 實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)上什么都有了，就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，要好好利用。 網(wǎng)上自有黃金屋，網(wǎng)上自有顏如玉…… 第二課 基本的芯片和分立器件 簡(jiǎn)述 有必要對(duì)以下系列的芯片和分立器件進(jìn)行介紹。 除了單片機(jī)作為控制器的核心外，作為一個(gè)產(chǎn)品，由很多東西構(gòu)成；所以，在講系統(tǒng)之前，先將這些零零碎碎的東西一并交待。就好像一棟房子，有各種各樣的構(gòu)件組成，下面的這些東東就像磚瓦一樣，沒(méi)有不行。 74系列芯片 74系列的芯片的下載地址： 74系列的芯片是古老的一族，大部分的芯片現(xiàn)在均已不用了，但是，實(shí)際上，在目前的系統(tǒng)中，還能看到一些芯片，有些芯片現(xiàn)在還在系統(tǒng)中使用，例如： 7404 – 6個(gè)反相門 下載地址： 將輸入的TTL邏輯反相，如：01，10 7407 – 6個(gè)集電極開(kāi)路門 下載地址： 由于集電極開(kāi)路門可以外接高電壓，可以最高到DC30V，電流最大到39mA，通常我用它驅(qū)動(dòng)8字?jǐn)?shù)碼管和繼電器等大電流的負(fù)載；開(kāi)路門內(nèi)部結(jié)構(gòu)是達(dá)林頓管的，輸出的邏輯是正的； 與其類似的芯片是7406，只不過(guò)是反相開(kāi)路門。 74LS573與74LS373 – 8 數(shù)據(jù)鎖存器 74LS373下載地址： 74LS573下載地址： 引入幾個(gè)概念： 1. 真值表 參見(jiàn)74LS373的PDF的第2頁(yè)： Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Qo X X H Z 這個(gè)就是真值表，表示這個(gè)芯片在輸入和其它的情況下的輸出情況。 每個(gè)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)（datasheet）中都有真值表。 布爾邏輯比較簡(jiǎn)單，在此不贅述； 2. 高阻態(tài) 就是輸出既不是高電平，也不是低電平，而是高阻抗的狀態(tài)；在這種狀態(tài)下，可以多個(gè)芯片并聯(lián)輸出；但是，這些芯片中只能有一個(gè)處于非高阻態(tài)狀態(tài)，否則會(huì)將芯片燒毀； 高阻態(tài)的概念在RS232和RS422通訊中還可以用到。 3. 數(shù)據(jù)鎖存 當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時(shí)，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持； 這個(gè)概念在并行數(shù)據(jù)擴(kuò)展中經(jīng)常使用到。 4. 數(shù)據(jù)緩沖 加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具備數(shù)據(jù)緩沖的能力。 OE：output_enable，輸出使能； LE：latch_enable，數(shù)據(jù)鎖存使能，latch是鎖存的意思； Dn：第n路輸入數(shù)據(jù)； On：第n路輸出數(shù)據(jù)； 再看這個(gè)真值表，意思如下： 第四行：當(dāng)OE＝1