--  從51初學者到電子工程師 (初學者請看）

很多電子工程師在某個方面精深鉆研，成為某一個特殊領域的專家，從一開始的養家糊口、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有全面掌握這些知識，因為這些行業用不上，例如，液晶顯示器，很多行業就不需要；
但是，對于一個初學者，我認為，這個提綱是切合實際的，對于面向控制而言，已經基本夠用了；
對于初學者，全面地掌握這些知識是很有必要的，因為你不知道今后需要使用什么哪些知識，而這些知識， 
80%以上你會在今后的工作中使用上，因為這是都是最基本的。熟練掌握這些知識和應用，根據不同的地區、行業和老板，
月薪應該可以在3000元～5000元之間，甚至更高。



其實，可能有些你用不上，但是知道了也沒有壞處；所謂書到用時方很少，又有謂藝不壓身。知識＝月薪＝年薪＝金錢＝香車寶馬＝…….. ，
呵呵。



為什么要掌握這些知識？



實際上，電子工程師就是將一堆器件搭在一起，注入思想（程序），完成原來的這些器件分離時無法完成的功能，做成一個成品。
所需要的技能越高、功能越復雜、成本越低、市場上對相應的東東的需求越大，就越成功。這就是電子工程師的自身的價值。
從成本到產品售出，之間的差價就是企業的追求。作為企業的老板，是在市場上去尋找這樣的應用；對電子工程師而言，
是將老板提出的需求或者應用按照一定的構思原則（成本最低、可靠性最高、電路板最小、功能最強大等）在最短的時間內完成。
最短的時間，跟電子工程師的熟練程度、工作效率和工作時間直接有關。這就是電子工程師的價值。




將電子產品抽象成一個硬件的模型，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/USB）
3) 開關量（TTL，電流環路，干接點）
4) 模擬量（4~20ma、 0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信號））



輸出基本上有以下組成：



1) 串行接口（RS232/485/can bus/以太網/USB）
2) 開關量（TTL、電流環路、干接點、功率驅動）
3) 模擬量（4~20ma， 0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信號））
4) LED顯示：發光管、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，主要就是51系列
2) 32位arm單片機，主要有atmel和三星系列



51系列單片機現在看來，只能做一些簡單的應用，說白了，這個芯片也就是做單一的一件事情，做多了，不如使用arm來做；
還可以在arm上加一個操作系統，程序既可靠又容易編寫。



最近三星的arm受到追捧，價格便宜，以太網和USB的接口也有，周立功的開發系統也便宜，作為學習ARM的產品來說，應該是最好的；
作為工業級的控制，是不是合適，在網友中有不同的看法和爭議。本公司使用atmel ARM91系列開發的1個室外使用的產品，
在北京室外使用，沒有任何的通風和加熱的措施，從去年的5月份到現在，運行情況良好。已經有個成功應用的案例。



但對于初學者來說，應該從51著手，一方面，51還是入門級的芯片，作為初學者練手還是比較好的，可以將以上的概念走一遍；
很多特殊的單片機也是在51的核的基礎上增加了一些I/O和A/D、D/A；也為今后學習更高一級的單片機和ARM打下基礎。再說了，
哪個老板會將ARM級別的開發放在連51也沒有學過的新手手中？



在51上面去做復雜的并行擴展是沒有必要的，比如，擴展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；或者直接使用ARM，
它的I/O口線口多?？梢允褂肐2C接口的芯片，擴展I/O口和A/D、D/A，以及SPI接口擴展LED顯示，例如：MAX7219等芯片。



市面上一些比較古老的書籍中還有一些并行擴展的例子，如：RAM、EPROM、A/D、D/A等，我覺得已經沒有必要去看了，
知道歷史上有這些一回事就行了；



這些知識，是所有產品都具備的要素。所以要學，再具體應用。



說一個小的故事：野人獻曝。



從前，有一個農民，冬天干了活后，休息曬太陽。好舒服呀。
他想，這么舒服的享受，我要獻給國王，讓他也能得到享受。
于是他興沖沖地到了王宮，將他的寶貴經驗獻給了國王。



我現在就象這個農民，把自己認為很寶貴的經驗獻給大家。希望大家多提寶貴意見；拍板磚也可以，罵我也無所謂，呵呵，隨便。



第一課：51單片機最小系統



實際上，51單片機核心外圍電路是很簡單的，一個單片機＋一個看門狗＋一個晶振＋2個磁片電容；



1. 單片機：atmel的89C51系列、winbond的78E52系列，還有philips的系列，都差不多；現在有一些有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，具體看個人習慣、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；原來我使用max691，但是max691比較貴，因為它有電池切換功能，
后來新設計電路板，就都采用ca1161了。



很早以前的電路設計中，現在可能還有人使用，使用一個電阻和一個電容達成的上電復位電路；但是，這樣的復位電路一個是不可靠，
為什么不可靠，網絡上能找得到專門論述復位電路的文章；更重要的是，51系列的單片機比較容易受到干擾；沒有看門狗電路是不行的，
當程序跑飛時，回不來了，死在那里。



常規的做法是買一個專門的看門狗電路，完成復位電路和看門狗電路的功能。
這些芯片的資料很容易在網絡上找到，通常使用百度搜索就可以了；看見有PDF的字樣，就點擊下載；使用網際快車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pdf的閱讀器。



百度網址：http://www.baidu.com/



網際快車下載網址：http://www.skycn.com/soft/879.html



PDF閱讀器下載網址：http://www.chinapdf.com/download.htm



實際上，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。



單片機和單片機抗干擾能力是不一樣的。如果你的產品是工作在干擾比較大的環境，可以試試選用不同品牌的單片機；
原來我在一個光電所，做YAG激光治療機的控制部分，脈沖激光機的電源放電的時候，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，選用了intel的8031，就可以了。
小聲的說：當時的philips的單片機抗干擾性能是最差的，可能跟Philips主要是用在民用領域有關。
現在不知道怎么樣了，有人知道的話告訴我。



單片機的輸入輸出口線是最容易引進干擾的地方；在嚴重干擾的情況下，需要將所有的口線光電隔離。



3. 晶振：一般選用11.0592M，因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率；也可以使用36.864M，這個頻率是1.8432M的20倍，
看別人的電路板上用過，我也沒有用到。這2種晶振很容易買到，價錢跟12M的一樣。書上說，12M的晶振也能得到9600的波特率，
但是，實際用的時候，會每隔一段時間就出錯一次，好像累積誤差一樣，比較奇怪。



即使你的單片機系統不使用RS232接口，也可以做一個Rs232，留著做測試，或者預留等等，沒有壞處。除非你的單片機系統的口線不夠用了。


4. 磁片電容：22pf～30pf，可以在有些書上找到什么晶振頻率對應什么容量的磁片電容，但是，我都是隨便拿來使用，反正在11.0592M下，
都沒有問題；如果你用到了更高的頻率，最好還是找找資料看看。



參見以下電路圖：

如果你的單片機系統沒有工作，檢查步驟如下：



1. 查看門狗的復位輸出，可能的話在電路板上加一個LED，下拉，這樣看起來就更方便；要是看門狗復位信號有，往下；



2. 查單片機，看看管腳有沒有問題；一般編程器能夠將程序寫入，說明單片機是好的；最好手頭上準備一個驗證過的單片機，
內部有一個簡單的程序，比如，在某個口線上輸出1個1秒占空比的方波等，可以使用萬用表測量。



加一句：設計產品時，要在關鍵的地方：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，便于調試；
作為批量大的產品，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，有些瓷片電容質量不行，干脆換了；順便說一下，換器件最好使用吸錫帶，將焊盤內的錫吸干凈，再將器件拔出，
這樣不會損傷焊盤內的過孔；再將新的瓷片電容焊接上去的時候，用萬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，有些品牌質量比較好。



5. 以上按照以上步驟檢測時，將無關的外圍芯片去掉；因為有一些是外圍器件的故障導致單片機最小系統沒有工作。

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--  作者：華夏
--  發布時間：2004-9-15 16:15:08

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我準備寫的有以下幾課：

第二課 基本的芯片和分立器件
2.1 簡述
2.2 74系列
2.3 CD4000系列
2.4 光耦與光電管
2.5 三極管
2.6 電容電阻
2.7 固態繼電器
2.8 繼電器
2.9 變壓器和三端穩壓器
2.10 開關電源芯片
2.11 封裝知識、芯片批號等
2.12 接插件
2.13 器件選購的知識
第三課 數字量的輸入輸出
第四課 單片機的通訊接口
第五課 單片機系統設計的硬件構思
第六課 單片機程序的框架（匯編版本）
第七課 模擬量的輸入輸出
……
各位多提寶貴意見。
保證實用。如果程序里面有一些例程，也是已經經過測試可以拿來就用的；實際上是我早年的一些產品的程序的一部分；不好意思，
都是匯編的。
寫的時間只有周末會多一些，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，準備今天上午到北京中發市場轉了一圈，我記得以下參考書目較好：
1. 周航慈：《單片機程序設計》
2. 徐涵芳：《MCS-51單片機結構與設計》
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，省電錢買開發系統和編程器、
開發板什么的，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或者長寬，絕對值得。
實際上，網絡上什么都有了，就是一個網絡數據庫，要好好利用。
網上自有黃金屋，網上自有顏如玉……

第二課 基本的芯片和分立器件
2.1 簡述
有必要對以下系列的芯片和分立器件進行介紹。
除了單片機作為控制器的核心外，作為一個產品，由很多東西構成；所以，在講系統之前，先將這些零零碎碎的東西一并交待。
就好像一棟房子，有各種各樣的構件組成，下面的這些東東就像磚瓦一樣，沒有不行。

2.2 74系列芯片
74系列的芯片的下載地址：
http://www.dainau.com/TTLDATASHEET.htm
http://www.100y.com.tw/asp/class36_40.htm
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/default.htm

74系列的芯片是古老的一族，大部分的芯片現在均已不用了，但是，實際上，在目前的系統中，還能看到一些芯片，
有些芯片現在還在系統中使用，例如：

1、 7404 – 6個反相門

下載地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=125533
將輸入的TTL邏輯反相，如：0->1，1->0

2、 7407 – 6個集電極開路門

下載地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=125518
由于集電極開路門可以外接高電壓，可以最高到DC30V，電流最大到39mA，通常我用它驅動8字數碼管和繼電器等大電流的負載；
開路門內部結構是達林頓管的，輸出的邏輯是正的；
與其類似的芯片是7406，只不過是反相開路門。

3、 74LS573與74LS373 – 8 數據鎖存器