2022年电子工程师所需技能 .pdf
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1、第一部分:硬件知识一、 数字信号1、 TTL 和带缓冲的 TTL信号2、 RS232和定义3、 RS485/422(平衡信号)4、 干接点信号二、 模拟信号视频1、 非平衡信号2、 平衡信号三、 芯片1、 封装2、 7407 3、 7404 4、 7400 5、 74LS573 6、 ULN2003 7、 74LS244 8、 74LS240 9、 74LS245 10、 74LS138/238 11、 CPLD(EPM7128) 12、 1161 13、 max691 14、 max485/75176 15、 mc1489 16、 mc1488 17、 ICL232/max232 18、 8
2、9C51 四、 分立器件1、 封装2、 电阻:功耗和容值3、 电容1) 独石电容2) 瓷片电容3) 电解电容4、 电感5、 电源转换模块6、 接线端子7、 LED发光管8、 8 字(共阳和共阴)9、 三极管 2N5551 10、 蜂鸣器五、 单片机最小系统1、 单片机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 37 页 - - - - - - - - - 2、 看门狗和上电复位电路3、 晶振和瓷片电容六、 串行接口芯片1、 eeprom 2、 串行 I/O 接口芯片3
3、、 串行 AD 、DA 4、 串行 LED驱动、 max7129 七、 电源设计1、 开关电源:器件的选择2、 线性电源:1) 变压器2) 桥3) 电解电容3、 电源的保护1) 桥的保护2) 单二极管保护八、 维修1、 电源2、 看门狗3、 信号九、 设计思路1、 电源:电压和电流2、 接口:串口、开关量输入、开关量输出3、 开关量信号输出调理1) TTL 继电器2) TTL 继电器(反向逻辑)3) TTL 固态继电器4) TTL LED (8字)5) 继电器 继电器6) 继电器 固态继电器4、 开关量信号输入调理1) 干接点 光耦2) TTL 光耦5、 CPU处理能力的考虑6、 成为产品的考
4、虑:1) 电路板外形:大小尺寸、异形、连接器、空间体积2) 电路板模块化设计3) 成本分析4) 器件的冗余度1. 电阻的功耗2. 电容的耐压值等5) 机箱6) 电源的选择7) 模块化设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 37 页 - - - - - - - - - 8) 成本核算1. 如何计算电路板的成本?2. 如何降低成本?选用功能满足价格便宜的器件十、 思考题1、 如何检测和指示 RS422信号2、 如何检测和指示 RS232信号3、 设计一个 4 位
5、8 字的显示板1) 电源: DC12 2) 接口: RS232 3) 4 位 3”8 字(连在一起)4) 亮度检测5) 二级调光4、 设计一个 33 位 1”8 字的显示板1) 电源: DC5V 2) 接口: RS232 3) 3 排 11 位 8 字,分 4 个、3 个、4 个 3 组,带行与行之间带间隔4) 单片机最小系统5) 译码逻辑6) 显示驱动和驱动器件5、 设计一个 PCL725和 MOXA C168P 的接口板1) 电源: DC5V 2) 接口: PCL725/MOXA 8 个 RS232 1. PCL725,直立 DB37 ,孔2. MOXA C168P ,DB62弯3) 开关
6、量输出信号调理: 6 个固态继电器和8 个继电器,可以被任何一路信号控制和驱动,接口:固态继电器5.08 直立,继电器 3.81 直立4) 开关量输入调理:干接点闭合为1 或 0 可选,接口: 3.81 直立5) RS232 调理:1. LED 指示2. 前 4 路 RS232全信号,后 4 路只需要 TX 、RX 、0 3. 无需光电隔离4. 接口形式: DB9 (针)直立第二部分:软件知识一、 汇编语言二、 C51 该部分可以从市场上买到的N种开发板上学到,至于第一部分,需要人来带吧。为什么要掌握这些知识?实际上,电子工程师就是将一堆器件搭在一起,注入思想(程序),完成原来的这些器件分离时
7、无法完成的功能, 做成一个成品。 所需要的技能越高、 功能越复杂、成本越低、 市场上对相应的东东的需求越大,就越成功。 这就是电子工程师的自身的价值。从成本到产品售出,之间的差价就是企业的追求。作为企业的老板,是在名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 37 页 - - - - - - - - - 市场上去寻找这样的应用; 对电子工程师而言, 是将老板提出的需求或者应用按照一定的构思原则(成本最低、可靠性最高、电路板最小、功能最强大等)在最短的时间内完成。 最短的
8、时间, 跟电子工程师的熟练程度、 工作效率和工作时间直接有关。这就是电子工程师的价值。将电子产品抽象成一个硬件的模型,大约有以下组成:1) 输入2) 处理核心3) 输出输入基本上有以下的可能:1) 键盘2) 串行接口( RS232/485/can bus/ 以太网 /USB )3) 开关量( TTL,电流环路,干接点)4) 模拟量( 420ma 、 010ma、05V (平衡和非平衡信号)输出基本上有以下组成:1) 串行接口( RS232/485/can bus/ 以太网 /USB )2) 开关量( TTL、电流环路、干接点、功率驱动)3) 模拟量( 420ma , 010ma,05V (平衡
9、和非平衡信号)4) LED 显示:发光管、八字5) 液晶显示器6) 蜂鸣器处理核心主要有:1) 8 位单片机,主要就是51 系列2) 32 位 arm单片机,主要有 atmel 和三星系列51 系列单片机现在看来,只能做一些简单的应用,说白了,这个芯片也就是做单一的一件事情,做多了,不如使用arm来做;还可以在 arm上加一个操作系统,程序既可靠又容易编写。最近三星的 arm 受到追捧,价格便宜, 以太网和 USB的接口也有, 周立功的开发系统也便宜,作为学习 ARM 的产品来说,应该是最好的;作为工业级的控制,是不是合适,在网友中有不同的看法和争议。本公司使用atmel ARM91 系列开发
10、的1个室外使用的产品, 在北京室外使用, 没有任何的通风和加热的措施,从去年的5 月份到现在,运行情况良好。已经有个成功应用的案例。但对于初学者来说,应该从51 着手,一方面, 51 还是入门级的芯片,作为初学者练手还是比较好的,可以将以上的概念走一遍;很多特殊的单片机也是在51的核的基础上增加了一些I/O 和 A/D、D/A;也为今后学习更高一级的单片机和ARM 打下基础。再说了,哪个老板会将ARM 级别的开发放在连51 也没有学过的新手手中?在 51 上面去做复杂的并行扩展是没有必要的,比如,扩展I/O 口和 A/D、D/A等等,名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
11、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 37 页 - - - - - - - - - 可以直接买带有A/D、D/A 的单片机;或者直接使用ARM ,它的 I/O 口线口多。可以使用 I2C 接口的芯片,扩展I/O 口和 A/D、D/A,以及 SPI 接口扩展 LED显示,例如:MAX7219 等芯片。市面上一些比较古老的书籍中还有一些并行扩展的例子,如:RAM 、EPROM、A/D、D/A 等,我觉得已经没有必要去看了,知道历史上有这些一回事就行了;这知识,是所有产品都具备的要素。所以要学,再具体应用。说一个小的故事:野人
12、献曝。从前,有一个农民,冬天干了活后,休息晒太阳。好舒服呀。他想,这么舒服的享受,我要献给国王,让他也能得到享受。于是他兴冲冲地到了王宫,将他的宝贵经验献给了国王。我现在就象这个农民, 把自己认为很宝贵的经验献给大家。希望大家多提宝贵意见;拍板砖也可以,骂我也无所谓,呵呵,随便。第一课: 51单片机最小系统实际上, 51 单片机核心外围电路是很简单的,一个单片机一个看门狗一个晶振2 个磁片电容;1. 单片机:atmel 的 89C51系列、winbond 的 78E52系列,还有 philips的系列,都差不多;现在有一些有ISP(在线下载的),就更好用了;2. 看门狗:种类很多, 我常用的有
13、 max691/ca1161和 DS1832等,具体看个人习惯、芯片工作电压、封装等。Max系列和 DS系列,还有 IMP公司的,种类很多,一般只需要有最基本的功能就可以了;原来我使用 max691 , 但是 max691比较贵,因为它有电池切换功能,后来新设计电路板,就都采用ca1161 了。很早以前的电路设计中, 现在可能还有人使用, 使用一个电阻和一个电容达成的上电复位电路;但是,这样的复位电路一个是不可靠,为什么不可靠,网络上能找得到专门论述复位电路的文章;更重要的是,51 系列的单片机比较容易受到干扰;没有看门狗电路是不行的,当程序跑飞时,回不来了,死在那里。常规的做法是买一个专门的
14、看门狗电路,完成复位电路和看门狗电路的功能。这些芯片的资料很容易在网络上找到,通常使用百度搜索就可以了;看见有PDF的字样,就点击下载;使用网际快车flashget下载也是最好的;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 37 页 - - - - - - - - - 这些资料通常是 pdf 格式的文件,所以,还需要一个pdf 的阅读器。百度网址: http:/ 网际快车下载网址: http:/ PDF阅读器下载网址: http:/ 实际上,有了百度和其它的搜索引擎,
15、很方便下载到这些芯片的资料,比光盘还方便,不需要去到处找。单片机和单片机抗干扰能力是不一样的。如果你的产品是工作在干扰比较大的环境,可以试试选用不同品牌的单片机;原来我在一个光电所, 做 YAG 激光治疗机的控制部分, 脉冲激光机的电源放电的时候,能量是很大的, 在采取了所有能够想到的光电隔离等措施之后,还是不行;后来,选用了intel的 8031,就可以了。小声的说:当时的 philips的单片机抗干扰性能是最差的, 可能跟 Philips主要是用在民用领域有关。现在不知道怎么样了,有人知道的话告诉我。单片机的输入输出口线是最容易引进干扰的地方;在严重干扰的情况下, 需要将所有的口线光电隔离
16、。3. 晶振:一般选用11.0592M,因为可以准确地得到9600 波特率和 19200 波特率;也可以使用36.864M,这个频率是1.8432M 的 20 倍,看别人的电路板上用过,我也没有用到。这2 种晶振很容易买到,价钱跟12M的一样。书上说, 12M的晶振也能得到9600 的波特率,但是,实际用的时候,会每隔一段时间就出错一次,好像累积误差一样,比较奇怪。即使你的单片机系统不使用RS232接口,也可以做一个Rs232 ,留着做测试,或者预留等等,没有坏处。除非你的单片机系统的口线不够用了。4. 磁片电容: 22pf30pf,可以在有些书上找到什么晶振频率对应什么容量的磁片电容,但是,
17、我都是随便拿来使用,反正在11.0592M下,都没有问题;如果你用到了更高的频率,最好还是找找资料看看。参见以下电路图:如果你的单片机系统没有工作,检查步骤如下:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 37 页 - - - - - - - - - 1. 查看门狗的复位输出,可能的话在电路板上加一个LED ,下拉,这样看起来就更方便;要是看门狗复位信号有,往下;2. 查单片机,看看管脚有没有问题;一般编程器能够将程序写入,说明单片机是好的;最好手头上准备一个验证过的
18、单片机,内部有一个简单的程序,比如,在某个口线上输出1 个 1 秒占空比的方波等,可以使用万用表测量。加一句:设计产品时, 要在关键的地方: 电源、串口、看门狗的输出和输入、 I/O 口等加不同颜色的LED指示,便于调试;作为批量大的产品, 可以去掉部分 LED ,一方面是降低成本、一方面是流程保密;3. 再查磁片电容,有些瓷片电容质量不行,干脆换了;顺便说一下,换器件最好使用吸锡带, 将焊盘内的锡吸干净, 再将器件拔出, 这样不会损伤焊盘内的过孔;再将新的瓷片电容焊接上去的时候,用万用表量量是好的再焊;4. 最后只有换晶振了;切记要买好的晶振,有些品牌质量比较好。5. 以上按照以上步骤检测时
19、,将无关的外围芯片去掉;因为有一些是外围器件的故障导致单片机最小系统没有工作。第二课 基本的芯片和分立器件2.1 简述2.2 74 系列2.3 CD4000 系列2.4 光耦与光电管2.5 三极管2.6 电容电阻2.7 固态继电器2.8 继电器2.9 变压器和三端稳压器2.10 开关电源芯片2.11 封装知识、芯片批号等2.12 接插件2.13 器件选购的知识第三课 数字量的输入输出第四课 单片机的通讯接口第五课 单片机系统设计的硬件构思第六课 单片机程序的框架(汇编版本)第七课 模拟量的输入输出各位多提宝贵意见。保证实用。 如果程序里面有一些例程, 也是已经经过测试可以拿来就用的;实际名师资
20、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 37 页 - - - - - - - - - 上是我早年的一些产品的程序的一部分;不好意思,都是汇编的。写的时间只有周末会多一些, 可以保证做到一周一课; 尽量能够提前, 但是这要看看工作忙不忙了。坊间有一些参考书, 准备今天上午到北京中发市场转了一圈,我记得以下参考书目较好:1. 周航慈:单片机程序设计2. 徐涵芳: MCS-51 单片机结构与设计3. 何立民: .有了这些就基本够用了; 其它的很多都是资料的翻译; 如果英文不好
21、,可以看看;英文好的话,可以不必了,省电钱买开发系统和编程器、开发板什么的,需要什么资料直接下载 PDF文件好了。要想成为电子工程师, 需要宽带, 在家里安装包月的 adsl 或者长宽, 绝对值得。实际上,网络上什么都有了,就是一个网络数据库,要好好利用。网上自有黄金屋,网上自有颜如玉第二课 基本的芯片和分立器件2.1 简述有必要对以下系列的芯片和分立器件进行介绍。除了单片机作为控制器的核心外,作为一个产品,由很多东西构成;所以,在讲系统之前,先将这些零零碎碎的东西一并交待。就好像一栋房子, 有各种各样的构件组成,下面的这些东东就像砖瓦一样,没有不行。2.2 74 系列芯片74 系列的芯片的下
22、载地址:http:/ http:/.tw/asp/class36_40.htm http:/ 74 系列的芯片是古老的一族,大部分的芯片现在均已不用了,但是,实际上,在目前的系统中,还能看到一些芯片,有些芯片现在还在系统中使用,例如:1、 7404 6 个反相门名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 37 页 - - - - - - - - - 下载地址:http:/ 将输入的 TTL逻辑反相,如: 0-1,1-0 2、 7407 6 个集电极开路门下载地址:ht
23、tp:/ 由于集电极开路门可以外接高电压,可以最高到 DC30V ,电流最大到 39mA ,通常我用它驱动 8 字数码管和继电器等大电流的负载;开路门内部结构是达林顿管的,输出的逻辑是正的;与其类似的芯片是7406,只不过是反相开路门。3、 74LS573 与 74LS373 8 数据锁存器74LS373下载地址:http:/ 74LS573下载地址:http:/ 引入几个概念:1. 真值表参见 74LS373的 PDF的第 2 页:Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Qo X X H Z 这个就是真值表,表示这个芯片在输入和其它的情况下的输出情况。每个芯片的数
24、据手册( datasheet )中都有真值表。布尔逻辑比较简单,在此不赘述;2. 高阻态就是输出既不是高电平,也不是低电平,而是高阻抗的状态;在这种状态下,可以名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 37 页 - - - - - - - - - 多个芯片并联输出; 但是,这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态,否则会将芯片烧毁;高阻态的概念在 RS232和 RS422通讯中还可以用到。3. 数据锁存当输入的数据消失时,在芯片的输出端,数据仍然保持;这个概念在并行数据
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- 2022年电子工程师所需技能 2022 电子工程师 技能
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