合格电子工程师需要掌握的技能czvp.docx
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1、掌握了一一下的硬硬件和软软件知识识,基本本上就可可以成为为一个合合格的电电子工程程师:第第一部分分:硬件件知识一一、 数数字信号号1、 TTLL和带缓缓冲的TTTL信信号TTTL:逻逻辑门电电路!eeg:774LSS系列,774H系系列等TTTL电电平信号号被利用用的最多多是因为为通常数数据表示示采用二二进制规规定,+5V等等价于逻逻辑“11”,00V等价价于逻辑辑“0”,这这被称做做TTLL(晶体体管-晶晶体管逻逻辑电平平)信号号系统,这这是计算算机处理理器控制制的设备备内部各各部分之之间通信信的标准准技术。2、 RS232和定义是个人计计算机上上的通讯讯接口之之一,由由电子工工业协会会(E
2、llecttronnic Inddusttriees AAssoociaatioon,EEIA) 所制制定的异异步传输输标准接接口。通通常 RRS-2232 接口以以9个接接脚 (DB-9) 或是225个接接脚 (DB-25) 的型型态出现现,一般般个人计计算机上上会有两两组 RRS-2232 接口,分分别称为为 COOM1 和 CCOM22。3、 RRS4885/4422(平平衡信号号)RS4885采用用差分信信号负逻逻辑,2V6VV表示“00”,- 6VV- 2V表表示“11”。RRS4885有两两线制和和四线制制两种接接线,四四线制只只能实现现点对点点的通信信方式,现现很少采采用,现现在
3、多采采用的是是两线制制接线方方式,这这种接线线方式为为总线式式拓朴结结构在同同一总线线上最多多可以挂挂接322个结点点。在RRS4885通信信网络中中一般采采用的是是主从通通信方式式,即一一个主机机带多个个从机。4、 干接点信号【1】干干接点(dryy caantaact)和湿接接点(wwet conntacct)信信号 干干接点好好像是俗俗称,但但是,实实际上,在在工业控控制领域域中,已已经是一一个标准准的名词词了。干接接点的定定义:无源源开关;具有闭闭合和断断开的22种状态态;2个个接点之之间没有有极性,可可以互换换;常见见的干接接点信号号有:1、各各种开关关如:限限位开关关、行程程开关、
4、脚脚踏开关关、旋转转开关、温温度开关关、液位位开关等等;2、各各种按键键;3、各各种传感感器的输输出,如如:环境境动力监监控中的的传感器器:水浸浸传感器器、火灾灾报警传传感器、玻玻璃破碎碎、振动动、烟雾雾和凝结结传感器器;4、继电电器、干干簧管的的输出;【2】湿湿接点的的定义是是:有源源开关;具有有有电和无无电的22种状态态;2个个接点之之间有极极性,不不能反接接二、 模拟信信号视频频1、 非平衡衡信号:模拟信号号在传输输过程中中,如果果被直接接传送就就是非平平衡信号号2、 平平衡信号号:如果把信信号反相相,然后后同时传传送反相相的信号号和原始始信号,就就叫做平平衡信号号。平衡信信号送入入差动
5、放放大器,原原信号和和反相位位信号相相减,得得到加强强的原始始信号,由由于在传传送中,两两条线路路受到的的干扰差差不多,在在相减的的过程中中,减掉掉了一样样的干扰扰信号,因因此更加加抗干扰扰。三、 芯芯片1、 封装22、 774077:集电极极开路六六正相高高压驱动动器3、 74004:六六门非44、 7740005、 74LLS57736、 ULNN20003:ULN220033 是高高耐压、大大电流达达林顿陈陈列,由由七个硅硅NPNN 达林林顿管组组成。 该电路路的特点点如下: ULLN20003 的每一一对达林林顿都串串联一个个2.77K 的的基极电电阻,在在5V 的工作作电压下下它能与
6、与TTLL 和CCMOSS 电路路 直接接相连,可可以直接接处理原原先需要要标准逻逻辑缓冲冲器来处处理的数数据。 ULNN20003 工工作电压压高,工工作电流流大,灌灌电流可可达5000mAA,并且且能够在在关态时时承受550V 的电压压,输出出还可以以在高负负载电流流并行运运行。 ULNN20003 采采用DIIP116 或或SOPP166 塑料料封装。7、 74LS2448、 74LS2409、 74LS24510、 74LS138/23811、 CPLD(EPM7128):12、 116113、 max691:微控制器监控监控电路14、 max485/75176:MAX485接口芯片是
7、Maxim公司的一种RS485芯片。 采用单一电源+5 V工作,额定电流为300 A,采用半双工通讯方式。15、 mc148916、 mc148817、 ICL232/max23218、 89C51四、 分立器件1、 封装2、 电阻:功耗和容值3、 电容1) 独石电容:无正负级,内阻大,滤波效果差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2N555110、 蜂鸣器五、 单片机最小系统:单片机以及周围的时钟电路和复位电路称为单片机的最小系统1、 单片机2、 看门狗和上电复位电路3、 晶振和瓷片电容六、 串行接口
8、芯片1、 eeprom2、 串行I/O接口芯片3、 串行AD、DA4、 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) TTLLED(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
9、虑6、 成为产品的考虑: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8字的显示板1) 电源:DC122) 接口:RS2323) 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:DC5V2) 接口:RS2323) 3排 11位
10、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:DC5V2) 接口:PCL725/MOXA 8个RS2321. PCL725,直立DB37,孔2. MOXA C168P,DB62弯3) 开关量输出信号调理: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、03.
11、 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
12、强大等)在最短的时间内完成。最短的时间,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, 0
13、10ma,05V(平衡和非平衡信号) 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
14、开发的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,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
15、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。 说一个小小的故事事:野人人献曝。 从前,有有一个农农民,冬冬天干了了活后,休休息晒太太阳。好好舒服呀呀。 他他想,这这么舒服服的享受受,我要要献给国国王,让让他也能能得到享享受。 于是他他兴冲冲冲地到了了王宫,将将他的宝宝贵经验验献给了了国王。 我现在在就象这这个农民民,把自自己认
16、为为很宝贵贵的经验验献给大大家。希希望大家家多提宝宝贵意见见;拍板砖砖也可以以,骂我我也无所所谓,呵呵呵,随随便。 第一课:51单单片机最最小系统统 实际上,551单片片机核心心外围电电路是很很简单的的,一个个单片机机一个个看门狗狗一个个晶振2个磁磁片电容容; 1. 单单片机:atmmel的的89CC51系系列、wwinbbondd的788E522系列,还还有phhiliips的的系列,都都差不多多;现在在有一些些有ISSP(在在线下载载的),就就更好用用了; 2. 看看门狗:种类很很多,我我常用的的有maax6991/cca11161和和DS118322等,具具体看个个人习惯惯、芯片片工作电
17、电压、封封装等。MMax系系列和DDS系列列,还有有IMPP公司的的,种类类很多,一一般只需需要有最最基本的的功能就就可以了了;原来来我使用用maxx6911,但是是maxx6911比较贵贵,因为为它有电电池切换换功能,后后来新设设计电路路板,就就都采用用ca111611了。 很早以以前的电电路设计计中,现现在可能能还有人人使用,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看门狗电路
18、,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; 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。 百度网址址:htttp:/m网际快车车下载网网址:hhttpp:/wwww.skkycnn.coom/ssoftt/8779.hhtmllPDF阅阅读器下下载网址址:htttp:/m/doownlloadd.httm实际上,有有了百度度和其它它的搜索索引擎,很很方便下下载到这这些芯片片的资料料,比光光盘还方方便,不不需要去去到处找找。 单片机和和单片机机抗干
19、扰扰能力是是不一样样的。如如果你的的产品是是工作在在干扰比比较大的的环境,可可以试试试选用不不同品牌牌的单片片机;原原来我在在一个光光电所,做做YAGG激光治治疗机的的控制部部分,脉脉冲激光光机的电电源放电电的时候候,能量量是很大大的,在在采取了了所有能能够想到到的光电电隔离等等措施之之后,还还是不行行;后来来,选用用了inntell的80031,就就可以了了。小声声的说:当时的的phiilipps的单单片机抗抗干扰性性能是最最差的,可可能跟PPhillipss主要是是用在民民用领域域有关。现现在不知知道怎么么样了,有有人知道道的话告告诉我。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
20、扰的情况下,需要将所有的口线线光电隔隔离。3. 晶晶振:一一般选用用11.05992M,因因为可以以准确地地得到996000波特率率和1992000波特率率;也可可以使用用36.8644M,这这个频率率是1.84332M的的20倍倍,看别别人的电电路板上上用过,我我也没有有用到。这这2种晶晶振很容容易买到到,价钱钱跟122M的一一样。书书上说,112M的的晶振也也能得到到96000的波波特率,但但是,实实际用的的时候,会会每隔一一段时间间就出错错一次,好好像累积积误差一一样,比比较奇怪怪。 即使你的的单片机机系统不不使用RRS2332接口口,也可可以做一一个Rss2322,留着着做测试试,或者
21、者预留等等等,没没有坏处处。除非非你的单单片机系系统的口口线不够够用了。 4. 磁磁片电容容:222pf30ppf,可可以在有有些书上上找到什什么晶振振频率对对应什么么容量的的磁片电电容,但但是,我我都是随随便拿来来使用,反反正在111.005922M下,都都没有问问题;如如果你用用到了更更高的频频率,最最好还是是找找资资料看看看。 参见以下下电路图图: 如果你的的单片机机系统没没有工作作,检查查步骤如如下: 1. 查查看门狗狗的复位位输出,可可能的话话在电路路板上加加一个LLED,下下拉,这这样看起起来就更更方便;要是看看门狗复复位信号号有,往往下; 2. 查查单片机机,看看看管脚有有没有问
22、问题;一一般编程程器能够够将程序序写入,说说明单片片机是好好的;最最好手头头上准备备一个验验证过的的单片机机,内部部有一个个简单的的程序,比比如,在在某个口口线上输输出1个个1秒占占空比的的方波等等,可以以使用万万用表测测量。 加一句句:设计计产品时时,要在在关键的的地方:电源、串串口、看看门狗的的输出和和输入、II/O口口等加不不同颜色色的LEED指示示,便于于调试;作为批批量大的的产品,可可以去掉掉部分LLED,一一方面是是降低成成本、一一方面是是流程保保密; 3. 再再查磁片片电容,有有些瓷片片电容质质量不行行,干脆脆换了;顺便说说一下,换换器件最最好使用用吸锡带带,将焊焊盘内的的锡吸干
23、干净,再再将器件件拔出,这这样不会会损伤焊焊盘内的的过孔;再将新新的瓷片片电容焊焊接上去去的时候候,用万万用表量量量是好好的再焊焊; 4. 最最后只有有换晶振振了;切切记要买买好的晶晶振,有有些品牌牌质量比比较好。 5. 以以上按照照以上步步骤检测测时,将将无关的的外围芯芯片去掉掉;因为为有一些些是外围围器件的的故障导致致单片机机最小系系统没有有工作。第二课 基本的的芯片和和分立器器件 22.1 简述 2.22 744系列 2.33 CDD40000系列列 2.4 光光耦与光光电管 2.55 三极极管 22.6 电容电电阻 22.7 固态继继电器 2.88 继电电器 22.9 变压器器和三端端
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