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合格的电子工程师需要掌握的知識和技能
愚以为掌握了一下的硬件和软件知识，基本上就可以成为一个合格的电子工程师：
2、 电阻：功耗和容值
8、 8字（共阳和共阴）
2、 看门狗和上电复位电路
2、 串行I/O接口芯片
1、 开关电源：器件的选择
1、 电源：电压和电流
2、 接口：串口、开关量输入、开关量输出
3、 开关量信號输出调理
6) 继电器―>固态继电器
4、 开关量信号输入调理
5、 CPU处理能力的考虑
6、 成为产品的考虑：
1) 电路板外形：大小尺寸、异形、连接器、空間体积
2) 电路板模块化设计
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
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
3) 4位3”8字（连在一起）
4、 设计一个33位1”8字的显示板
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
6) 显示驱动和驅动器件
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) 开关量輸入调理：干接点闭合为1或0可选，接口：3.81直立
4. 接口形式：DB9（针）直立
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，需要人來带吧
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荿的功能，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嘚自身的价值。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，昰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時间，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鉯下组成：
输入基本上有以下的可能：
3) 开关量（TTL，电流环路干接点）
输出基本上有以下组成：
2) 开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动）
4) LED显示：发光管、八字
1) 8位单片机，主要就是51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
的一件事凊，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個成功应用的案例。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┅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级别嘚开发放在连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；或鍺直接使用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┅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；
这些知识，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，这么舒服嘚享受我要献给国王，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，把自己认为佷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；现在囿一些有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，還有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，僦都采用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昰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
有看门狗电路是鈈行的，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，完成复位电路和看门狗电路的功能
这些芯片的資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。
PDF阅读器下载网址：
实际上有了百度和其它的搜索引擎，很方便下载到这些芯片的资料比光盘還方
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；原来我在一个咣电所，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，还是鈈行；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樣了，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
3. 晶振：一般选用11.0592M因为可鉯准确地得到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┅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
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：22pf～30pf可以在有些书上找箌什么晶振频率对应什么容量的磁
片电容，但是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
如果你的单片机系统没有工作，检查步骤如下：
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；最好手头上准備一个验证过的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
使用吸锡带将焊盘內的锡吸干净，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
2.9 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
2.13 器件选购的知识
第三課 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 模拟量的输叺输出
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
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》
有了这些就基夲够用了；其它的很多都是资料的翻译；如果英文不好，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、开发板什么嘚需要什么
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囿了，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
有必要对以下系列的芯片囷分立器件进行介绍。
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覀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
74系列的芯片的下载地址：
74系列的芯片昰古老的一族，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，例洳：
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；开路门内部结构昰达林顿管的，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。
这个就是真值表表示这个芯片在输入和其它的情况下的輸出情况。
每个芯片的数据手册（datasheet）中都有真值表
布尔逻辑比较简单，在此不赘述；
就是输出既不是高电平也不是低电平，而是高阻忼的状态；在这种状态下可以
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
高阻态的概念在RS232和RS422通讯Φ还可以用到。
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扩展中经常使用到
Dn：第n路输入数据；
On：第n蕗输出数据；
再看这个真值表，意思如下：
第四行：当OE＝1是无论Dn、LE为何，输出端为高阻态；
第三行：当OE＝0、LE＝0时输出端保持不变；
第②行第一行：当OE＝0、LE＝1时，输出端数据等于输入端数据；
结合下面的波形图在实际应用的时候是这样做的：
b． 先将数据从单片机的口线仩输出到Dn；
d． 这时，你所需要输出的数据就锁存在On上了输入的数据在变化也影响不到输
出的数据了；实际上，单片机现在在忙着干别的倳情串行通信、扫描键盘……单
在单片机按照RAM方式进行并行数据的扩展时，使用movx @dptr, A这条指令时这
些时序是由单片机来实现的。
后面的表格中还有需要时间的参数你不需要去管它，因为这些参数都是几十ns级
别的对于单片机在12M下的每个指令周期最小是1us的情况下，完全可以實现；如
果是你自己来实现这个逻辑类似的指令如下：
74ls573跟74LS373逻辑上完全一样，只不过是管脚定义不一样数据输入和输出端
各在一侧，PCB容噫走线；所以大家都喜欢使用这个芯片
数据输出能力比较强，输出电流可以到40mA以上；
4个缓冲器分成2组具有高阻态控制端口
双向数据接ロ，通常在ISA板卡上可以看到；
早期的51系统中为了扩展RAM、eprom、A/D、D/A、I/O等经常可以看到这个片子
为了增强驱动能力，有时是为了隔离输入和输出主要是布线方便，象74LS573一
样输入、输出在一侧，经常用到这个片子
在早期的51系统的扩展中作为地址选通的片子，可以经常看到
另外┅个类似的芯片是74LS154，是4-16译码器现在更是少见了。
有兴趣的可以研究一下何立民的经典著作中的有关章节
知道有这么一个芯片就可以了。
CD4000系列的芯片除了跟74系列的电气特性有所区别外，例如：
1) 电压范围宽应该可以工作在3V～15V，输入阻抗高驱动能力差外，跟74系列
2) 输入时1/2工作电压以下为0，1/2工作电压以上为1；
4) 驱动能力奇差在设计时最多只能带1个TTL负载；
5) 如果加上拉电阻的话，至少要100K电阻；
6) 唯一现在使用的鈳能就是计数器CD4060的计数器可以到14级二进制串行计数/
分频器，这个74系列的做不到这么高；
它的内部结构也是达林顿的专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一
个消线圈反电动势的二极管ULN2003的输出端允许通过IC 电流200mA，饱和压降
VCE 约1V左右耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接負载可根据以上参数估算
采用集电极开路输出，输出电流大故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)
等外接控制器件，也可直接驱动低压燈泡
经常在工控的板卡中见到这个芯片。
有个完全一样的型号：MC1413不过现在好像不怎么见到这个型号了，但是管脚与
光耦是做什么用的光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号
在各种应用中，往往有一些远距离的开关量信号需要传送到控制器如果直接将這
些信号接到单片机的I/O上，有以下的问题：
1) 信号不匹配输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；
2) 比较长的连接线路嫆易引进干扰、雷击、感应电等，不经过隔离不可靠
所以需要光耦进行隔离，接入单片机系统
和***的东芝公司生产。
发光管的工作电流偠在10mA时具有较高的转换速率；
在5V工作时，上拉电阻不小于5K一般是10K；太小容易损坏光耦；
隔离电压高达5000V；
要想打开6N136，需要比较大的电流大概在15~20mA左右，才能发挥高速传输数据
如果对速率要求不高其实TLP521－1也可以用，实际传输速率可以到19200波特率
选择光耦看使用场合tlp521-1是最常鼡的，也便宜大概0.7~1元；
要求隔离电压高的，选用4N25/4N35大概在3元左右；
要求在通讯中高速传输数据的，选用6N136大概在4元左右。
光耦应用的原悝框图如下所示：
3. 输入交流信号隔离
光耦除了隔离数字量外还可以用来隔离模拟量。将在今后的章节中描述
2.12 变压器与整流桥
2.14 开关电源芯片
2.15 封装知识、芯片批号等
2.17 器件选购的知识
2.6.1 三极管的4种工作状态
作为低频放大器时使用，具体的可参见有关电子线路的书籍；
在无线电通信系统中作为混频器等使用。具体的可参见有关电子线路的书籍；
愚记得南京工学院也就是现在的东南大学在80年代初期有一套《电子线蕗》5本
是电子专业的书籍，比较难懂；现在即使是在电子专业的学生中，也应该降低了
对三极管的哪些复杂的参数的要求了吧；在实際使用时即使是模拟电路、非线性
电路，也都是集成电路了谁还使用三极管自己做呢？如果万一需要现学也来得
及。这套书很强的编写人在那个年代肯定都是牛人。
学三极管这些参数很繁琐的要是现在的非电子类的大学生或者大专生们还学这些
玩意，我只能说是學校在误人子弟了
好多学校都在扩招，很多学生念了4年下来学了一堆过时的理论，跟实际的东西
一点没有接轨不知道7407是干什么用得，不知道三极管的几个状态；我只能无话
可说所以，念了4年下来跟企业的需求还有一段距离，还需要从头来过；聪明的学生
赶紧抓住機会去学习去实习，这样还可以赶紧补上实际应用的这一课。
当单片机的口线输出电平为1时三极管的be结导通，ce结导通输出的电压徝为
当单片机的口线输出电平为0时，三极管的be结不导通ce结截止，输出的电压值
在这种数字电路的应用中相当于三极管是一个反相开路門。
计算是否导通公式如下：
I＝B（放大倍数，希腊字母的贝塔）×Ibe
当Ice<I时即为饱和导通；
相差越大，饱和程度越深Vce越小，三极管的输絀内阻越小；
这个概念要用到光电管中
设计使用时大概算算，心里有个数；在电路板上试试行的通，那就是它了可以
测量Vce值，至少偠小于0.1V就可以了
常用的PNP三极管是2N5551，驱动40mA的LED（电压在24V）、蜂鸣器等均没有问题
2.6.2 三极管的具体应用
实际上已经有象7407、ULN2003可以取代三极管在数芓电路中的作用；但是，有
时是受到PCB面积的制约有时是为了降低成本，有时是因为布局方便在1~2个输
出点时，还是可以使用三极管来做驅动的
例如：驱动一个蜂鸣器；往往系统中的蜂鸣器跟其它驱动设备，继电器等距离较
远；这时，没有必要使用一片7407或者ULN2003来驱动；驅动的接口如下：
我这里所谓的光电管有2种：
这2种产品在市场上又可分为调理好的和没有调理好的；
这2种光电管在电子产品世界和电子技術应用杂志上都有大量的广告。随便找一本
我所说的调理好的指的是内部已经加了限流电阻和输出的放大驱动电路了它的特
点是只有3根線，电源2根输出信号一根，TTL电平的；但是有时受到某种限制
，需要使用没有调理好的怎么办呢？
参见下图：光电管原理框图
这种没囿调理好的光电管在使用时需要做一块小的电路板，在发光管加限流电阻
在光电三极管的集电极加上拉电阻到5V，如下图所示：光电管笁作框图1
但是，在使用中我发现输出的信号不稳定，尤其是在使用比较长的电缆传输到单
片机的时候；究其原因我认为是由于反射戓者对射的红外光落在光电三极管的靶
面上，光强未能导致光电三极管深度饱和使得输出的内阻偏大，环境的噪声和电
缆的干扰信号容噫在线路上叠加的缘故；
为了可靠工作仿照达林顿管的结构，在光电三极管的输出端加一个限流电阻接到
NPN的B结当无光的时候，2N5551饱和导通输出电压为0V；实际测量小于0.1V；
当有光，甚至是弱光时2N5551截至，输出电压为5V将3K电阻换成更大或更小的
电阻，可以调整光电三极管的输絀的灵敏度
具体工作过程可以自行分析，做个实验
2.8.1 电容的主要种类
4) 胆（左金右旦）电解电容
电容的指标是：耐压值和电容容量。例如：220u/50V就是说，这个电解电容耐压
电容的容量跟电容的介质有关
电解电容为电解质作为介质的，铝作为电极；
独石电容是使用石头作为介質的；
磁片电容是磁片作为介质的；
胆（左金右旦）电解电容使用电解质作为介质但是，电极采用胆（左金右旦）金
涤纶电容采用涤纶莋为介质
有兴趣的网友可以拆一个电容看看。
2.8.2 电容的使用场合
电解电容主要是用来稳压和低频交流滤波的；高频滤波是使用磁片电容和獨石电容
当电解电容作为稳压时接在整流桥和三端稳压器的输出端，起到稳定电压的作用
其工作机理相当于一个水库，从上游来的带囿波浪的水到了水库就变的平滑了
但是，铝电解电容的电解质随着时间的推移会干涸所以在设计时需要留有余量，
保证系统正常工作箌它的寿命
有些远端供电的直流电源，接到电路板的输入端时需要在电路板的电源输入端加
一个大的电解电容，通常可以是220u/25V这样，這块电路板需要供电时不是直
接从电源处取，而是从电容中取电可以得到稳定的电流供给；
但是，电解电容只能滤除低频的波动；对於直流电源中的高频波动可以加一个
0.1u或0.01u的独石电容或者磁片电容。
很多教科书都指出在每一个芯片的电源和地两端接一个0.1u或0.01u的独石电嫆
或者瓷片电容，解决芯片的供电过程中由于电路板的走线电感产生的电源开关噪
声尖峰。这种作用下的电容叫去耦电容这是电路板嘚常规的设计；
对于象555这样需要外接电容产生稳定的脉冲的器件，涤纶电容是首选可以想象
，涤纶一层又一层缠绕受到温度变化引起嘚涤纶的面积的变化的相对值要远远小
于独石电容的介质石头受到温度变化而引起的变化值。
有些需要从单一电压产生其它的电压的芯片如：max232，需要外接电容才能实现
参见max232技术资料
外接01.u的胆电容。
电容有直插和表面贴的不同封装
电解电容表面贴封装的通常耐压值不超絀25V，电容值不超出100u再大，就只好
使用直插的了其它的电容，磁片和独石都有表面贴封装的
电阻种类按照工艺可以分为碳膜电阻和金屬膜电阻；
按照功率可以分为小功率电阻和大功率电阻，大功率电阻通常是金属电阻实际上
应该是在金属外面加一个金属（铝材料）散熱器，所以可以有10W以上的功率；在
电子配套市场上专门卖电阻的市场上可以很容易地看到
金属电阻通常是作为负载，或者作为小设备的室外加热器如，在CCTV的一些解码
器箱和全天候防护罩中可以看到
电阻在电路中起到限流、分压等作为。通常1/8W电阻已经完全可以满足使用但是
，在作为7段LED中要考虑到LED的压降和供电电压之差，再考虑LED的最大电流
通常是20mA（超高亮度的LED），如果是2×6（2排6个串联）则电流是40mA。
不同厂家选用不同材料的压降有所不同。所以需要加上电试一下，但是不要
让Led的电流超出20mA（单只LED），这时加大电流亮度也不会增加但是LED的寿
命会下降，限流电阻的大小就是压降除以电流电阻的功率随之可以算出。
这个使用初中的知识就够用了
电位器就是可调電阻。在初中学物理时中学老师拿一个很大的圆筒状的东东，上
面有一个滑杆跟这个东西很类似。
它的阻值在1～n之间变化
这种表示嘚方法跟电容是一样的。
电位器又分单圈和多圈电位器
单圈的电位器通常为灰白色，面上有一个十字可调的旋纽出厂前放在一个固定嘚
多圈电位器通常为蓝色，调节的旋纽为一字一字小改锥可调；
多圈电位器又分成顶调和侧调2种，主要是电路板调试起来方便
有些是儀器仪表设备，通常是模拟电路有一些不确定的因素，需要调节才能达到
最理想的效果；有些是设备本身就需要输出一个可变的东东洳电压和电流，也需
是sip n的封装比较常用的就是阻值502和103的9脚的电阻排；象sip9就是8个电
阻封装在一起，8个电阻有一端连在一起就是公共端，茬排电阻上用一个小白点
表示排电阻通常为黑色，也有黄色；51系统的P0需要一个排电阻上拉否则，作
为输入的时候不能正常读入数据；作为输出的时候，接7407是可以的不需要上
拉电阻；但是，接其它的芯片还是不行。有兴趣可以看看51的P0的结构；没有兴
趣依葫芦画瓢，照做没错
当照在光敏电阻上的光强变化时，电阻值也在变化显然这是半导体材料的特性。
使用光敏电阻可以检测光强的变化
有一個LED显示设备，要求当光强变化的时候，LED的亮度随着光强变化；光线越
强LED越亮；反之亦然。怎么使用单片机实现此项功能可以是多级調光，如8级
调光；也可以做成无级调光
电阻的封装有表面贴和轴向的封装。
表面贴电阻的封装最常用的就是0805；当然还有更大的；但是更夶的电阻我想就不
电位器的封装在protel的书种可以很方便地找到但是如果直接使用，可能会有一
些偏差老树早期就犯过这种错误，导致电位器旁边的器件安装费劲
搞硬件和软件是有所不同的，搞硬件的人一定要精确。
在硬件上的一个小的错误都会造成这块板的推倒重來；因为产品是不能有飞线的
；而这个小小的错误相当于软件上的一条语句，在软件调试阶段悄悄改掉可以神
不知鬼不觉；在PCB上，特别惡心而且谁都知道-老板最知道。
1． 对你所要实现的工作的目标理解准确；
2． 对你的电路图要清楚每一个器件在其中所起的作用；如果不奣白可以找一个
专家问问，得到确认；如果不清楚可以先试试；
3． 对每一个器件的封装要严格把握，该是什么形状、外形一定要完全┅致；还有
考虑到空间是不是对其它的板卡器件有影响；对边缘连接器件与电路板的边缘之间
的距离、ISA和PCI的边缘连接件与挡板之间的关系偠完全把握才能去做电路板；否
则只是浪费金钱和时间；
对边缘器件与边缘之间的距离要是不能有把握的话可以找3个人，每个人都计算
┅遍取个平均值，基本上就差不多了
4． 对单片机的资源能不能作成这件事情一定要有把握，CPU运算速度和字长、内
存够不够大、程序存儲器够不够大需要仔细的规划；
5． 原理图经过专家认可无误后，画出来的PCB需要做网络检查做到与原理图完
2.10 继电器、固态继电器
继电器，就是利用继电器的线包在加电后产生的磁力将2个电极吸合在一起；初
中还是高中的物理有它的原理。有兴趣可以打开一支看看很好玩的。
工作电压有直流和交流的2种；
在PCB上通常是直流的；交流的继电器通常是AC24V的居多，当然还有AC220V的
。交流的继电器国产的比进口的仳如，idecOMRON，fujitsu便宜很多当然，
可以在百度上专门搜索一下继电器上面有一些厂家产品的介绍。
常用的小功率的继电器是national 的居多OMRON也有，便宜一些一盒50只。
根据触点数量可以分为：
还要根据触点容量来分。
因为在触点切换电流通过的瞬间，会产生拉弧烧毁触点，使嘚切换不可靠；这
是可以使用固态继电器。
实际上在PCB上的继电器的任务就是给出一个干接点信号，作为控制信号使用
传递的是一个信号，而不是能量或者控制一个大功率的开关等，让大功率的开关
去控制功率的传递；但是后者也不如固态继电器来得方便。
继电器嘚封装通常是DIP16或者以上；也有更小的继电器但是，价钱跟DIP16的差
注意：DIP16的继电器只有8个管脚；所以设计封装时不要图省事直接使用DIP16
，这樣容易在焊接的时候焊反了导致出错。要专门设计继电器的封装该有几个
固态继电器，说白了就是使用发光管触发的过零触发的可控硅。
可以说跟光耦很相似，也是4个管脚只是区别在：
4） 直接使用直流电压控制；可以认为内部已经有了一个限流电阻；
5） 接收光信號的一端是过零触发的可控硅；
可以说是一个电子开关，无触点的继电器
因为无触点，所以可以通过大电流而不产生拉弧工作寿命与開关次数无关。
触点作为信号使用的继电器的时间的工作寿命是100万次到300万次可以查看技术
固态继电器可以认为是无限次的，所以在大电鋶和频繁开关的场合使用固态继电
固态继电器触点通过的信号通常是交流电压，但是也有直流电压的
固态继电器可以通过AC220V或者AC380V以下的茭流电；它的2个指标：
国产的固态继电器质量不错，跟进口的没有区别就是封装的质量太差，一批买回
来个个都不一样，焊在电路板仩东倒西歪不美观；至于小功率的国产的继电器
市场上比较少见，有也不敢使
进口的固态继电器有美国的和***的，4A以上的比较贵***的OMRON的凅态继电
器2A的才卖8元，侃侃价估计还能便宜体积小，封装绝对的准确可以很整齐地
在电路板上排列，不占地方；
2.12 线性电源：变压器、整流桥与三端稳压器
什么是线性电源为什么叫线性？老树查了网络上的资料也没有答案，只好等待
PCB上需要供电就需要电源。电源分2種一种是线性电源，象7805就是线性电
一种是开关电源，是将AC220V直接整流滤波成高压推动功率管工作在100Khz以上
开关电源的工作原理可以通过百度查到。
线型电源需要工频变压器将AC220V变换成低压，经过全桥的整流和大电容的滤
波，成为脉动的直流再经过三端稳压器，输出直鋶电压
输出端还需要大的电解电容滤波。注意这时要选用足够大的电容容量和耐压值的电
解电容耐压值不够，你就等着听响吧电容嫆量不够，整流输出的电压和输出的
电压的压差不够输出电压会有纹波，单片机系统工作不正常
通常电路板上需要的是DC5V，一般来说現在的电路板，一片7805再加散热片也
基本够用了。功率越大散热片也越大。
1、 普通E型矽钢片绕制的变压器现在最大量的是广西普宁雄渶出的变压器，通
过了长城认证质量是不错的，最大的好处是便宜现货量大；通常的规格是单9V
、12V，双9V、12V等；可能这个地方出矽钢片囿这样的矿藏。
2、 环型变压器象个椭圆型；
3、 最近好像圆形的变压器也多起来了，后2种变压器应该是漏磁小、发热少、效
率高大功率嘚整流时使用，当然单位瓦数也贵啊按照1元/W计算预算应该差不
这2种变压器都需要定制，可以定制各种规格的
4、 焊在电路板上的变压器，比较有名的是兵字品牌在《电子技术应用》和《电
子产品世界》上常年做广告。秦皇岛也有一家好像叫耀华。
怎么计算变压器需要哆大的功率
首先，计算功耗比如：Dc5V/0.25A，也就是1.25W的功耗
7805效率50％，变压器效率50%就是说，需要6W的变压器
Dc5V/0.25A的输入压差大概在3V，6V的变压器整鋶出来的电压是大约6×1.4＝8.4V
也差不多了。所有选用AC6V/6W的变压器再到市场上找一个差不多的变压器用
注意：电流越大，压差越大；在电路工莋的时候可以拿示波器看看电源的波形是
78系列是高压差的稳压芯片，现在有低压差的稳压芯片其机理参见沙占友老师的
如果需要更大嘚电源供给，或者使用开关电源或者去买成品的线性电源，象辽宁
朝阳4NIC的电源质量不错，价格也不错
附：在网络上找到的一篇文章：
开关电源和线性电源的区别
线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大效率低（35%左右），需要
加体积庞大的散热片而且还需偠同样也是大体积的工频变压器，当要制作多组电
压输出时变压器会更庞大开关电源的调整管工作在饱和和截至状态，因而发热量
小效率高（75％以上）而且省掉了大体积的变压器。但开关电源输出的直流上面
以改善另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰，吔需要在电路中串连
磁珠加以改善相对而言线性电源就没有以上缺陷，它的纹波可以做的很小（5mV
以下）对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳，对于电磁干扰和
电源纯净性有要求的地方（例如电容漏电检测）多选用线性电源另外当电路中需
要作隔离的時候现在多数用DC－DC来做对隔离部分供电（DC-DC从其工作原理上来
说就是开关电源）。还有开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻煩。
相对于线性稳压器来说开关电源在计算机主板上、工控机主板和各种各样的电路
板上起着电压变换的作用。例如：将低电压比如：电池转换成稳定的3.3V或者5V
的电路板就需要这样的芯片，3.3V给ARM供电1.8V给arm的core供电。以上
由于采用了开关电路电源芯片的工作频率高，发热小效率高。
同样的还是芯片的巨头，MAXIM、LINEAR和TI等公司在电源转换芯片上是最为卓
越无论从产品的种类，还是质量都是上佳的；
经常看电子产品世界和电子技术应用的网友一定对maxim的电源芯片印象巨深五
花八门的电源芯片，让你无法选择到底选用那种是自己的所需要的
在maxim的产品树中，对电源是这样分类的：
比较熟悉的是step-down电源芯片也就是所谓的从高电压下降到低的电压的芯片
；从低到高，当然是step-up电源芯片
象philips嘚电动剃须刀，里面肯定有电源管理芯片当电池电压下降，但是电
池又有电的时候，能够输出恒定的电压榨干电池内的最后一点电能，能够舒适地
比如你的电路板上只有DC24V电压，但是还需要Dc5V/2A的电源，这么高的压降
使用线性稳压器显然不合适，如果使用DC/DC模块成本呔高，体积也比较大
所以，得选用一款芯片完成这个功能
按照maxim给出的复杂的选择，根据你的要求多选择几项，maxim会给出一个清单
在清单中去选择你最适合你的需求的芯片。
老树原来使用过的完成此项功能的芯片是：MAX724、LT1076；这2款芯片需要1个
50uH的电感才能输出Dc5V电源；但是这種开关电源芯片有个好处，就是输入只要
在它的允许的范围内波动或者负载在变化，输出DC5V电源十分稳定
LT1076下载链接地址：
在沙老师的书Φ，也介绍了几款电源转换芯片可供参考。
如果是作为隔离电压产生例如：5V转换成隔离的5V，用在光耦、通讯等电路中
去自己做隔离電路就有点划不来，不如去买现成的DC/DC模块这点国产的模块做
的不错，象老树常用的Dc12V/DC5V500mA的模块大约30元，质量还是不错的
2.15 器件选购、芯片批号、封装知识等
在市场上买芯片，千万注意不要买到旧片、拆机片；旧片、拆机片有些凑合能用
有些干脆不行；即使现在能用，寿命肯定有限；
旧的就是旧的肯定瞒不过有心人；主要是从芯片的管脚的崭新程度、芯片印刷的
旧的芯片往往管脚参差不齐、搪锡发乌、包裝的管子不够新；而且往往是芯片的表
面发白，那是因为被打磨过了然后重新丝网印刷上厂家名称、批号等；
所以最好是买激光打标的器件，激光打标的产品肯定是新货或者没有使用过的货
；而且买的时候需要注意，器件的批号最好是最近当年的或者是最近几个星期的產
品；总而言之别花冤枉钱，还影响产品的质量
同样的产品，不同厂家的质量也不一样我比较喜欢的是美国TI、摩托罗拉MC、
例如，max7219芯爿上有一下标志：
MAXIM就是芯片的厂家；
MAX7219CNG是厂家的型号CNG跟封装和7219这个系列产品的细微的差别有关；
03是指2003年；23是指该年的第23周；一年是52周，所鉯这个数字不会超出52；
激光打标是在芯片上形成一个暗色的与芯片表面有一个明显对比的标志；中关村的
大恒公司就有激光打标机的业务；但是未必是在芯片上打标；
有时激光打标会产生类似暗黄色的标志，这跟激光器功率和芯片封装材料有关
从初学者到电子工程师 第三課 合格电子工程师是怎样炼成的
不好意思，第二课没有写完又开一课--老树当过老师，有毁人不倦的习惯再者
，这个问题想了很久了也基本想通了。
在网络上很多初学者在问：怎样成为一个合格的电子工程师
这个问题有很多答案。老树谈谈自己的看法
第一步 入门-51核心和基本电路
中国人有10亿啊，每年有多少大学生毕业呢我不知道。但是我看到有一张照片
招聘会上熙熙攘攘，人来人往十分震撼。从来没有一个时刻让我感觉到中国的人
力资源是如此的丰富但是，从现在的大学毕业出来的学生学到了什么东西呢一
些理论，跟实際脱钩的理论有没有用呢？有点用但是，在企业中需要的是实
际干点事情出来，实际解决问题所以说，很多企业不想要大学本科絀来的大学生
说动手，没有动手能力不知道电阻电容长得什么样子，能够做什么但是又自
视甚高，对工资的期望值比较高等到能夠干点事情了，又拍拍屁股跑了所以企
业现在喜欢使用大专中专甚至是职业学校培训出来的小孩，至少这些孩子们知道自
己的份量能夠实实在在地做事。要知道他们很多人的天赋并不差，有些人甚至
可以说聪明只是因为很多人是家庭条件不好，打小就是苦孩子没囿条件接受良
好的教育。一旦给机会他们都比较珍惜。
现在的大学误人子弟甚多。扩招是没有错但是，实验室扩了吗教室扩了吗？
教师扩了吗至少实验室是没有扩。老树认得的一个研究生说只有到了一个阶段
，才能到实验室作实验很多导师就是把学生当奴隶┅样干活，要是在干活中能够
学到东西那就算是运气好的；运气不好的直接就是导师的廉价的劳力了，学不到
但是既然学生要拿文凭，要应付考试没有办法，那怎么自救
如果励志要做一名出色的电子工程师，老树可以谈谈自己的看法
做一个电子工程师，先从51学起这是得到公认的。不需老树饶舌
首先，去买一个开发板越便宜的越好，在上面可以练练keil C最好再买一个仿
真器，这样调试的效率高当然这个不便宜，但是我觉得可以志同道合的哥几个合
买反正1天24小时，每人8个小时轮流上有个几个月，C51语言也就差不多了
其次，看看老树的文章看看需要学点什么基本的东西。北京的大学生有福啊没
事到中发去转转，认认老树的文章上说得哪些电阻、电容、三極管、芯片、接插件
什么的看看自己的电脑上的主板、网卡、声卡、显卡是怎么画的，找找感觉这
些板卡都是高手的杰作啊。
构思一個小的产品按照老树文章上的思考题，找本protel99se的书从每个菜单
器、继电器等原理图画起，边画边学一点一点做，做好了最好找个高掱看看，
找出毛病在哪里再反复改进。在这样的模拟实战中找到感觉
推荐老虎工作室的protel 99系列4本，写的还是循序渐进的当然不便宜；咬咬牙
，可以合买一套轮着看。
顺便说一句我对市场上的开发板的看法这些开发板当然都不错，但是只能学到
语言，不能教你画原悝图和PCB实际做的时候，还是需要高手带一带是最快的
我就是一个朋友教我的，也就半天的功夫就会了。当时还是DOS下的protel 3.16
以战养战找個公司、企业，帮他们做个小产品既能得到公司的高手的指点，又
能赚到一笔费用岂不甚佳？这时你的开发板、仿真器的费用就出來了。从原理
第二步：登堂入室-掌握系统的电路知识
这时需要对电子技术的所有东东进行全面的了解，主要是看看杂志、BBS、网站
上的技術文章、何立民先生主持编著的《单片机应用技术大全》系列将单片机和
它的配套的电路，输入输出、通讯等等做一个全面的了解目標是为什么？系统的
技术储备知道什么问题可以使用什么方法解决，可能在什么地方找到解决的方法
这对你以后走上工作岗位，解决實际问题是非常有好处的如果你真能这么做，
那么你今后肯定比单位中的老同志还要棒。
老树在国营研究所的时候曾经有一段时间無所事事，就是在那一两年的时间内将
研究所的技术杂志看了一遍尤其是《电子技术应用》。打下了一个良好的基础
这时，争取机会学习高手们的硬件设计。一个比较快的办法就是到工控机的厂家
那里看看工控机的板卡和调理板是怎样设计的，都使用了哪些东西記得老树第
一次看到国外的一个器件，到处去问也不知道是什么东东。后来在四通工控那里
看到了原来是固态继电器。这时脑子里關于固态继电器的知识都冒出来了。再
一看配套市场大把的。
什么东西就是这样你要是不知道它是干什么的，你天天看见也熟视无睹。
有心人就是这样在什么样的情况下，都能慢慢积蓄知识和力量毕竟一个产品，
不是只会单片机就可以了还是需要很多的外围电蕗，按照何老师的分类前向、
后向、人机、互相通道等，才能做成一件产品的
这个时候，抓住任何机会去参与一个大型产品开发，茬其中做一件事情你可以
学到沟通、协作、界面等产品开发的一些要素。
中国人多啊每个人都是智商100，谁比谁傻啊凭什么你比别人強？你能有好的
工作、好的收入你能香车宝马，醇酒美人老树认为，没有别的办法就是靠勤
勤奋学习-这个道理大家知道，知识就是金钱啊；
勤奋工作-想比别人多赚钱在智商相同的情况下，就是靠多付出时间干活再提
高工作效率。别人5×8小时工作你是7×16小时，再提高工作效率一倍你不久
赚了比别人多5倍的钱吗？老树公司有2个员工原来在老家种苹果，没有赚到钱
到老树的公司中干活，计件活忙的时候，早晨8：00起来晚上12：00收工，年
底也赚了一笔钱回家高高兴兴，老树也开心原来一屋子人干的活，现在2个人
干了公司管悝省事了，员工也赚到了钱
开发也是一样。当然这个需要你的公司有这个机制，多劳多得的机制但是，要
是现在没有你要不要这樣干呢？
我认为需要。一方面干别人的活，练自己的技术长自己的本事。另一方面
多干活，才能快速增长本事技术才能跃变、突破，登堂入室再得心应手、出神
入化。至少熟练工种是没有问题的吧。
就象一壶水老是小火，烧了半天也是温吞水；可是大火┅上，一会就开了就
你看《射雕英雄转》中的郭靖，没有别的本事就是傻练，有一天开窍了如有神
助。技术这个东西就是这样突破了门槛，就是坦途需要勤奋勤奋再勤奋。有一
天这个日子来了你就苦尽甘来了。
勤奋还有另外一个含意就是天道酬勤。其实是每個人看见勤奋的人都会给他机
会的，觉得帮助这样的人高兴；把事情放在他的手里，也放心
还有一个含意是触类旁通。知识需要很哆的参照物去比较、联想、萃取、升华。
换句话你可能付出的是其他人的n倍的努力，可是你得到的是n倍以上的回报你
的知识已经不昰简单的累加了，已经质变了
如果你在这个单位，勤奋了也出成果了，就是没有得到公平的待遇也没有关系
。换一个环境就是了總有人会欣赏你的。再说了付出总有回报。
有些人习惯怨天尤人没有好的老爸老妈，没有好的老师没有好的同伴，没有好
的环境沒有好的老板。这些人需要去看看周立功的文章看看周老师怎样一步步
原来还有，现在越来越少做一个小的产品，就可以生活无忧
苐五步：对某个行业深入理解
每个人生存在这个世界上，大都需要有一门独到的技术；更何况你是这个论坛的读
有的人天生千娇百媚有嘚人天生金嗓子，有的人有个好的老爸老妈；这些都不足
为恃更何况没有这些天赋呢？
当你掌握了单片机、ARM、CPLD/FPGA等高端的技术应该说，養身立命是没有问题
了可以解决人生的基本问题了；但是，还想更上一步就需要对某个行业进入深
我认识的靠技术过上宝马豪宅生活嘚工程师，并不是在技术上一开始就有什么过人
之处也不是说他的产品一开始就会比别人好很多，而是都是特别有韧性的人都
在捕捉某个行业的机会，在某个行业内精耕细作坚持不懈，别人都干其它的去了
只有他还在这个行业中慢慢来，过上5年或者更多的时间慢慢得到业内人士的
认可，产品不断改进慢慢打开了销路，最后站住脚机会来了，一下发达了我
的一个朋友，就是这样修炼成了正果
有个笑话，说：刚刚离开的行业发展最快。说得就是这个道理
中国大啊，市场大啊只要认真耕耘，就会有收获
所以，在目前的Φ国技术人员还是有机会的，再过10年可能就一点机会都没有
需要去从事多个行业吗？就个体而言不需要。那个行业都有金子
就公司而言，需要吗那要看你的公司有没有这方面的人才；还需要看有没有这个
方面的机制。否则盲目的进行多个行业的扩展，没有必要需要做的是至少在某
你看，原来的LOTUS的notes卖给了IBM，原来只卖出去300万份到了IBM，就卖
到了1000万份（大概吧）产品就是这样，占领市场的同时利润就有了，规模效
益就有了一个公司的产品不需要太多，但是要卖的多才是正路。想想看同样
是产值100万，一个产品和10个产品的差别那就大了研发、服务、维修，差的多
象吉列就是那么个小刀片，作成这么大的企业多么舒服。
象GE每个行业都是业内的翘楚，那是资本主义社会200年的技术积累在中国，
需要做的是每一个小的公司都是某个产品最突出的从小的产品做起，做到国内最
好、亚洲最恏、世界最好就行了。中国就强大了
到那个时候，才有可能出现象GE这样的大公司才有形成这样的大公司的技术基础
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