合格电子工程师需要掌握的技能

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1、编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第1页 共1页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:第一部分:硬件知识一、 数字信号1、 TTL和带缓冲的TTL信号TTL:逻辑门电路!eg:74LS系列,74H系列等TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,这被称做TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。2、 RS232和定义是个人计算机上的通讯接口之一,由电子工业协会(Electronic Industries Associa

2、tion,EIA) 所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个接脚 (DB-9) 或是25个接脚 (DB-25) 的型态出现,一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口,分别称为 COM1 和 COM2。3、 RS485/422(平衡信号)RS485采用差分信号负逻辑,2V6V表示“0”,- 6V- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。4、 干接点信号【1】

3、干接点(dry cantact)和湿接点(wet contact)信号 干接点好像是俗称,但是,实际上,在工业控制领域中,已经是一个标准的名词了。干接点的定义:无源开关;具有闭合和断开的2种状态;2个接点之间没有极性,可以互换;常见的干接点信号有:1、各种开关如:限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等;2、各种按键;3、各种传感器的输出,如:环境动力监控中的传感器:水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器;4、继电器、干簧管的输出;【2】湿接点的定义是:有源开关;具有有电和无电的2种状态;2个接点之间有极性,不能反接二、 模拟信号视频1、 非平衡信号:

4、模拟信号在传输过程中,如果被直接传送就是非平衡信号2、 平衡信号:如果把信号反相,然后同时传送反相的信号和原始信号,就叫做平衡信号。平衡信号送入差动放大器,原信号和反相位信号相减,得到加强的原始信号,由于在传送中,两条线路受到的干扰差不多,在相减的过程中,减掉了一样的干扰信号,因此更加抗干扰。三、 芯片1、 封装2、 7407:集电极开路六正相高压驱动器3、 7404:六门非4、 74005、 74LS5736、 ULN2003:ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN 达林顿管组成。 该电路的特点如下: ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V

5、的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V 的电压,输出还可以在高负载电流并行运行。 ULN2003 采用DIP16 或SOP16 塑料封装。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Maxim公司的一种RS485芯片。 采用单一电源+5 V工作,额定

6、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、 串行接口芯片1、 eeprom2、 串行I/O接口芯片3、 串行AD、DA4

7、、 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

8、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

9、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. 无需光电隔离4. 接口形式:DB9(针)直立第二部分:软件知识一、

10、 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

11、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(平衡和非平衡信号) 4) LED显示:发光管、八字

12、 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

13、,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。可以使用I2C接口的芯片,扩展I/O口和A/D、D/A,以及SPI接口扩

14、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

15、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

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