合格电子工程师需要掌握的技能

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(ElectronicIndustriesAssociation，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，＋2V～＋6V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】干接点(drycantact)和湿接点(wetcontact)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：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DIP—16或SOP—16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RS－485芯片。采用单一电源+5V工作，额定电流为300μA，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、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MOXAC168P的接口板1)电源：DC5V2)接口：PCL725/MOXA8个RS2321.PCL725，直立DB37，孔2.MOXAC168P，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、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/canbus/以太网/USB）3)开关量（TTL，电流环路，干接点）4)模拟量（4~20ma、0~10ma、0~5V（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/canbus/以太网/USB）2)开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动）3)模拟量（4~20ma，0~10ma，0~5V（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atmelARM91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，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：：：，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。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