合格的电子工程师需要掌握的知识和技能.docx
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合格的电子工程师需要掌握的知识和技能
合格的电子工程师需要掌握的知识和技能EDA中国门户网站_?
_@_bq0f_Q/w
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：
EDA中国门户网站$C（s0G_y_Q
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EDA中国门户网站
D_n#I-L_O2b;d_]_N第一部分：
硬件知识EDA中国门户网站_R2O'C_I_v'Y.d_G_M
一、数字信号EDA中国门户网站_^）Z（{_VO
1、TTL和带缓冲的TTL信号
__!
w_v&P_|_Cdqf0622、RS232和定义
o_B）?
_U/[,ydqf0623、RS485/422（平衡信号）
）b_m"h.]!
S:
y-@_cdqf0624、干接点信号EDA中国门户网站
f_b'T?
_u?
$b
r/B_F8Q_L
二、模拟信号视频
_G5b-t_V_^i;M_\dqf0621、非平衡信号EDA中国门户网站_s_q'}l）d;[L,}_Gb_}m
2、平衡信号EDA中国门户网站-u2\6C4p1x_b2\
三、芯片
_P4uf6IL6Ur$E9Zdudqf0621、封装EDA中国门户网站1V_lF;G_Qn:
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N-G_B
2、7407
9K_OY$c_G0idqf0623、7404EDA中国门户网站q_u_O_y#\-~,P,b
4、7400
_n4d_I5?
_I_B_I3Kdqf0625、74LS573
Eb$v-`7X_|!
Z_t_Ndqf0626、ULN2003
;f1d6gL&B/F_Tdqf0627、74LS244EDA中国门户网站_q_q_W!
p_Ws_p_A（Ph
8、74LS240
_v4u（U_x_C.~.F_A_]8p;Hdqf0629、74LS245EDA中国门户网站"fh_X#n:
t#b_P_H0A.`
10、74LS138/238
0L8[_P/JM9t_q_Gdqf06211、CPLD（EPM7128）EDA中国门户网站+Y!
{_L#k4`!
N8@&\_|_X8`_q
12、1161EDA中国门户网站$]_Q:
N,D_c_s_A7X_R
13、max691EDA中国门户网站&}'m"E4g_f/d#c
14、max485/75176
.B_J_bK%Z_qdqf06215、mc1489
.o_fs_s;Jhudqf06216、mc1488
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C.e$F@W_U_^dqf06217、ICL232/max232
3{:
@2{$n/D%M8Dadqf06218、89C51EDA中国门户网站*y]1o-C*l_o_w
四、分立器件EDA中国门户网站0|q$h#["x_M_G6F3v
1、封装
.R1a.\&R6{A1V8wdqf0622、电阻：
功耗和容值EDA中国门户网站8j8|
{1{/_5C_o
3、电容
'`.r_R1i_g_Q4Adqf0621）独石电容
_Q_@"__}_k_Z*i_mdqf0622）瓷片电容
`_W7q9Q-l0m）a_Mdqf0623）电解电容
_?
_c_x0i0RK_L_M9Mdqf0624、电感EDA中国门户网站6S6x5F+?
%R3^
L
C
5、电源转换模块
_l_T_c_M_Xdqf0626、接线端子
T_b*W_a&Tdqf0627、LED发光管EDA中国门户网站_}_p0W*~_ry"r_k
8、8字（共阳和共阴）EDA中国门户网站0Q!
q_L3f7G_W
9、三极管2N5551
_]:
?
_S,I_xj$B_{|,Qdqf06210、蜂鸣器EDA中国门户网站2Vv_K
a~5B
五、单片机最小系统EDA中国门户网站_m_u_`_t（o___z;A_j6eL
1、单片机
_?
_[&A_?
;|4^_k_vdqf0622、看门狗和上电复位电路
h$x9al_U_O+DP_yahdqf0623、晶振和瓷片电容
b
T_R_[/h'x8D`_sdqf062六、串行接口芯片EDA中国门户网站Bq_N9S,_5e_@_I
1、eeprom
'y_D/}8N;p_^M_A_m5Udqf0622、串行I/O接口芯片
'x_y_W.t_e$Bn5Ydqf0623、串行AD、DAEDA中国门户网站_x_\_@8`;Rs%k2i%j
4、串行LED驱动、max7129EDA中国门户网站_A_P_j7i%Y_p_[
七、电源设计
Q/T'c'XW'M_Q_?
（~_|_?
gdqf0621、开关电源：
器件的选择
B9vU_V_f_Udqf0622、线性电源：
_e!
H_E_G#__U_v7CZdqf0621）变压器
3}*K_V-p$X:
s_Z2l#S（h:
_dqf0622）桥
5|a_U_@_CSp_F_ddqf0623）电解电容
:
i_Iln9|X9Mdqf0623、电源的保护EDA中国门户网站_gvU_Q_J+d_e*Wk
1）桥的保护
6k4O_p*A/T^3a$C_udqf0622）单二极管保护EDA中国门户网站*Cv*bb_g_b"b_SZ
八、维修
+{#CP_W_q_Edqf0621、电源EDA中国门户网站+g_T2j_w_L_d\
2、看门狗
_]`_]F_Q/adqf0623、信号EDA中国门户网站
s_n3X}_{_s
九、设计思路EDA中国门户网站_d9_
__N*~~8j'c
1、电源：
电压和电流EDA中国门户网站i_U_W3T_Y"CQ#\_@[Q
2、接口：
串口、开关量输入、开关量输出EDA中国门户网站6a_O
@]_c]6z_p$E
3、开关量信号输出调理
_b）i_R;Y_S3]dqf0621）TTL―>继电器EDA中国门户网站N+Q_z_+~J
2）TTL―>继电器（反向逻辑）
'F_V_U
D#ZLdqf0623）TTL―>固态继电器EDA中国门户网站_t_S`__Wi_V6L_nm_F_A;?
4）TTL―>LED（8字）
_T_R_S）t%Jdqf0625）继电器―>继电器EDA中国门户网站'K9B-^6Y_v_B:
_.y
6）继电器―>固态继电器EDA中国门户网站+a:
F1Jf_y_h_YQ
4、开关量信号输入调理
_AU6H9@_|_{_`#FC-h1odqf0621）干接点―>光耦EDA中国门户网站_r6n0z$j_tU_?
%{
2）TTL―>光耦
$e7`x_R_q/BWFdqf0625、CPU处理能力的考虑
v*y8Fg/z:
udqf0626、成为产品的考虑：
$R,p&x/kO_L_Idqf0621）电路板外形：
大小尺寸、异形、连接器、空间体积EDA中国门户网站*J"V_k_RA_o__x_b
2）电路板模块化设计
（z_G_x0F_W.f7~t_y_wdqf0623）成本分析
_d.\_W_Dy_DC_Pdqf0624）器件的冗余度
1N_@2t_v_T_H$^dqf0621.电阻的功耗EDA中国门户网站_Q_j;s/f_]^_Z__0{.z
2.电容的耐压值等
0u）H*f_b$bdqf0625）机箱EDA中国门户网站0n7s-s"R^_m/G_d
6）电源的选择
S;N2H_t"`dqf0627）模块化设计
_y&d_hU_k_U:
Kdqf0628）成本核算EDA中国门户网站9X&\6C8J1]_W\_c_Y
1.如何计算电路板的成本？
_j~f_U1\G_Xdqf0622.如何降低成本？
选用功能满足价格便宜的器件EDA中国门户网站_u7\_C/K_u`
十、思考题
_`+|_~_w_T_J_Udqf0621、如何检测和指示RS422信号
_U_s
vy8o"N:
k_odqf0622、如何检测和指示RS232信号EDA中国门户网站2x%g4T$S_r_`_k%tA
3、设计一个4位8字的显示板EDA中国门户网站_IL_I__*p!
h'n（J-v（w
1）电源：
DC12EDA中国门户网站*W_g+F5|8|H_k5a_t
2）接口：
RS232
_U_|）p_w_tdqf0623）4位3”8字（连在一起）EDA中国门户网站.J:
D;A%F7?
9A;T
4）亮度检测EDA中国门户网站|[_v!
]_X_U_B#M
5）二级调光
8V_P/~_r_H-s_W_q3V0Wdqf0624、设计一个33位1”8字的显示板
7g1n/D`_k）F/fdqf0621）电源：
DC5V
j4X%?
_eL_}0M%s2Sdqf0622）接口：
RS232
D_L,F:
g_UV_ydqf0623）3排11位8字，分4个、3个、4个3组，带行与行之间带间隔EDA中国门户网站*O（]9c_y4m*[U_?
2v_t_m*t
4）单片机最小系统
4Y_c/G_S_i"ydqf0625）译码逻辑
/S_}_h'f_n|（JW8E_Idqf0626）显示驱动和驱动器件
8v7w\
nK%}dqf0625、设计一个PCL725和MOXAC168P的接口板
_{4^_F）]i'Mxdqf0621）电源：
DC5VEDA中国门户网站${y_C+x__Y,gX_tb_s&v
2）接口：
PCL725/MOXA8个RS232EDA中国门户网站_`5E_A-T/s）D_@
1.PCL725，直立DB37，孔
8f%@!
{.Yv:
r#b.Ddqf0622.MOXAC168P，DB62弯
_\_J_Si*Bfdqf0623）开关量输出信号调理：
6个固态继电器和8个继电器，可以被任何一路信号控制和驱动，接口：
固态继电器5.08直立，继电器3.81直立EDA中国门户网站0a_V,F"O_q_d_kh_Z
4）开关量输入调理：
干接点闭合为1或0可选，接口：
3.81直立
4y_{_y&?
Fa;P!
LJ$Fdqf0625）RS232调理：
_R_[2v_I_S_L4~&Qtdqf0621.LED指示
_I_}+h8j9g,u_e%q;r&G8H_ddqf0622.前4路RS232全信号，后4路只需要TX、RX、0
;l2M"Q+kU（WZ$Vdqf0623.无需光电隔离EDA中国门户网站:
k!
[L_w_^_h_E,M
4.接口形式：
DB9（针）直立
5E_^#`_L:
@_Ovdqf062第二部分：
软件知识
_p+`_F_R"__@8|!
idqf062一、汇编语言
_B,G_T"O_Ru.Mdqf062二、C51
_b.fPu_i1Y0Q'D_Mdqf062该部分可以从市场上买到的N种开发板上学到，至于第一部分，需要人来带吧。
EDA中国门户网站6MW_H8r4X4dN8a
EDA中国门户网站8w1F_c'b_gO_f
EDA中国门户网站e_b1Y_n5|
工程师在某个方面精深钻研，成为某一个特殊领域的专家，从一开始的养家糊口、慢慢小有收益、最后宝马豪宅，也是有的；这些电子工程师可能没有全面掌握这些知识，因为这些行业用不上，例如，液晶显示器，很多行业就不需要；但是，对于一个初学者，我认为，这个提纲是切合实际的，对于面向控制而言，已经基本够用了；对于初学者，全面地掌握这些知识是很有必要的，因为你不知道今后需要使用什么哪些知识，而这些知识，80%以上你会在今后的工作中使用上，因为这是都是最基本的。
熟练掌握这些知识和应用，根据不同的地区、行业和老板，月薪应该可以在3000元～5000元之间，甚至更高。
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_V$u7{_X_y3N:
g_Fdqf062其实，可能有些你用不上，但是知道了也没有坏处；所谓书到用时方很少，又有谓艺不压身。
知识＝月薪＝年薪＝金钱＝香车宝马＝……..，呵呵。
（b（c$l%j0N_K9zdqf062
_N;w+eG*Hy_e}G_Adqf062为什么要掌握这些知识？
EDA中国门户网站）D2Q）v;i_H9N$O_m&e&G
4b_i*q9[_e3i_M_N_iTdqf062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。
9p8K_J_Y:
adqf062
_s_D@_a_R_Y4J%jdqf062将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：
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E!
y"O;y（}
EDA中国门户网站_Dl_G:
u（I-V
1）输入EDA中国门户网站.V_V4~%J:
N_t_w
2）处理核心EDA中国门户网站,bJ7S#h's8O
3）输出EDA中国门户网站"M+`;Z-P_b/{0A__
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输入基本上有以下的可能：
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T0F0h3ldqf0621）键盘EDA中国门户网站_z_V8f_b'l_N9F
2）串行接口（RS232/485/canbus/以太网/USB）
K_N"^_h.Modqf0623）开关量（TTL，电流环路，干接点）EDA中国门户网站_C_b2_）s"F_I_z
4）模拟量（4~20ma、0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信号））EDA中国门户网站;v&o_X_D_{_L_u!
s_d
_a_I-V
w!
cHo_x'}&^dqf062输出基本上有以下组成：
EDA中国门户网站a）d_Bmz）RU9k_`+T
EDA中国门户网站`___r_S"_%{__
1）串行接口（RS232/485/canbus/以太网/USB）EDA中国门户网站_Y3H_u0LO9}1D+`
2）开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动）
g$a_O_h*rZdqf0623）模拟量（4~20ma，0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信号））EDA中国门户网站;f.T8t_m_f-i
4）LED显示：
发光管、八字
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C_Rh_c_Zdqf0625）液晶显示器
A`）c.Z.e!
A
Hdqf0626）蜂鸣器
_^5l6[9z_j_k_m_[Mdqf062EDA中国门户网站$a5}*|%y_\'D/b.]
处理核心主要有：
EDA中国门户网站,M_p3o_X6V_o}$A_[o;{^_t
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1）8位单片机，主要就是51系列
k_L_kE.r9|+Y!
i#Rdqf0622）32位arm单片机，主要有atmel和三星系列EDA中国门户网站_E!
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q_V*`
EDA中国门户网站_EF7^7FtE_u_R_^_q3C
51系列单片机现在看来，只能做一些简单的应用，说白了，这个芯片也就是做单一的一件事情，做多了，不如使用arm来做；还可以在arm上加一个操作系统，程序既可靠又容易编写。
_?
*x_S_P*I+?
'T.h_k_]dqf062EDA中国门户网站'X7l.F_yD_S+s$Q_^q
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。
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EDA中国门户网站/f,k_V（R0L_~1gZ_[_F
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？
EDA中国门户网站I"^/^E_~j_VB'b__
EDA中国门户网站_T%|_p_}_K_G
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。
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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；EDA中国门户网站7c_T#Z:
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这些知识，是所有产品都具备的要素。
所以要学，再具体应用。
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$g_TI_H_B_{dqf062
_o9N,d_j#}_O_X_zdqf062说一个小的故事：
野人献曝。
6__s_W_h_I
adqf062EDA中国门户网站.G+b_G_I0[_D9f
从前，有一个农民，冬天干了活后，休息晒太阳。
好舒服呀。
7I5D'T_b_v_]_\_h"pdqf062他想，这么舒服的享受，我要献给国王，让他也能得到享受。
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\l-r_M_Mdqf062于是他兴冲冲地到了王宫，将他的宝贵经验献给了国王。
\_S_J_?
"f_A_}dqf062EDA中国门户网站$^5g7N_bg_[
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。
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wW_q;\_yVdqf062EDA中国门户网站'm）p_q_K5Zm-y
第一课：
51单片机最小系统EDA中国门户网站8p_`8G2R_L_R_s_u
EDA中国门户网站_T（G_{:
S_F_n#s_x
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；EDA中国门户网站$k_j#I_y#[&W_I_h
:
|_H;\_p_g）s_tdqf0621.单片机：
atmel的89C51系列、winbond的78E52系列，还有philips的系列，都差不多；现在有一些有ISP（在线下载的），就更好用了；
I_q_F_p_uC;KM__dqf062EDA中国门户网站D&V9C:
y_?
2.看门狗：
种类很多，我常用的有max691/ca1161和DS1832等，具体看个人习惯、芯片工作电压、封装等。
Max系列和DS系列，还有IMP公司的，种类很多，一般只需要有最基本的功能就可以了；原来我使用max691，但是max691比较贵，因为它有电池切换功能，后来新设计电路板，就都采用ca1161了。
EDA中国门户网站&E_t_E_\1z（D,t
_P_kG
F*qdqf062很早以前的电路设计中，现在可能还有人使用，使用一个电阻和一个电容达成的上电复位电路；但是，这样的复位电路一个是不可靠，为什么不可靠，网络上能找得到专门论述复位电路的文章；更重要的是，51系列的单片机比较容易受到干扰；没有看门狗电路是不行的，当程序跑飞时，回不来了，死在那里。
EDA中国门户网站_]4H.i:
p（|+F
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EDA中国门户网站Q_V_X0gu___V
常规的做法是买一个专门的看门狗电路，完成复位电路和看门狗电路的功能。
_M_U__OI!
ldqf062这些芯片的资料很容易在网络上找到，通常使用XX搜索就可以了；看见有PDF的字样，就点击下载；使用网际快车flashget下载也是最好的；
（G3[@）j1J_oJp!
Jdqf062EDA中国门户网站_q_`_U_h\
这些资料通常是pdf格式的文件，所以，还需要一个pdf的阅读器。
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BN_[z"Tgdqf062EDA中国门户网站*?
_o~;]_g2BCg
XX网址：
_]"^0a;}_VN_bV5F4adqf062EDA中国门户网站:
i*H'c4d_k_^+U_D
网际快车下载网址：
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E__'Z_Wdqf062
_G_B_p*X_^2`dqf062PDF阅读器下载网址：
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~-sc_rR"S-I&t
0f_k,Nz_X_^）o9ARdqf062实际上，有了XX和其它的搜索引擎，很方便下载到这些芯片的资料，比光盘还方便，不需要去到处找。
EDA中国门户网站（r9r.F6Y~/r1C
P}
EDA中国门户网站6x;W_\D_VM.B:
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单片机和单片机抗干扰能力是不一样的。
如果你的产品是工作在干扰比较大的环境，可以试试选用不同品牌的单片机；原来我在一个光电所，做YAG激光治疗机的控制部分，脉冲激光机的电源放电的时候，能量是很大的，在采取了所有能够想到的光电隔离等措施之后，还是不行；后来，选用了intel的8031，就可以了。
小声的说：
当时的philips的单片机抗干扰性能是最差的，可能跟Philips主要是用在民用领域有关。
现在不知道怎么样了，有人知道的话告诉我。
R_}2pw5{dqf062EDA中国门户网站_G$N_]_d__2`"^
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。
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\3B_cp0_dqf0623.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。
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^3|
_G%X%n$T_@dqf062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。
6}&|1K_pOxdqf062EDA中国门户网站_?
）G'w_\U_^3W_m9M
4.磁片电容：
22pf～30pf，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，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。
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