從51初學(xué)者到電子工程師 課

從初學(xué)者到電子工程師

一、前言

我的帖子“合格的電子工程師需要掌握的知識和技能”在電子產(chǎn)品世界（

https://bbs.edw.com.cn/list.asp?boardid=11）和電子工程師論壇（

https://www.eebyte.com/superbbs/list.asp?boardid=21）上發(fā)表后，點擊的人數(shù)

還行，這讓我也小有了成就感一把。也有人說這個帖子太空，是的，因為實際上這

只是一個我對公司初級員工講課的培訓(xùn)大綱；但是，初學(xué)者可以將這個大綱作為一

個參照物，參照自己的知識是否全面。

很多電子工程師在某個方面精深鉆研，成為某一個特殊領(lǐng)域的，從一開始的養(yǎng)

家糊口、慢慢小有收益、寶馬豪宅，也是有的；這些電子工程師可能沒有全面

掌握這些知識，因為這些行業(yè)用不上，例如，液晶顯示器，很多行業(yè)就不需要；但

是，對于一個初學(xué)者，我認(rèn)為，這個提綱是切合實際的，對于面向控制而言，已經(jīng)

基本夠用了；對于初學(xué)者，全面地掌握這些知識是很有必要的，因為你不知道今后

需要使用什么哪些知識，而這些知識， 80%以上你會在今后的工作中使用上，因為

這是都是基本的。熟練掌握這些知識和應(yīng)用，根據(jù)不同的地區(qū)、行業(yè)和老板，月

薪應(yīng)該可以在3000元～5000元之間，甚至更高。

其實，可能有些你用不上，但是知道了也沒有壞處；所謂書到用時方很少，又有謂

藝不壓身。知識＝月薪＝年薪＝金錢＝香車寶馬＝…….. ，呵呵。

為什么要掌握這些知識？

實際上，電子工程師就是將一堆器件搭在一起，注入思想（程序），完成原來的這

些器件分離時無法完成的功能，做成一個成品。所需要的技能越高、功能越復(fù)雜、

成本越低、市場上對相應(yīng)的東東的需求越大，就越成功。這就是電子工程師的自身

的價值。從成本到產(chǎn)品售出，之間的差價就是企業(yè)的追求。作為企業(yè)的老板，是在

市場上去尋找這樣的應(yīng)用；對電子工程師而言，是將老板提出的需求或者應(yīng)用按照

一定的構(gòu)思原則（成本、可靠性、電路板、功能強大等）在短的

時間內(nèi)完成。短的時間，跟電子工程師的熟練程度、工作效率和工作時間直接有

關(guān)。這就是電子工程師的價值。

將電子產(chǎn)品抽象成一個硬件的模型，大約有以下組成：

1) 輸入
2) 處理
3) 輸出

輸入基本上有以下的可能：

1) 鍵盤
2) 串行接口（RS232/485/can bus/以太網(wǎng)/USB）
3) 開關(guān)量（TTL，電流環(huán)路，干接點）
4) 模擬量（4~20ma、 0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信號））

輸出基本上有以下組成：

1) 串行接口（RS232/485/can bus/以太網(wǎng)/USB）
2) 開關(guān)量（TTL、電流環(huán)路、干接點、功率驅(qū)動）
3) 模擬量（4~20ma， 0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信號））
4) LED顯示：發(fā)光管、八字
5) 液晶顯示器
6) 蜂鳴器

處理主要有：

1) 8位單片機，主要就是51系列
2) 32位arm單片機，主要有atmel和三星系列

51系列單片機現(xiàn)在看來，只能做一些簡單的應(yīng)用，說白了，這個芯片也就是做單一

的一件事情，做多了，不如使用arm來做；還可以在arm上加一個操作系統(tǒng)，程序既

可靠又容易編寫。

近三星的arm受到追捧，價格便宜，以太網(wǎng)和USB的接口也有，周立功的開發(fā)系統(tǒng)

也便宜，作為學(xué)習(xí)ARM的產(chǎn)品來說，應(yīng)該是的；作為工業(yè)級的控制，是不是合

適，在網(wǎng)友中有不同的看法和爭議。本公司使用atmel ARM91系列開發(fā)的1個室外使

用的產(chǎn)品，在北京室外使用，沒有任何的通風(fēng)和加熱的措施，從去年的5月份到現(xiàn)

在，運行情況良好。已經(jīng)有個成功應(yīng)用的。

但對于初學(xué)者來說，應(yīng)該從51著手，一方面，51還是入門級的芯片，作為初學(xué)者練

手還是比較好的，可以將以上的概念走一遍；很多特殊的單片機也是在51的核的基

礎(chǔ)上增加了一些I/O和A/D、D/A；也為今后學(xué)習(xí)更高的單片機和ARM打下基礎(chǔ)。

再說了，哪個老板會將ARM級別的開發(fā)放在連51也沒有學(xué)過的新手手中？

在51上面去做復(fù)雜的并行擴展是沒有必要的，比如，擴展I/O口和A/D、D/A等等，

可以直接買帶有A/D、D/A的單片機；或者直接使用ARM，它的I/O口線口多。可以使

用I2C接口的芯片，擴展I/O口和A/D、D/A，以及SPI接口擴展LED顯示，例如：

MAX7219等芯片。

市面上一些比較古老的書籍中還有一些并行擴展的例子，如：RAM、EPROM、A/D、

D/A等，我覺得已經(jīng)沒有必要去看了，知道歷史上有這些一回事就行了；

這些知識，是所有產(chǎn)品都具備的要素。所以要學(xué)，再具體應(yīng)用。

說一個小的故事：野人獻曝。

從前，有一個農(nóng)民，冬天干了活后，休息曬太陽。好舒服呀。
他想，這么舒服的享受，我要獻給國王，讓他也能得到享受。
于是他興沖沖地到了王宮，將他的寶貴經(jīng)驗獻給了國王。

我現(xiàn)在就象這個農(nóng)民，把自己認(rèn)為很寶貴的經(jīng)驗獻給大家。希望大家多提寶貴意見

；拍板磚也可以，罵我也無所謂，呵呵，隨便。

課：51單片機系統(tǒng)

實際上，51單片機外圍電路是很簡單的，一個單片機＋一個看門狗＋一個晶振

＋2個磁片電容；

1. 單片機：atmel的89C51系列、winbond的78E52系列，還有philips的系列，都差

不多；現(xiàn)在有一些有ISP（在線的），就更好用了；

2. 看門狗：種類很多，我常用的有max691/ca1161和DS1832等，具體看個人習(xí)慣、

芯片工作電壓、封裝等。Max系列和DS系列，還有IMP公司的，種類很多，一般只需

要有基本的功能就可以了；原來我使用max691，但是max691比較貴，因為它有電

池切換功能，后來新設(shè)計電路板，就都采用ca1161了。

很早以前的電路設(shè)計中，現(xiàn)在可能還有人使用，使用一個電阻和一個電容達成的上

電復(fù)位電路；但是，這樣的復(fù)位電路一個是不可靠，為什么不可靠，網(wǎng)絡(luò)上能找得

到專門論述復(fù)位電路的文章；更重要的是，51系列的單片機比較容易受到干擾；沒

有看門狗電路是不行的，當(dāng)程序跑飛時，回不來了，死在那里。

常規(guī)的做法是買一個專門的看門狗電路，完成復(fù)位電路和看門狗電路的功能。
這些芯片的資料很容易在網(wǎng)絡(luò)上找到，通常使用百度搜索就可以了；看見有PDF的

字樣，就點擊；使用網(wǎng)際快車flashget也是的；

這些資料通常是pdf格式的文件，所以，還需要一個pdf的閱讀器。

百度網(wǎng)址：https://www.baidu.com

網(wǎng)際快車網(wǎng)址：https://www.skycn.com/soft/879.html

PDF閱讀器網(wǎng)址：https://www.chinapdf.com/download.htm

實際上，有了百度和其它的搜索引擎，很方便到這些芯片的資料，比光盤還方

便，不需要去到處找。

單片機和單片機抗干擾能力是不一樣的。如果你的產(chǎn)品是工作在干擾比較大的環(huán)境

，可以試試選用不同品牌的單片機；原來我在一個光電所，做YAG激光治療機的控

制部分，脈沖激光機的電源放電的時候，能量是很大的，在采取了所有能夠想到的

光電隔離等措施之后，還是不行；后來，選用了intel的8031，就可以了。小聲的

說：當(dāng)時的philips的單片機抗干擾性能是差的，可能跟Philips主要是用在民用

領(lǐng)域有關(guān)。現(xiàn)在不知道怎么樣了，有人知道的話告訴我。

單片機的輸入輸出口線是容易引進干擾的地方；在嚴(yán)重干擾的情況下，需要將所

有的口線光電隔離。

3. 晶振：一般選用11.0592M，因為可以準(zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率；也

可以使用36.864M，這個頻率是1.8432M的20倍，看別人的電路板上用過，我也沒有

用到。這2種晶振很容易買到，價錢跟12M的一樣。書上說，12M的晶振也能得到

9600的波特率，但是，實際用的時候，會每隔一段時間就出錯，好像累積誤差

一樣，比較奇怪。

即使你的單片機系統(tǒng)不使用RS232接口，也可以做一個Rs232，留著做測試，或者預(yù)

留等等，沒有壞處。除非你的單片機系統(tǒng)的口線不夠用了。

4. 磁片電容：22pf～30pf，可以在有些書上找到什么晶振頻率對應(yīng)什么容量的磁

片電容，但是，我都是隨便拿來使用，反正在11.0592M下，都沒有問題；如果你用

到了更高的頻率，還是找找資料看看。

參見以下電路圖：

如果你的單片機系統(tǒng)沒有工作，檢查步驟如下：

1. 查看門狗的復(fù)位輸出，可能的話在電路板上加一個LED，下拉，這樣看起來就更

方便；要是看門狗復(fù)位信號有，往下；

2. 查單片機，看看管腳有沒有問題；一般編程器能夠?qū)⒊绦驅(qū)懭耄f明單片機是

好的；手頭上準(zhǔn)備一個驗證過的單片機，內(nèi)部有一個簡單的程序，比如，在某

個口線上輸出1個1秒占空比的方波等，可以使用萬用表測量。

加一句：設(shè)計產(chǎn)品時，要在關(guān)鍵的地方：電源、串口、看門狗的輸出和輸入、I/O

口等加不同顏色的LED指示，便于調(diào)試；作為批量大的產(chǎn)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. 再查磁片電容，有些瓷片電容質(zhì)量不行，干脆換了；順便說一下，換器件

使用吸錫帶，將焊盤內(nèi)的錫吸干凈，再將器件拔出，這樣不會損傷焊盤內(nèi)的過孔；

再將新的瓷片電容焊接上去的時候，用萬用表量量是好的再焊；

4. 只有換晶振了；切記要買好的晶振，有些品牌質(zhì)量比較好。

5. 以上按照以上步驟檢測時，將無關(guān)的外圍芯片去掉；因為有一些是外圍器件的

故障導(dǎo)致單片機系統(tǒng)沒有工作。