從51初學者到電子工程師

將電子產品抽象成一個硬體的模型，大約有以下組成：

1) 輸入
2) 處理核心
3) 輸出

輸入基本上有以下的可能：

1)      鍵盤
2)     串列介面（RS232/485/can bus/乙太網/USB）
3) 開關量（TTL，電流環路，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) 串列介面（RS232/485/can bus/乙太網/USB）
2) 開關量（TTL、電流環路、干接點、功率驅動）
3) 模擬量（4~20ma， 0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信號））
4) LED顯示：發光管、八字
5) 液晶顯示器
6) 蜂鳴器

處理核心主要有：

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系列單片機現在看來，只能做一些簡單的應用，說白了，這個晶元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，程序既可靠又容易編寫。

最近三星的arm受到追捧，價格便宜，乙太網和USB的介面也有，周立功的開發系統也便宜，作為學習ARM的產品來說，應該是最好的；作為工業級的控制，是不是合適，在網友中有不同的看法和爭議。本公司使用atmel ARM91系列開發的1個室外使用的產品，在北京室外使用，沒有任何的通風和加熱的措施，從去年的5月份到現在，運行情況良好。已經有個成功應用的案例。

但對於初學者來說，應該從51著手，一方面，51還是入門級的晶元，作為初學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的核的基礎上增加了一些I/O和A/D、D/A；也為今後學習更高一級的單片機和ARM打下基礎。再說了，哪個老闆會將ARM級別的開發放在連51也沒有學過的新手手中？

在51上面去做複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介面的晶元，擴展I/O口和A/D、D/A，以及SPI介面擴展LED顯示，例如：MAX7219等晶元。

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，是所有產品都具備的要素。所以要學，再具體應用。

第一課：51單片機最小系統

實際上，51單片機核心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；現在有一些有ISP（在線下載的），就更好用了；

2. 看門狗：種類很多，我常用的有max691/ca1161和DS1832等，具體看個人習慣、晶元工作電壓、封裝等。Max系列和DS系列，還有IMP公司的，種類很多，一般只需要有最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，後來新設計電路板，就都採用ca1161了。

單片機和單片機抗干擾能力是不一樣的。如果你的產品是工作在干擾比較大的環境，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，脈衝激光機的電源放電的時候，能量是很大的，在採取了所有能夠想到的光電隔離等措施之後，還是不行；後來，選用了intel的8031，就可以了。小聲的說：當時的philips的單片機抗干擾性能是最差的，可能跟Philips主要是用在民用領域有關。現在不知道怎麼樣了，有人知道的話告訴我。

單片機的輸入輸出口線是最容易引進干擾的地方；在嚴重干擾的情況下，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一次，好像累積誤差一樣，比較奇怪。

即使你的單片機系統不使用RS232介面，也可以做一個Rs232，留著做測試，或者預留等等，沒有壞處。除非你的單片機系統的口線不夠用了。

4. 磁片電容：22pf～30pf，可以在有些書上找到什麼晶振頻率對應什麼容量的磁片電容，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，最好還是找找資料看看。

參見以下電路圖：

1. 查看門狗的複位輸出，可能的話在電路板上加一個LED，下拉，這樣看起來就更方便；要是看門狗複位信號有，往下；

2. 查單片機，看看管腳有沒有問題；一般編程器能夠將程序寫入，說明單片機是好的；最好手頭上準備一個驗證過的單片機，內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：設計產品時，要在關鍵的地方：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，便於調試；作為批量大的產品，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，有些瓷片電容質量不行，乾脆換了；順便說一下，換器件最好使用吸錫帶，將焊盤內的錫吸乾淨，再將器件拔出，這樣不會損傷焊盤內的過孔；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. 最後只有換晶振了；切記要買好的晶振，有些品牌質量比較好。

5. 以上按照以上步驟檢測時，將無關的外圍晶元去掉；因為有一些是外圍器件的故障導致單片機最小系統沒有工作。

我準備寫的有以下幾課：

第二課 基本的晶元和分立器件
2.1 簡述
2.2 74系列
2.3 CD4000系列
2.4 光耦與光電管
2.5 三極體
2.6 電容電阻
2.7 固態繼電器
2.8 繼電器
2.9 變壓器和三端穩壓器
2.10 開關電源晶元
2.11 封裝知識、晶元批號等
2.12 接插件
2.13 器件選購的知識
第三課 數字量的輸入輸出
第四課 單片機的通訊介面
第五課 單片機系統設計的硬體構思
第六課 單片機程序的框架（彙編版本）