接觸過單片機的朋友們都時常會聽到別人提"最小系統"這個詞.那到底什么是最小系統,有怎樣設計稱上"最小"呢?下面讓永節電子來告訴大家:單片機最小系統,或者稱為最小應用系統,是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統.
對51系列單片機來說,單片機+晶振電路+復位電路,便組成了一個最小系統.但是一般我們在設計中總是喜歡把按鍵輸入、顯示輸出等加到上述電路中,成為小系統。
應用89C51（52）單片機設計并制作一個單片機最小系統，達到如下基本要求：
1、具有上電復位和手動復位功能。
2、使用單片機片內程序存儲器。
3、具有基本的人機交互接口。按鍵輸入、LED顯示功能。
4、具有一定的可擴展性，單片機I/O口可方便地與其他電路板連接。
51單片機學習想學單片機，有一段時間了，自己基礎不好，在網上提了許多弱智的問題，有一些問題網友回答了，還有一些為題許多人不屑一顧。學來學去，一年多過去了，可是還是沒有入門，現在我就把我學習中遇到的一些問題和大家分享一下，希望在大蝦的幫助下能快速的入門：） 在學習之前我在網上打聽了一下atmel公司的單片機用的人比較多，avr系列這幾年在國內比較流行，但是考慮到avr還是沒有51系列用的人多，51系列的許多技術在實踐中都已經的到了前人的解決，遇到問題后，有許多高人可以幫助解決，所以這次學習，選用了atmel公司的at89s52，來進行學習。學習單片機是需要花費時間實踐的；學之前我們先準備好所需的東西一、所需硬件 at89s52一片；8m晶振一個，30pf的瓷片電容兩個；10uf電解電容一個，10k的電阻一個；萬用板（多孔板）一塊；其他的器件如電烙鐵一把30w的，松香，焊錫若干，如果是第一次學習，不知道這些東西，沒關系，以下是它們的照片：
Atmel公司生產的at89s52
8m晶振
22pf瓷片電容
電解電容圖
1/4 w 10k 的電阻
普通的電木萬用板
好了，有了這些東西，我們就可以把它們組合到一起做成我們的最小系統了：）有了這些東西我們怎么焊接丫？不用著急，過一會我們把原理圖給大家畫出來大家就會了。
二、51單片機最小系統原理圖。
這張圖是組成51單片機的最小系統圖了，我們把他的功能在這里簡單的介紹一下核心器件：
單片機，周圍的東西都是使單片機更好的工作而設立的；
1、震蕩器
單片機系統正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統將會不能工作；假如振蕩器運行不規律，系統執行程序的時候就會出現時間上的誤差，這在通信中會體現的很明顯：電路將無法通信。他是由一個晶振和兩個瓷片電容組成的，x1和x2分別接單片機的x1和x2，晶振和瓷片電容是沒有正負的，注意兩個瓷片電容相連的那端一定要接地。
2、復位端 復位電路，
給單片機一個復位信號（一個一定時間的低電平）使程序從頭開始執行；一般有兩中復位方式：上電復位，在系統一上電時利用電容兩端電壓不能突變的原理給系統一個短時的低電平；手動復位，同過按鈕接通低電平給系統復位，這時如果手按著一直不放，系統將一直復位，不能正常工作，如果我們買的小按鈕有問題，我們又沒有仔細的檢查，那可有點麻煩了，呵呵，我估計我們的運氣不會那么差，哈哈，在這里我們需要注意用的電容是電解電容，是有正負的，如果接反了，他就會爆炸，哈哈做實踐真是不容易，有時要冒著危險的，哈哈。
我們可以用并口或者串口把程序下到單片機中，這樣我們就可以省去了買燒錄器， 3、電源， 說了半天還沒有說到電源，要不單片機怎么工作呀，圖中沒有給出，第20管腳是地GND，第40管腳是電源VCC，一般我們在電源vcc處。加一個0.1uf的瓷片電容，濾掉電源中的高頻雑波，使系統更安全。注意51單片機使用的是5付直流電源。
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、
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，后來新設計電路板，就都采用ca1161了。
很早以前的電路設計中，現在可能還有人使用，使用一個電阻和一個電容達成的上
電復位電路；但是，這樣的復位電路一個是不可靠，為什么不可靠，網絡上能找得
到專門論述復位電路的文章；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，當程序跑飛時，回不來了，死在那里。
常規的做法是買一個專門的看門狗電路，完成復位電路和看門狗電路的功能。
這些芯片的資料很容易在網絡上找到，通常使用百度搜索就可以了；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?，F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接口，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么晶振頻率對應什么容量的磁
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，最好還是找找資料看看。
參見以下電路圖：
如果你的單片機系統沒有工作，檢查步驟如下：
1. 查看門狗的復位輸出，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，便于調試；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，干脆換了；順便說一下，換器件最好
使用吸錫帶，將焊盤內的錫吸干凈，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. 最后只有換晶振了；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，將無關的外圍芯片去掉；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。
第二課 基本的芯片和分立器件
2.1 簡述
有必要對以下系列的芯片和分立器件進行介紹。
除了單片機作為控制器的核心外，作為一個產品，由很多東西構成；所以，在講系
統之前，先將這些零零碎碎的東西一并交待。就好像一棟房子，有各種各樣的構件
組成，下面的這些東東就像磚瓦一樣，沒有不行。
2.2 74系列芯片
74系列的芯片的下載地址：
http://www.dainau.com/TTLDATASHEET.htm
http://www.100y.com.tw/asp/class36_40.htm
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/default.htm
74系列的芯片是古老的一族，大部分的芯片現在均已不用了，但是，實際上，在目
前的系統中，還能看到一些芯片，有些芯片現在還在系統中使用，例如：
1、 7404 – 6個反相門
下載地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=125533
將輸入的TTL邏輯反相，如：0->1，1->0
2、 7407 – 6個集電極開路門
下載地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=125518
由于集電極開路門可以外接高電壓，可以最高到DC30V，電流最大到39mA，通常我
用它驅動8字數碼管和繼電器等大電流的負載；開路門內部結構是達林頓管的，輸
出的邏輯是正的；
與其類似的芯片是7406，只不過是反相開路門。
3、 74LS573與74LS373 – 8 數據鎖存器
74LS373下載地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=129171
74LS573下載地址：
http://www.yddz.net/yddzsourse/pdf/74hc573.pdf
引入幾個概念：
1. 真值表
參見74LS373的PDF的第2頁：
Dn
LE
OE
On
H
H
L
H
L
H
L
L
X
L
L
Qo
X
X
H
Z
這個就是真值表，表示這個芯片在輸入和其它的情況下的輸出情況。
每個芯片的數據手冊（datasheet）中都有真值表。
布爾邏輯比較簡單，在此不贅述；
2. 高阻態
就是輸出既不是高電平，也不是低電平，而是高阻抗的狀態；在這種狀態下，可以
多個芯片并聯輸出；但是，這些芯片中只能有一個處于非高阻態狀態，否則會將芯
片燒毀；
高阻態的概念在RS232和RS422通訊中還可以用到。
3. 數據鎖存
當輸入的數據消失時，在芯片的輸出端，數據仍然保持；
這個概念在并行數據擴展中經常使用到。
4. 數據緩沖
加強驅動能力。74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具備數據緩沖的能力。
OE：output_enable，輸出使能；
LE：latch_enable，數據鎖存使能，latch是鎖存的意思；
Dn：第n路輸入數據；
On：第n路輸出數據；
再看這個真值表，意思如下：
第四行：當OE＝1是，無論Dn、LE為何，輸出端為高阻態；
第三行：當OE＝0、LE＝0時，輸出端保持不變；
第二行第一行：當OE＝0、LE＝1時，輸出端數據等于輸入端數據；
結合下面的波形圖，在實際應用的時候是這樣做的：
a． OE＝0；
b． 先將數據從單片機的口線上輸出到Dn；
c． 再將LE從0->1->0
d． 這時，你所需要輸出的數據就鎖存在On上了，輸入的數據在變化也影響不到輸
出的數據了；實際上，單片機現在在忙著干別的事情，串行通信、掃描鍵盤……單
片機的資源有限啊。
在單片機按照RAM方式進行并行數據的擴展時，使用movx @dptr, A這條指令時，這
些時序是由單片機來實現的。
后面的表格中還有需要時間的參數，你不需要去管它，因為這些參數都是幾十ns級
別的，對于單片機在12M下的每個指令周期最小是1us的情況下，完全可以實現；如
果是你自己來實現這個邏輯，類似的指令如下：
mov
P0,A ;將數據輸出到并行數據端口
clr
LE
setb
LE
clr
LE
;上面三條指令完成LE的波形從0->1->0的變化
74ls573跟74LS373邏輯上完全一樣，只不過是管腳定義不一樣，數據輸入和輸出端
各在一側，PCB容易走線；所以大家都喜歡使用這個芯片。
4、 74LS244 – 數據緩沖器
下載地址：
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F244.pdf
數據輸出能力比較強，輸出電流可以到40mA以上；
4個緩沖器分成2組，具有高阻態控制端口
5、 74LS245 – 總線緩沖器
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F245.pdf
雙向數據接口，通常在ISA板卡上可以看到；
早期的51系統中，為了擴展RAM、eprom、A/D、D/A、I/O等經?？梢钥吹竭@個片子
；
為了增強驅動能力，有時是為了隔離輸入和輸出，主要是布線方便，象74LS573一
樣，輸入、輸出在一側，經常用到這個片子
6、 74LS138 – 三－八譯碼器
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F138.pdf
在早期的51系統的擴展中，作為地址選通的片子，可以經常看到。
另外一個類似的芯片是74LS154，是4-16譯碼器，現在更是少見了。
有興趣的可以研究一下何立民的經典著作中的有關章節。
知道有這么一個芯片就可以了。
2.3
CD4000系列
CD4000系列的芯片，除了跟74系列的電氣特性有所區別外，例如：
1) 電壓范圍寬，應該可以工作在3V～15V，輸入阻抗高，驅動能力差外，跟74系列
的功能基本沒有區別；
2) 輸入時，1/2工作電壓以下為0，1/2工作電壓以上為1；
3) 輸出時，1=工作電壓；0=0V
4) 驅動能力奇差，在設計時最多只能帶1個TTL負載；
5) 如果加上拉電阻的話，至少要100K電阻；
6) 唯一現在使用的可能就是計數器，CD4060的計數器可以到14級二進制串行計數/
分頻器，這個74系列的做不到這么高；
下載地址：
http://www.100y.com.tw/asp/class36_40.htm
http://www.100y.com.tw/pdf_file/CD4060.PDF
2.4 ULN2003/ULN2008
它的內部結構也是達林頓的，專門用來驅動繼電器的芯片，甚至在芯片內部做了一
個消線圈反電動勢的二極管。ULN2003的輸出端允許通過IC 電流200mA，飽和壓降
VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約為36V。用戶輸出口的外接負載可根據以上參數估算
。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可以直接驅動繼電器或固體繼電器(SSR)
等外接控制器件，也可直接驅動低壓燈泡。
經常在工控的板卡中見到這個芯片。
有個完全一樣的型號：MC1413，不過現在好像不怎么見到這個型號了，但是管腳與
2003完全兼容。
ULN2003可以驅動7個繼電器；ULN2008驅動8個繼電器。
ULN2003下載地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=148212
ULN2008下載地址：
沒有找到。奇怪啊。
2.5 光耦
光耦是做什么用的？光耦是用來隔離輸入輸出的，主要是隔離輸入的信號。
在各種應用中，往往有一些遠距離的開關量信號需要傳送到控制器，如果直接將這
些信號接到單片機的I/O上，有以下的問題：
1) 信號不匹配，輸入的信號可能是交流信號、高壓信號、按鍵等干接點信號；
2) 比較長的連接線路容易引進干擾、雷擊、感應電等，不經過隔離不可靠
所以，需要光耦進行隔離，接入單片機系統。
常見的光耦有：
1) TLP521-1/ TLP521-2/ TLP521-4，分別是1個光耦、2個光耦和4個光耦，HP公司
和日本的東芝公司生產。
下載地址：
http://www.100y.com.tw/pdf_file/TLP521-1-2,4.PDF
發光管的工作電流要在10mA時，具有較高的轉換速率；
在5V工作時，上拉電阻不小于5K，一般是10K；太小容易損壞光耦；
2) 4N25/4N35，motorola公司生產
下載地址：
http://www.100y.com.tw/pdf_file/4N25-8,35-7,H11A1-5.PDF
隔離電壓高達5000V；
3) 6N136，HP公司生產
下載地址：
http://www.100y.com.tw/pdf_file/6N135-6.PDF
要想打開6N136，需要比較大的電流，大概在15~20mA左右，才能發揮高速傳輸數據
的作用。
如果對速率要求不高，其實TLP521－1也可以用，實際傳輸速率可以到19200波特率
。
選擇光耦看使用場合，tlp521-1是最常用的，也便宜，大概0.7~1元；
要求隔離電壓高的，選用4N25/4N35，大概在3元左右；
要求在通訊中高速傳輸數據的，選用6N136，大概在4元左右。
光耦應用的原理框圖如下所示：
1. 輸入干接點隔離
2. 輸入TTL電平隔離
3. 輸入交流信號隔離
4. 輸出RS232信號隔離
5. 輸出RS422信號隔離
光耦除了隔離數字量外，還可以用來隔離模擬量。將在今后的章節中描述。
2.6 三極管
2.7 光電管
2.8 電容
2.9 電阻
2.10 固態繼電器
2.11 繼電器
2.12 變壓器與整流橋
2.13 三端穩壓器
2.14 開關電源芯片
2.15 封裝知識、芯片批號等
2.16 接插件
2.17 器件選購的知識
2.6 三極管
2.6.1 三極管的4種工作狀態
1) 飽和導通狀態
飽和導通=0
2) 截止狀態
飽和導通=1
3) 線性放大狀態
作為低頻放大器時使用，具體的可參見有關電子線路的書籍；
4) 非線性工作狀態
在無線電通信系統中，作為混頻器等使用。具體的可參見有關電子線路的書籍；
愚記得南京工學院也就是現在的東南大學在80年代初期有一套《電子線路》5本，
是電子專業的書籍，比較難懂；現在，即使是在電子專業的學生中，也應該降低了
對三極管的哪些復雜的參數的要求了吧；在實際使用時，即使是模擬電路、非線性
電路，也都是集成電路了，誰還使用三極管自己做呢？如果萬一需要，現學也來得
及。這套書很強的。編寫人在那個年代肯定都是牛人。
學三極管這些參數很繁瑣的，要是現在的非電子類的大學生或者大專生們還學這些
玩意，我只能說是學校在誤人子弟了。
好多學校都在擴招，很多學生念了4年下來，學了一堆過時的理論，跟實際的東西
一點沒有接軌，不知道7407是干什么用得，不知道三極管的幾個狀態；我只能無話
可說。
所以，念了4年下來，跟企業的需求還有一段距離，還需要從頭來過；聰明的學生
趕緊抓住機會去學習，去實習，這樣，還可以趕緊補上實際應用的這一課。
言歸正傳。
參見下圖：
當單片機的口線輸出電平為1時，三極管的be結導通，ce結導通，輸出的電壓值為
0V；
當單片機的口線輸出電平為0時，三極管的be結不導通，ce結截止，輸出的電壓值
為5V；
在這種數字電路的應用中，相當于三極管是一個反相開路門。
計算是否導通，公式如下：
I＝B（放大倍數，希臘字母的貝塔）×Ibe
當Ice
相差越大，飽和程度越深，Vce越小，三極管的輸出內阻越?。?
這個概念要用到光電管中。
設計使用時大概算算，心里有個數；在電路板上試試，行的通，那就是它了?？梢?/span>
測量Vce值，至少要小于0.1V就可以了。
常用的PNP三極管是2N5551，驅動40mA的LED（電壓在24V）、蜂鳴器等均沒有問題
。
2.6.2 三極管的具體應用
實際上，已經有象7407、ULN2003可以取代三極管在數字電路中的作用；但是，有
時是受到PCB面積的制約，有時是為了降低成本，有時是因為布局方便，在1~2個輸
出點時，還是可以使用三極管來做驅動的。
例如：驅動一個蜂鳴器；往往系統中的蜂鳴器跟其它驅動設備，繼電器等，距離較
遠；這時，沒有必要使用一片7407，或者ULN2003來驅動；驅動的接口如下：
Re:從51初學者到電子工程師（轉帖）
2.7 光電管
我這里所謂的光電管有2種：
1) 反射型光電管
2) 對射型光電管
這2種產品在市場上又可分為調理好的和沒有調理好的；
這2種光電管在電子產品世界和電子技術應用雜志上都有大量的廣告。隨便找一本
都有。
我所說的調理好的指的是內部已經加了限流電阻和輸出的放大驅動電路了。它的特
點是只有3根線，電源2根，輸出信號一根，TTL電平的；但是，有時受到某種限制
，需要使用沒有調理好的，怎么辦呢？
參見下圖：光電管原理框圖
這種沒有調理好的光電管在使用時，需要做一塊小的電路板，在發光管加限流電阻
，在光電三極管的集電極加上拉電阻到5V，如下圖所示：光電管工作框圖1。
但是，在使用中我發現，輸出的信號不穩定，尤其是在使用比較長的電纜傳輸到單
片機的時候；究其原因，我認為是由于反射或者對射的紅外光落在光電三極管的靶
面上，光強未能導致光電三極管深度飽和，使得輸出的內阻偏大，環境的噪聲和電
纜的干擾信號容易在線路上疊加的緣故；
為了可靠工作，仿照達林頓管的結構，在光電三極管的輸出端加一個限流電阻接到
NPN的B結，當無光的時候，2N5551飽和導通，輸出電壓為0V；實際測量小于0.1V；
當有光，甚至是弱光時，2N5551截至，輸出電壓為5V。將3K電阻換成更大或更小的
電阻，可以調整光電三極管的輸出的靈敏度。
具體工作過程可以自行分析，做個實驗。
2.8 電容
2.8.1 電容的主要種類
電容有以下幾大類：
1) 電解電容
2) 獨石電容
3) 磁片電容
4) 膽（左金右旦）電解電容
5) 滌綸電容等
電容的指標是：耐壓值和電容容量。例如：220u/50V，就是說，這個電解電容耐壓
值為50V，容量為220u。
電容的容量跟電容的介質有關。
顧名思義：
電解電容為電解質作為介質的，鋁作為電極；
獨石電容是使用石頭作為介質的；
磁片電容是磁片作為介質的；
膽（左金右旦）電解電容使用電解質作為介質，但是，電極采用膽（左金右旦）金
屬。
滌綸電容采用滌綸作為介質。
有興趣的網友可以拆一個電容看看。
2.8.2 電容的使用場合
1. 電源穩壓和濾波
電解電容主要是用來穩壓和低頻交流濾波的；高頻濾波是使用磁片電容和獨石電容
。
當電解電容作為穩壓時，接在整流橋和三端穩壓器的輸出端，起到穩定電壓的作用
。其工作機理相當于一個水庫，從上游來的帶有波浪的水到了水庫，就變的平滑了
。
但是，鋁電解電容的電解質隨著時間的推移會干涸，所以在設計時需要留有余量，
保證系統正常工作到它的壽命。
有些遠端供電的直流電源，接到電路板的輸入端時，需要在電路板的電源輸入端加
一個大的電解電容，通?？梢允?20u/25V，這樣，這塊電路板需要供電時，不是直
接從電源處取，而是從電容中取電，可以得到穩定的電流供給；
但是，電解電容只能濾除低頻的波動；對于直流電源中的高頻波動，可以加一個
0.1u或0.01u的獨石電容或者磁片電容。
很多教科書都指出，在每一個芯片的電源和地兩端接一個0.1u或0.01u的獨石電容
或者瓷片電容，解決芯片的供電過程中，由于電路板的走線電感產生的電源開關噪
聲尖峰。這種作用下的電容叫去耦電容。這是電路板的常規的設計；
2. 定時參數
對于象555這樣需要外接電容產生穩定的脈沖的器件，滌綸電容是首選?？梢韵胂?/span>
，滌綸一層又一層纏繞，受到溫度變化引起的滌綸的面積的變化的相對值要遠遠小
于獨石電容的介質石頭受到溫度變化而引起的變化值。
3. 產生其它電壓
有些需要從單一電壓產生其它的電壓的芯片，如：max232，需要外接電容才能實現
。
參見max232技術資料。
外接01.u的膽電容。
2.8.3 電容的封裝
電容有直插和表面貼的不同封裝。
電解電容表面貼封裝的通常耐壓值不超出25V，電容值不超出100u。再大，就只好
使用直插的了。其它的電容，磁片和獨石都有表面貼封裝的。
2.9 電阻和電位器
2.9.1電阻的種類
2.9.1.1 普通電阻
電阻種類按照工藝可以分為碳膜電阻和金屬膜電阻；
按照功率可以分為小功率電阻和大功率電阻，大功率電阻通常是金屬電阻，實際上
應該是在金屬外面加一個金屬（鋁材料）散熱器，所以可以有10W以上的功率；在
電子配套市場上專門賣電阻的市場上可以很容易地看到。
金屬電阻通常是作為負載，或者作為小設備的室外加熱器，如，在CCTV的一些解碼
器箱和全天候防護罩中可以看到。
電阻在電路中起到限流、分壓等作為。通常1/8W電阻已經完全可以滿足使用。但是
，在作為7段LED中，要考慮到LED的壓降和供電電壓之差，再考慮LED的最大電流，
通常是20mA（超高亮度的LED），如果是2×6（2排6個串聯），則電流是40mA。
不同廠家選用不同材料的，壓降有所不同。所以，需要加上電試一下，但是，不要
讓Led的電流超出20mA（單只LED），這時加大電流亮度也不會增加，但是LED的壽
命會下降，限流電阻的大小就是壓降除以電流。電阻的功率隨之可以算出。
這個使用初中的知識就夠用了。
2.9.1.2 電位器
電位器就是可調電阻。在初中學物理時，中學老師拿一個很大的圓筒狀的東東，上
面有一個滑桿，跟這個東西很類似。
它的阻值在1～n之間變化。
N=102、502、103……
102=10*10的2次方，也就是1000歐姆，1K
同理，502=5K。
這種表示的方法跟電容是一樣的。
電容104=10*10的4次方pf，電容的基本單位是pf，1u=1000000pf，所以，
104=100000pf=0.1u；
電位器又分單圈和多圈電位器。
單圈的電位器通常為灰白色，面上有一個十字可調的旋紐，出廠前放在一個固定的
位置上，不在2頭；
多圈電位器通常為藍色，調節的旋紐為一字，一字小改錐可調；
多圈電位器又分成頂調和側調2種，主要是電路板調試起來方便。
有些是儀器儀表設備，通常是模擬電路，有一些不確定的因素，需要調節才能達到
最理想的效果；有些是設備本身就需要輸出一個可變的東東，如電壓和電流，也需
要一個電位器。
2.9.1.3 排電阻
是sip n的封裝，比較常用的就是阻值502和103的9腳的電阻排；象sip9就是8個電
阻封裝在一起，8個電阻有一端連在一起，就是公共端，在排電阻上用一個小白點
表示。排電阻通常為黑色，也有黃色；51系統的P0需要一個排電阻上拉，否則，作
為輸入的時候，不能正常讀入數據；作為輸出的時候，接7407是可以的，不需要上
拉電阻；但是，接其它的芯片，還是不行。有興趣可以看看51的P0的結構；沒有興
趣，依葫蘆畫瓢，照做沒錯。
2.9.1.4 光敏電阻
當照在光敏電阻上的光強變化時，電阻值也在變化。顯然這是半導體材料的特性。
使用光敏電阻可以檢測光強的變化。
思考題1：
有一個LED顯示設備，要求，當光強變化的時候，LED的亮度隨著光強變化；光線越
強，LED越亮；反之亦然。怎么使用單片機實現此項功能？可以是多級調光，如8級
調光；也可以做成無級調光。
2.9.2 電阻的封裝
電阻的封裝有表面貼和軸向的封裝。
軸向封裝有：axial0.4、axial0.6、axial0.8等等；axial在英語中就是軸的意思
；
表面貼電阻的封裝最常用的就是0805；當然還有更大的；但是更大的電阻我想就不
是很常用了。
電位器的封裝在protel的書種可以很方便地找到。但是如果直接使用，可能會有一
些偏差。老樹早期就犯過這種錯誤，導致電位器旁邊的器件安裝費勁。
搞硬件和軟件是有所不同的，搞硬件的人，一定要精確。
在硬件上的一個小的錯誤，都會造成這塊板的推倒重來；因為產品是不能有飛線的
；而這個小小的錯誤相當于軟件上的一條語句，在軟件調試階段悄悄改掉，可以神
不知鬼不覺；在PCB上，特別惡心。而且誰都知道-老板最知道。
什么是精確呢？
1． 對你所要實現的工作的目標理解準確；
2． 對你的電路圖要清楚每一個器件在其中所起的作用；如果不明白，可以找一個
專家問問，得到確認；如果不清楚，可以先試試；
3． 對每一個器件的封裝要嚴格把握，該是什么形狀、外形一定要完全一致；還有
考慮到空間是不是對其它的板卡器件有影響；對邊緣連接器件與電路板的邊緣之間
的距離、ISA和PCI的邊緣連接件與擋板之間的關系要完全把握才能去做電路板；否
則只是浪費金錢和時間；
對邊緣器件與邊緣之間的距離要是不能有把握的話，可以找3個人，每個人都計算
一遍，取個平均值，基本上就差不多了。
4． 對單片機的資源能不能作成這件事情一定要有把握，CPU運算速度和字長、內
存夠不夠大、程序存儲器夠不夠大，需要仔細的規劃；
5． 原理圖經過專家認可無誤后，畫出來的PCB需要做網絡檢查，做到與原理圖完
全一致；
2.10 繼電器、固態繼電器
2.10.1 繼電器
繼電器，就是利用繼電器的線包在加電后產生的磁力，將2個電極吸合在一起；初
中還是高中的物理有它的原理。有興趣可以打開一支看看，很好玩的。
繼電器有：
1） 公共端：COM
2） 常開：normal open，NO
3） 常閉：normal close，NC
繼電器主要指標：
工作電壓：
工作電壓有直流和交流的2種；
在PCB上，通常是直流的；交流的繼電器通常是AC24V的居多，當然，還有AC220V的
。交流的繼電器國產的比進口的，比如，idec，OMRON，fujitsu便宜很多，當然，
質量也差一些。
可以在百度上專門搜索一下繼電器，上面有一些廠家產品的介紹。
常用的小功率的繼電器是national 的居多，OMRON也有，便宜一些，一盒50只。
常用的電壓有：
DC5V/DC9V/DC12V/DC24V等；
根據觸點數量，可以分為：
單刀單擲/SPST
單刀雙擲/SPDT
雙刀雙擲/DPDT
四刀雙擲等/?
還要根據觸點容量來分。
一般的都是DC30V/1A或者DC30V/2A，AC110V/0.2A，再大，就不能使用繼電器了，
因為在觸點切換，電流通過的瞬間，會產生拉弧，燒毀觸點，使得切換不可靠；這
是，可以使用固態繼電器。
實際上，在PCB上的繼電器的任務就是給出一個干接點信號，作為控制信號使用，
傳遞的是一個信號，而不是能量?；蛘呖刂埔粋€大功率的開關等，讓大功率的開關
去控制功率的傳遞；但是，后者也不如固態繼電器來得方便。
繼電器的封裝通常是DIP16或者以上；也有更小的繼電器，但是，價錢跟DIP16的差
不多。
注意：DIP16的繼電器只有8個管腳；所以設計封裝時，不要圖省事直接使用DIP16
，這樣容易在焊接的時候焊反了，導致出錯。要專門設計繼電器的封裝，該有幾個
腳就使用幾個腳。
2.10.2 固態繼電器
固態繼電器，說白了，就是使用發光管觸發的過零觸發的可控硅。
可以說，跟光耦很相似，也是4個管腳，只是區別在：
4） 直接使用直流電壓控制；可以認為內部已經有了一個限流電阻；
5） 接收光信號的一端是過零觸發的可控硅；
可以說是一個電子開關，無觸點的繼電器。
因為無觸點，所以可以通過大電流而不產生拉弧，工作壽命與開關次數無關。
觸點作為信號使用的繼電器的時間的工作壽命是100萬次到300萬次，可以查看技術
手冊；
固態繼電器可以認為是無限次的，所以在大電流和頻繁開關的場合，使用固態繼電
器。
固態繼電器觸點通過的信號通常是交流電壓，但是也有直流電壓的。
固態繼電器可以通過AC220V或者AC380V以下的交流電；它的2個指標：
1） 工作電壓，通常為DC5V和DC12V，也有DC24V的；
2） 工作電流：AC220V/1A/2A/4A不等。
國產的固態繼電器質量不錯，跟進口的沒有區別，就是封裝的質量太差，一批買回
來，個個都不一樣，焊在電路板上東倒西歪，不美觀；至于小功率的國產的繼電器
市場上比較少見，有也不敢使。
進口的固態繼電器有美國的和日本的，4A以上的比較貴，日本的OMRON的固態繼電
器2A的才賣8元，侃侃價估計還能便宜，體積小，封裝絕對的準確，可以很整齊地
在電路板上排列，不占地方；
2.12 線性電源：變壓器、整流橋與三端穩壓器
什么是線性電源？為什么叫線性？老樹查了網絡上的資料，也沒有答案，只好等待
高明教我。
PCB上需要供電，就需要電源。電源分2種，一種是線性電源，象7805，就是線性電
源；
一種是開關電源，是將AC220V直接整流濾波成高壓，推動功率管工作在100Khz以上
，再整流濾波成低壓。
開關電源的工作原理可以通過百度查到。
線型電源需要工頻變壓器，將AC220V變換成低壓，經過全橋的整流，和大電容的濾
波，成為脈動的直流，再經過三端穩壓器，輸出直流電壓。
輸出端還需要大的電解電容濾波。注意這時要選用足夠大的電容容量和耐壓值的電
解電容。耐壓值不夠，你就等著聽響吧。電容容量不夠，整流輸出的電壓和輸出的
電壓的壓差不夠，輸出電壓會有紋波，單片機系統工作不正常。
通常電路板上需要的是DC5V，一般來說，現在的電路板，一片7805，再加散熱片也
基本夠用了。功率越大，散熱片也越大。
變壓器有多種規格：
1、 普通E型矽鋼片繞制的變壓器，現在最大量的是廣西普寧雄英出的變壓器，通
過了長城認證，質量是不錯的，最大的好處是便宜，現貨量大；通常的規格是單9V
、12V，雙9V、12V等；可能這個地方出矽鋼片，有這樣的礦藏。
2、 環型變壓器，象個橢圓型；
3、 最近好像圓形的變壓器也多起來了，后2種變壓器應該是漏磁小、發熱少、效
率高，大功率的整流時使用，當然單位瓦數也貴啊，按照1元/W計算預算應該差不
多了。
這2種變壓器都需要定制，可以定制各種規格的。
4、 焊在電路板上的變壓器，比較有名的是兵字品牌。在《電子技術應用》和《電
子產品世界》上常年做廣告。秦皇島也有一家，好像叫耀華。
怎么計算變壓器需要多大的功率？
首先，計算功耗。比如：Dc5V/0.25A，也就是1.25W的功耗。
7805效率50％，變壓器效率50%，就是說，需要6W的變壓器。
Dc5V/0.25A的輸入壓差大概在3V，6V的變壓器整流出來的電壓是大約6×1.4＝8.4V
，也差不多了。所有選用AC6V/6W的變壓器。再到市場上找一個差不多的變壓器用
上就行了。
注意：電流越大，壓差越大；在電路工作的時候，可以拿示波器看看電源的波形是
不是平穩。
78系列的芯片做的比較多而好的是美國國家半導體公司（national semiconductor
）的LM780X和摩托羅拉公司MC780X 等2大系列。
78系列是高壓差的穩壓芯片，現在有低壓差的穩壓芯片，其機理參見沙占友老師的
書籍。有LM2930、LM2937、LM2940C、LM2990等4個系列。
如果需要更大的電源供給，或者使用開關電源，或者去買成品的線性電源，象遼寧
朝陽4NIC的電源，質量不錯，價格也不錯。
附：在網絡上找到的一篇文章：
開關電源和線性電源的區別
線性電源的調整管工作在放大狀態，因而發熱量大，效率低（35%左右），需要
加體積龐大的散熱片，而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當要制作多組電
壓輸出時變壓器會更龐大。開關電源的調整管工作在飽和和截至狀態，因而發熱量
小，效率高（75％以上）而且省掉了大體積的變壓器。但開關電源輸出的直流上面
會疊加較大的紋波（50mV at 5V output typical），在輸出端并接穩壓二極管可
以改善，另外由于開關管工作是會產生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連
磁珠加以改善。相對而言線性電源就沒有以上缺陷，它的紋波可以做的很?。?mV
以下）。對于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關電源為佳，對于電磁干擾和
電源純凈性有要求的地方（例如電容漏電檢測）多選用線性電源。另外當電路中需
要作隔離的時候現在多數用DC－DC來做對隔離部分供電（DC-DC從其工作原理上來
說就是開關電源）。還有，開關電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來比較麻煩。
2.14
開關電源芯片
相對于線性穩壓器來說，開關電源在計算機主板上、工控機主板和各種各樣的電路
板上起著電壓變換的作用。例如：將低電壓，比如：電池轉換成穩定的3.3V或者5V
，或者將高電壓轉化成DC5V、DC3.3V，或者將DC5V轉換成3.3V和1.8V，例如，ARM
的電路板就需要這樣的芯片，3.3V給ARM供電，1.8V給arm的core供電。以上
由于采用了開關電路，電源芯片的工作頻率高，發熱小，效率高。
同樣的，還是芯片的巨頭，MAXIM、LINEAR和TI等公司在電源轉換芯片上是最為卓
越，無論從產品的種類，還是質量都是上佳的；
經?？措娮赢a品世界和電子技術應用的網友一定對maxim的電源芯片印象巨深。五
花八門的電源芯片，讓你無法選擇到底選用那種是自己的所需要的。
在maxim的產品樹中，對電源是這樣分類的：
Power Supplies and Battery Management
Switchmode DC-DC Power Supplies 408
Isolated Power Supplies 22
Low-Dropout Linear Regulators 75
White LED Drivers 13
Low-Side MOSFET Drivers 14
High-Side MOSFET Drivers 6
ORing MOSFET Controllers 2
Battery Chargers 36
Battery Protectors, Selectors and Monitors 17
Regulator + Reset Circuits 4
Current Sense Amplifiers 22
LCD/ECB/CCFL Display Bias Supply 87
ALSO SEE: Hot-Swap and Power Switching
ALSO SEE: Voltage References
我們經常使用到的是Switchmode DC-DC Power Supplies ，這里有分成n種。老樹
比較熟悉的是step-down電源芯片，也就是所謂的從高電壓下降到低的電壓的芯片
；從低到高，當然是step-up電源芯片。
象philips的電動剃須刀，里面肯定有電源管理芯片，當電池電壓下降，但是，電
池又有電的時候，能夠輸出恒定的電壓，榨干電池內的最后一點電能，能夠舒適地
使用一段很長的時間。
比如，你的電路板上只有DC24V電壓，但是，還需要Dc5V/2A的電源，這么高的壓降
，使用線性穩壓器顯然不合適，如果使用DC/DC模塊，成本太高，體積也比較大，
所以，得選用一款芯片完成這個功能。
按照maxim給出的復雜的選擇，根據你的要求，多選擇幾項，maxim會給出一個清單
，在清單中去選擇你最適合你的需求的芯片。
老樹原來使用過的完成此項功能的芯片是：MAX724、LT1076；這2款芯片需要1個
50uH的電感才能輸出Dc5V電源；但是，這種開關電源芯片有個好處，就是輸入只要
在它的允許的范圍內波動，或者負載在變化，輸出DC5V電源十分穩定。
電源的范圍從Dc10V～DC40V，max724均能輸出5A的DC5V電源。
Maxim724下載連接地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=153160
LT1076下載鏈接地址：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=157742
在ARM上使用的電源芯片是TI公司的TPS767D318。
下載鏈接：
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=122122
在沙老師的書中，也介紹了幾款電源轉換芯片，可供參考。
如果是作為隔離電壓產生，例如：5V轉換成隔離的5V，用在光耦、通訊等電路中，
去自己做隔離電路就有點劃不來，不如去買現成的DC/DC模塊。這點國產的模塊做
的不錯，象老樹常用的Dc12V/DC5V500mA的模塊，大約30元，質量還是不錯的。
2.15 器件選購、芯片批號、封裝知識等
在市場上買芯片，千萬注意不要買到舊片、拆機片；舊片、拆機片有些湊合能用，
有些干脆不行；即使現在能用，壽命肯定有限；
舊的就是舊的，肯定瞞不過有心人；主要是從芯片的管腳的嶄新程度、芯片印刷的
質量等仔細觀察。
舊的芯片往往管腳參差不齊、搪錫發烏、包裝的管子不夠新；而且往往是芯片的表
面發白，那是因為被打磨過了，然后重新絲網印刷上廠家名稱、批號等；
所以最好是買激光打標的器件，激光打標的產品肯定是新貨，或者沒有使用過的貨
；而且買的時候需要注意，器件的批號最好是最近當年的或者是最近幾個星期的產
品；總而言之，別花冤枉錢，還影響產品的質量。
同樣的產品，不同廠家的質量也不一樣。我比較喜歡的是美國TI、摩托羅拉MC、
MAXIM、LINEAR的產品；假的也少；
例如，max7219芯片上有一下標志：
MAXIM
MAX7219CNG
0323PY
MAXIM就是芯片的廠家；
MAX7219CNG是廠家的型號，CNG跟封裝和7219這個系列產品的細微的差別有關；
03是指2003年；23是指該年的第23周；一年是52周，所以這個數字不會超出52；
激光打標是在芯片上形成一個暗色的與芯片表面有一個明顯對比的標志；中關村的
大恒公司就有激光打標機的業務；但是未必是在芯片上打標；
有時，激光打標會產生類似暗黃色的標志，這跟激光器功率和芯片封裝材料有關
