編輯推薦
《電子工程師自學速成(設計篇)》語言通俗易懂。書中少用專業化的術語,遇到較難理解的內容用形象比喻說明,盡量避免復雜的理論分析和煩瑣的公式推導。內容解說詳細。考慮到自學時一般無人指導,因此在編寫過程中對書中的知識技能進行詳細解說,讓讀者能輕鬆理解所學內容。采用圖文並茂的錶現方式。書中大量采用讀者喜歡的直觀形象的圖錶方式錶現內容,使閱讀變得非常輕鬆,不易産生閱讀疲勞。
《電子工程師自學速成(設計篇)》內容安排符閤認識規律。圖書按照循序漸進、由淺入深的原則來確定各章節內容的先後順序,讀者隻需從前往後閱讀圖書,便會水到渠成。突齣顯示知識要點。為瞭幫助讀者掌握書中的知識要點,書中用陰影和文字加粗的方法突齣顯示知識要點,指示學習重點。網絡免費輔導。讀者在閱讀時遇到難理解的問題,可登錄易天教學網觀看有關輔導材料或嚮老師提問進行學習。
內容簡介
“電子工程師自學速成”叢書分為“入門篇”、“提高篇”和“設計篇”共3本。《電子工程師自學速成(設計篇)》為“設計篇”,包括單片機技術和Protel電路繪圖設計兩大部分,其中單片機技術部分的內容有單片機入門、單片機硬件原理、單片機的開發過程、單片機編程、中斷技術、定時器/計數器、串行通信技術和接口技術,Protel電路繪圖設計部分的內容有Protel軟件入門、設計電路原理圖、製作新元件、手工設計PCB、自動設計PCB和製作新元件封裝。
《電子工程師自學速成(設計篇)》具有基礎起點低、內容由淺入深、語言通俗易懂、結構安排符閤學習認知規律的特點。《電子工程師自學速成(設計篇)》適閤作為電子工程師學習電子設計的自學圖書,也適閤作為職業學校和社會培訓機構的單片機及Protel電路繪圖設計教材。
內頁插圖
目錄
第1章 單片機入門
1.1 概述
1.1.1 什麼是單片機
1.1.2 單片機應用係統的結構與工作過程
1.1.3 單片機的開發過程
1.1.4 單片機的應用
1.2 單片機基礎知識
1.2.1 單片機基礎電路
1.2.2 數製與數製的轉換
1.2.3 單片機中數的錶示及運算
第2章 單片機硬件原理
2.1 單片機的結構
2.1.1 CPU
2.1.2 時鍾振蕩器
2.1.3 中斷控製器
2.1.4 ROM
2.1.5 RAM
2.1.6 定時器/計數器
2.1.7 串行通信口
2.1.8 I/O接口
2.1.9 總綫控製器
2.2 MCS-51係列單片機的引腳功能
2.2.1 基本工作條件引腳
2.2.2 輸入/輸齣引腳
2.2.3 控製引腳
2.3 單片機的基本工作條件與工作時序
2.3.1 基本工作條件
2.3.2 工作時序
2.4 單片機的I/O接口
2.4.1 P0端口
2.4.2 P1端口
2.4.3 P2端口
2.4.4 P3端口
2.5 單片機的存儲器
2.5.1 存儲器基礎知識
2.5.2 程序存儲器
2.5.3 數據存儲器
第3章 單片機的開發過程
3.1 單片機的硬件開發過程
3.1.1 明確單片機應用係統要實現的功能
3.1.2 選擇單片機型號
3.1.3 設計單片機外圍電路
3.2 單片機的軟件開發過程
3.2.1 編寫程序
3.2.2 編譯或匯編程序
3.2.3 仿真、調試程序
3.2.4 用編程器將程序寫入單片機
第4章 單片機編程
4.1 編程基礎知識
4.1.1 指令和程序
4.1.2 編程語言
4.1.3 匯編語言指令格式
4.1.4 從實例瞭解單片機編程
4.2 尋址方式
4.2.1 立即尋址
4.2.2 直接尋址
4.2.3 寄存器尋址
4.2.4 寄存器間接尋址
4.2.5 變址尋址
4.2.6 相對尋址
4.2.7 位尋址
4.3 指令係統
4.3.1 數據傳送類指令
4.3.2 算術運算類指令
4.3.3 邏輯運算類指令
4.3.4 程序控製類指令
4.3.5 位操作類指令
4.4 僞指令
4.4.1 匯編起始指令(Origin)
4.4.2 定義字節指令(Define Byte)
4.4.3 定義字指令(Define Word)
4.4.4 定義預留存儲單元指令(Define Space)
4.4.5 等值指令(Equate)
4.4.6 數據地址賦值指令
4.4.7 位地址符號賦值指令
4.4.8 匯編結束指令
第5章 中斷技術
5.1 概述
5.1.1 什麼是中斷
5.1.2 中斷的有關概念
5.1.3 中斷的處理過程
5.2 中斷係統的結構
5.2.1 中斷源寄存器
5.2.2 中斷允許寄存器IE
5.2.3 中斷優先級控製寄存器IP
5.3 中斷程序的編寫
5.3.1 從實例瞭解中斷程序的編寫
5.3.2 中斷程序的編寫方法
第6章 定時器/計數器
6.1 概述
6.1.1 定時器
6.1.2 計數器
6.2 定時器/計數器的結構與工作原理
6.2.1 定時器/計數器的結構
6.2.2 定時器/計數器的工作原理
6.3 定時器/計數器的控製
6.3.1 定時器/計數器控製寄存器TCON
6.3.2 工作方式控製寄存器TMOD
6.3.3 定時器/計數器的工作方式
6.4 定時器/計數器的應用
6.4.1 利用定時器/計數器控製發光二極管的發光時間
6.4.2 利用定時器/計數器産生脈衝信號
第7章 串行通信技術
7.1 概述
7.1.1 串行通信方式
7.1.2 串行通信的數據傳送方嚮
7.2 串行通信口的結構與工作原理
7.2.1 串行通信口的結構
7.2.2 串行通信口的工作原理
7.3 串行通信口的控製
7.3.1 串行控製寄存器SCON
7.3.2 電源控製寄存器PCON
7.4 4種工作方式與波特率的設置
7.4.1 方式0
7.4.2 方式1
7.4.3 方式2
7.4.4 方式3
7.4.5 波特率的設置
7.5 串行通信口的應用
7.5.1 單工通信
7.5.2 雙工通信
第8章 接口技術
8.1 輸入接口
8.1.1 開關量輸入接口
8.1.2 鍵盤輸入接口
8.1.3 模擬量輸入接口
8.2 輸齣接口
8.2.1 開關量輸齣接口
8.2.2 數字量輸齣接口
8.2.3 顯示輸齣接口
第9章 Protel軟件入門
9.1 概述
9.2 Protel 99 SE基礎知識
9.2.1 Protel 99 SE的運行環境
9.2.2 Protel 99 SE的組成
9.2.3 Protel 99 SE設計電路的流程
9.3 Protel 99 SE使用入門
9.3.1 設計數據庫文件的建立、關閉與打開
9.3.2 Protel 99 SE設計界麵的介紹
9.3.3 文件管理
9.3.4 係統參數的設置
第10章 設計電路原理圖
10.1 電路原理圖編輯器
10.1.1 電路原理圖編輯器界麵介紹
10.1.2 圖紙大小的設置
10.1.3 圖紙的方嚮、標題欄、邊框和顔色的設置
10.1.4 圖紙網格的設置
10.1.5 圖紙文件信息的設置
10.1.6 光標與網格形狀和顔色的設置
10.1.7 係統字體的設置
10.2 電路原理圖的設計
10.2.1 裝載元件庫
10.2.2 查找元件
10.2.3 放置元件
10.2.4 元件的編輯
10.2.5 繪製導綫和節點
10.2.6 電源和接地符號的放置
10.2.7 輸入/輸齣端口的放置
10.2.8 元件標號的查找、替換與重排
10.3 圖形的繪製和文本、圖片的編輯
10.3.1 直綫的繪製
10.3.2 矩形的繪製
10.3.3 多邊形的繪製
10.3.4 橢圓弧綫的繪製
10.3.5 橢圓的繪製
10.3.6 扇形的繪製
10.3.7 麯綫的繪製
10.3.8 文本的插入與設置
10.3.9 圖片的插入與設置
10.4 層次原理圖的設計
10.4.1 主電路與子電路
10.4.2 由上嚮下設計層次原理圖
10.4.3 由下嚮上設計層次原理圖
10.5 原理圖報錶的生成
10.5.1 ERC報錶的生成
10.5.2 網絡錶的生成
10.5.3 元件清單錶的生成
10.5.4 交叉參考元件錶的生成
10.5.5 層次項目組織錶的生成
10.5.6 原理圖的打印輸齣
第11章 製作新元件
11.1 元件庫編輯器
11.1.1 元件庫編輯器的啓動
11.1.2 元件庫編輯器介紹
11.2 新元件的製作與使用
11.2.1 繪製新元件
11.2.2 修改已有的元件
11.2.3 繪製復閤元件
11.2.4 新元件的使用
11.3 元件報錶的生成與元件庫的管理
11.3.1 元件報錶的生成
11.3.2 元件庫的管理
第12章 手工設計PCB
12.1 PCB設計基礎
12.1.1 PCB的基礎知識
12.1.2 PCB的設計過程
12.1.3 PCB編輯器
12.1.4 PCB設計前的設置
12.1.5 PCB編輯器參數設置
12.2 手工設計PCB的具體方法
12.2.1 放置對象
12.2.2 手工布局
12.2.3 手工布綫
第13章 自動設計PCB
13.1 基礎知識
13.1.1 PCB的自動設計流程
13.1.2 利用原理圖生成網絡錶
13.2 自動設計PCB的具體方法
13.2.1 自動規劃PCB
13.2.2 裝載元件封裝和網絡錶
13.2.3 自動布局元件
13.2.4 手工調整布局
13.2.5 自動布綫
13.2.6 手工調整布綫
13.3 PCB的顯示
13.3.1 單層顯示模式
13.3.2 三維顯示模式
13.4 PCB報錶的生成及PCB的打印
13.4.1 引腳報錶的生成
13.4.2 電路闆信息報錶的生成
13.4.3 網絡狀態報錶的生成
13.4.4 設計層次報錶的生成
13.4.5 NC鑽孔報錶的生成
13.4.6 元件報錶的生成
13.4.7 電路特性報錶的生成
13.4.8 元件位置報錶的生成
13.4.9 PCB的打印
第14章 製作新元件封裝
14.1 元件封裝庫編輯器
14.1.1 元件封裝庫編輯器的啓動
14.1.2 元件封裝庫編輯器介紹
14.2 製作新元件封裝的方法
14.2.1 手工製作新元件封裝
14.2.2 利用嚮導製作新元件封裝
14.3 元件封裝的管理
14.3.1 查找元件封裝
14.3.2 更改元件封裝名稱
14.3.3 放置元件封裝
14.3.4 刪除元件封裝
14.3.5 編輯元件封裝引腳焊盤
前言/序言
開啓您的數字世界築夢之旅:一本關於電子工程設計精髓的探索筆記 您是否曾對那些閃爍著指示燈、默默工作的電子設備充滿好奇?是否曾想過,那些看似復雜的電路闆背後,究竟蘊藏著怎樣的智慧與創造?您是否懷揣著成為一名電子工程師的夢想,卻又被浩瀚的知識海洋所淹沒,不知從何入手?那麼,請允許我為您推開這扇通往電子工程設計殿堂的大門。 本書並非枯燥的技術手冊,而是一本飽含著實踐經驗與設計哲學的探索筆記。它旨在幫助您以最有效、最直觀的方式,掌握電子工程設計的核心理念與必備技能,讓您從一個對電子世界充滿懵懂的愛好者,蛻變為一名能夠獨立思考、大膽創新的設計者。我們不追求麵麵俱到,而是聚焦於電子設計中最具價值、最能體現工程師思維的部分,帶領您深入理解“如何設計”而非僅僅“如何計算”。 從宏觀到微觀:理解設計的脈絡 電子工程設計,絕非零散知識點的堆砌,而是一個係統性的工程。本書將帶您跳齣細節的泥沼,首先建立起對整個設計流程的宏觀認知。我們將從一個産品的誕生之初開始,審視需求分析、概念設計、係統架構、模塊劃分等一係列關鍵環節。您將學會如何將抽象的客戶需求轉化為可行的技術指標,如何從整體上把握電子係統的功能與性能,並為後續的詳細設計奠定堅實的基礎。 核心驅動:元器件的選擇與理解 任何復雜的電子係統,都由最基礎的元器件構成。但我們強調的不是對每一個元器件規格的死記硬背,而是對它們在電路中作用的深刻理解。本書將引導您係統地認識和運用各類基本電子元器件,包括但不限於: 電阻與電容: 它們不僅僅是阻礙電流和儲存電荷的工具,更是電路中實現濾波、耦閤、退耦、分壓、限流等功能的關鍵。我們將探討不同類型電阻(金屬膜、碳膜、水泥電阻等)的特性與適用場景,以及電容(陶瓷、電解、鉭電容等)在交流信號處理、儲能、時序控製等方麵的妙用。 晶體管與二極管: 作為現代電子學的基石,晶體管(BJT、MOSFET)是實現信號放大、開關控製的靈魂。本書將深入淺齣地解析它們的PN結原理、工作特性麯綫,並引導您如何在實際電路中構建放大器、開關電路、驅動電路。二極管的單嚮導電性在整流、保護、限幅等方麵的應用也將被詳細剖析。 運算放大器(Op-amp): 這可能是集成電路中最具代錶性的元件之一。我們將揭示運算放大器“虛短”、“虛斷”的強大特性,並通過實際電路實例,讓您理解如何利用它構建各種功能電路,如反相/同相放大器、加法器、減法器、積分器、微分器,甚至是簡單的濾波器和振蕩器。 數字邏輯門與基礎集成電路: 隨著數字時代的到來,理解數字邏輯是設計現代電子産品的必備技能。我們將從最基礎的AND、OR、NOT、XOR門開始,逐步引入觸發器、計數器、移位寄存器等時序邏輯器件,以及常用的編碼器、解碼器、多路選擇器等組閤邏輯器件。您將學會如何利用這些基礎模塊搭建簡單的組閤邏輯和時序邏輯電路。 微控製器(MCU)與嵌入式係統基礎: 現代電子産品越來越智能化,微控製器扮演著“大腦”的角色。本書將為您勾勒齣微控製器的工作原理,介紹其內部結構,如CPU、內存、外設接口(ADC、DAC、UART、SPI、I2C等)。我們將重點講解如何在軟件層麵驅動這些硬件,實現數據的采集、處理與輸齣,為您打開嵌入式係統設計的窗口。 電路設計的方法論:從原理圖到PCB 理解瞭元器件,下一步就是如何將它們有機地組織起來,形成功能強大的電路。本書將重點關注電路設計的“方法論”: 原理圖繪製: 您將學會如何使用專業的EDA(Electronic Design Automation)軟件繪製清晰、規範的電路原理圖。這不僅僅是“畫圖”,更是邏輯錶達的過程。我們將強調信號流嚮、電源接地、元器件封裝的規範性,以及如何通過原理圖清晰地傳達設計意圖。 PCB(Printed Circuit Board)布局與布綫: 原理圖是設計的藍圖,而PCB則是電路的實體載體。本書將深入探討PCB布局的藝術與科學:如何閤理擺放元器件以優化信號路徑、減少乾擾;如何進行電源和地的規劃,確保信號完整性;如何進行高頻信號的布綫,避免寄生效應。您將學習到差分信號、阻抗匹配等重要的PCB設計技巧。 信號完整性與電源完整性: 隨著電子産品速度的不斷提升,信號和電源的“完整性”變得至關重要。我們將探討信號串擾、反射、時序問題,以及電源噪聲、壓降等可能導緻電路失效的隱患。您將學習如何通過閤理的PCB設計來規避這些問題,確保電路穩定可靠地工作。 實踐齣真知:調試與測試的藝術 再精妙的設計,也離不開嚴謹的調試與測試。本書將帶您走進調試的現場,掌握實用的調試技巧: 萬用錶與示波器的運用: 這兩款最基礎的測量儀器,是電子工程師的“眼睛”和“觸角”。您將學會如何使用萬用錶測量電壓、電流、電阻,如何使用示波器觀察波形、測量頻率、幅值、上升下降時間,並從中解讀齣電路的運行狀態。 常見故障的診斷與排除: 我們將通過大量的實例,分析電路中常見的故障類型,如短路、斷路、器件失效、參數漂移等,並提供係統性的診斷思路和排除方法。您將學會如何像偵探一樣,從錶象找齣問題的根源。 功能性測試與性能驗證: 設計的最終目的是實現預期功能並達到設計指標。本書將指導您如何設計和執行功能性測試用例,如何對關鍵性能參數進行量化驗證,確保産品質量。 不僅僅是技術,更是思維 本書的編寫理念,不僅僅在於傳授技術知識,更在於培養您的“工程師思維”。我們鼓勵您: 係統性思考: 在麵對復雜問題時,能夠將其分解為更小的、可管理的部分,並理解各個部分之間的相互關係。 迭代式設計: 認識到設計是一個不斷優化和完善的過程,勇於嘗試、樂於學習、善於總結。 成本意識: 在滿足性能要求的前提下,尋求性價比更高的解決方案。 安全與可靠性: 將安全和可靠性融入設計的每一個環節,避免潛在的風險。 給您的承諾 這本書將為您提供一條清晰的學習路徑,幫助您快速建立起電子工程設計的知識框架。我們力求語言通俗易懂,結閤大量實際案例,讓抽象的技術概念變得生動形象。您將在這裏找到實踐的靈感,獲得解決問題的信心。 如果您渴望親手創造,如果您想讓那些閃耀著智慧光芒的電子設備在您的指尖誕生,那麼,請翻開這本書,讓我們一起踏上這段精彩紛呈的電子工程設計之旅。您將不僅僅收獲一份技能,更將擁有一份將想法變為現實的創造力,一份解決復雜問題的自信,一份探索數字世界無限可能的勇氣。 準備好,讓您的創意在電子世界的土壤中生根發芽,綻放齣屬於您的獨特光芒瞭嗎?
作為一個剛入行不久的電子工程師,我一直在尋找能夠快速提升實戰設計能力的資源,而《電子工程師自學速成(設計篇)》這本書,在我看來,簡直就是為我量身定做的。我特彆欣賞的是它將理論知識與實際應用無縫結閤的方式。它不像一些枯燥的技術手冊,上來就堆砌一堆公式和定義,而是通過一個個生動的案例,深入淺齣地講解瞭如何將基礎的電路原理轉化為可行的設計方案。比如,書中在講解電源設計時,沒有僅僅停留在講解開關電源拓撲結構,而是詳細介紹瞭如何根據不同的應用場景,選擇閤適的元器件,如何進行EMI/EMC的考量,以及如何優化PCB布局以減小噪聲。這一點對我來說尤為重要,因為在實際工作中,很多時候麵對的挑戰是如何在成本、性能和可靠性之間找到最佳平衡點,而這本書恰恰給瞭我很多啓發。而且,它還涉及瞭很多當下熱門的領域,比如物聯網設備的功耗優化設計,這對於我正在進行的一個智能傢居項目非常有指導意義。我喜歡它那種循序漸進的講解方式,即使是初學者,也能跟著作者的思路一步步構建起自己的設計能力。