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单片机讲义2:电子元器件与电子线路

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ID:250285 发表于 2017-11-19 01:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
第二讲 电子元器件与电子线路

这一节课的目的:
1、 让孩子们了解什么是电子元器件、作用、发展历史
2、 初识基本的分立器件,晶体二极管、晶体三极管、电感、电容、电阻的电气特性以及在 电路中的作用
3、 电子线路图中常用的图形符号(电源符号、元器件符号等)、文字符号
4、 能够分析简单的基于单片机为核心的电子线路
5、 电子线路中电源、地线的表示方式、了解参考点的含义
6、 了解一个完整电子产品的电路组成部分
7、 PCB(线路板)、电子元器件封装
8、 初步了解 51 单片机开发环境(开发一般步骤)

电子技术是十九世纪末,二十世纪初开始发展起来的新兴技术。二十世纪发展最迅速,应用 最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志。进入二十一世纪,人类进入了以电子计算 机和因特网为标志的信息社会。
一、 什么是电子元器件?
电子元器件是电子线路的基本组成物质。电子元器件的电气特性、电子线路的结构决定了电 路的功能。
二、电子元器件的两个发展阶段:
1、 分立元件阶段(1905-1959)真空电子管、半导体晶体管
2、 集成电路阶段(1959-现在)SSI、MSI、LSI、VLSI 等
3、分立器件:
比如,真空电子管、晶体二极管、晶体三极管、电阻、电感等
4、集成电路 :
把一个电子单元电路或某些功能、甚至某一整机的功能电路制作在一个晶片或瓷片之上, 再封装在一个便于焊接的外壳之中。半导体集成电路简称”IC”。比如,单片机、电脑CPU等.

三、 各种元器件的电气特性
电阻

图形符号:


文字符号:R 作用:限制电流通过,另外还有分压等其它作用。


电容

无极电容: 极性电容:

作用: 电容的作用用三个字来说:“充放电。”不要小看这三个字,就因为这三个字,电容能够

通过交流电,隔断直流电;通高频交流电,阻碍低频交流电。电容的作用如果用八个字来说 那就是:“隔直通交,通高阻低。”这八个字是根据“充放电”三个字得出来的,不理解没关 系,先死记硬背住。根据直流电源输出电流的大小和后级(电路或产品)对电源的要求来先择 滤波电容,通常情况下,每 1 安培电流对应 1000UF-4700UF 是比较合适的。

电感
图形符号:

文字符号:L

作用:

电感的作用用四个字来说:“电磁转换。”不要小看这四个字,就因为这四个字,电感能 够隔断交流电,通过直流电;通低频交流电,阻碍高频交流电。电感的作用再用八个字来说 那就:“隔交通直,通低阻高。”这八个字是根据“电磁转换”三个字得出来的。
电感是电容的死对头。另外,电感还有这样一个特点:电流和磁场必需同时存在。电流 要消失,磁场会消失;磁场要消失,电流会消失;磁场南北极变化,电流正负极也会变化。
  电感内部的电流和磁场一直在“打内战”,电流想变化,磁场偏不让变化;磁场想变化, 电流偏不让变化。但由于外界原因,电流和磁场都可能一定要发生变化。给电感线圈加上电压,电流想从零变大,可是磁场会反对,因此电流只好慢慢的变大;给电感去掉电压,电流 想从大变成零,可是磁场又要反对,可是电流失去回路,电流已经被强迫为零,磁场就会发 怒,立即在电感两端产生很高的电压,企图产生电流并维持电流不变。这个电压很高很高, 甚至会损坏电子元件,这就是线圈的自感现象。
给一个电感线圈外加一个变化磁场,只要线圈有闭合的回路,线圈就会产生电流。如果 没回路的话,就会在线圈两端产生一个电压。产生电压的目的就是要企图产生电流。当两个 或多个丝圈共用一个磁芯(聚集磁力线的作用)或共用一个磁场时,线圈之间的电流和磁场就 会互相影响,这就是电流的互感现象。
  大家看得见,电感其实就是一根导线,电感对直流的电阻很小,甚至能够忽略不计。电 感对交流电呈现出很大的电阻作用。
电感的串联、并联非常复杂,因为电感实际上就是一根导线在按一定的位置路线分布,
所以,电感的串联、并联也跟电感的位置相关(主要是磁力场的互相作用相关),如果不考虑 磁场作用及分布电容、导线电阻(Q 值)等影响的话就相当于电阻的串联、并联效果。
   交流电的频率越高,电感的阻碍作用越大。交流电的频率越低,电感的阻碍作用越小。 电感和充满电的电容并联在一起时,电容放电会给电感,电感产生磁场,磁场会维持电流,电流又会给电容反向充电,反向充电后又会放电,周而复始……如果没损耗,或能及时 的补充这种损耗,就会产生稳定的振荡。

二极管
图形符号:
文字符号:D
作用:
二极管的作用和功能用四个字来说:“单向导电。”二极管常用来整流、检波、稳压、钳 位、保护电路等。
在随身听的供电回路中串上一只整流二极管,当直流电源接反时,不会产生电流,不会 损坏随身听。
给二极管(硅资料)加上低于 0.6V 的正向电压,二极管基本上不产生电流(反向就更加不 能产生电流啦),这个电压就叫死区电压、门槛电压、门限电压、导通电压等。

NPN三极管

图形符号:

文字符号:Q

作用: 简单来讲三极管有三种工作状态:截止、饱和、放大

在单片机电路中,三极管常工作在饱和状态,也就说,起开关作用,导通相当于开关闭 合,截止相当于开关断开。
三极管的作用和功能因为四个字来完成:“电阻可变。”由于三极管等效成的电阻值能够 无限制的变化,所以三极管能够用来设计开关电路、放大电路、震荡电路。
三极管的集电极电流等于基极电流乘以放大倍数,当基极电流大到一定水平时,集电极 的电流由于各种原因不可能再增大了,这时集电极电压已经等于或接近发射极电压了,相当 于电阻值变成 0 欧姆。
确信三极管的放大状态绝招:发射结正偏,集电结反偏。 三极管是电流控制型器件,场效应管是电压控制型器件。场效应管性能优量,但在分立
元件中,低电源电压适应性比三极管要差。

四、 电子线路图电源与 GND(负极)的表示方式:

正极: VCC

负极(地、公共参点): GND

五、 一个手电筒电路的另一种画法:




改成这种画法:


六、 一个完整的电子产品电路(举单片机开发板电路)

七、 电子元器件封装的含义:规格尺寸的不同,就是封装的不同,PCB, 用某种材 料制作的线路板,用以连接种种电子元器件


八、 单片机开发步骤:
1、 搭建单片机开发软件环境(51 单片机用 keil)
2、 基于单片机核心的电路板
3、 分析功能需求,分析单片机线路图,弄清楚硬件实现机理
4、 设计程序算法,编写源代码
5、 调试

九:作业
1、 默写常用元器件图形符号、文字符号
2、 说出三极管的三种工作状态,以及在单片机电路中常工作的状态
3、 简要叙述单片机的开发步骤

十:下节课预告
单片机概述,十进制、二进制、十六进制的含义、换算,计算机工作原理、 汇编语言、C 语言概述等



这是以前给小学生培训单片机做的一套讲义,尽量的做到了通俗易懂,现分享给大家,绝对的纯原创资料.
全部资料下载地址(共15章,pdf格式):
http://www.51hei.com/bbs/dpj-98524-1.html


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ID:1 发表于 2017-11-20 00:41 | 显示全部楼层
好资料,51黑有你更精彩!!!
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ID:280125 发表于 2018-1-27 04:20 | 显示全部楼层
51单片机牛逼。
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ID:280125 发表于 2018-1-27 04:21 | 显示全部楼层
51单机牛
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ID:403231 发表于 2018-10-15 15:03 | 显示全部楼层
小学生都在学单片机了啊。我们家小学都快完了,哪知道这些内容。
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ID:393796 发表于 2018-10-23 23:43 | 显示全部楼层
好东西!谢谢楼主分享
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ID:418217 发表于 2018-10-30 22:21 | 显示全部楼层
通俗易懂,一看就明白了,比单纯 讲课本好太多了!
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ID:420710 发表于 2018-11-7 12:55 | 显示全部楼层
简单易懂,感谢分享
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ID:425919 发表于 2018-11-18 19:01 | 显示全部楼层
谢谢分享!!!
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ID:296774 发表于 2018-11-23 09:18 | 显示全部楼层
学习学习小学生的知识,谢谢分享。
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ID:417062 发表于 2018-12-10 08:09 | 显示全部楼层
厉害了
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ID:18591 发表于 2019-2-2 11:44 | 显示全部楼层
感恩~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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ID:502122 发表于 2019-4-3 10:27 来自手机 | 显示全部楼层
大一上学期就要学单片机了
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ID:603730 发表于 2019-8-27 11:26 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享!!!
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ID:610155 发表于 2019-9-10 19:23 | 显示全部楼层
简单,明了,初学者必备,点赞
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ID:615425 发表于 2019-9-23 22:17 来自手机 | 显示全部楼层
谢谢分享,通俗易懂
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ID:253767 发表于 2020-4-27 06:49 | 显示全部楼层
谢谢分享!!!
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ID:736988 发表于 2020-5-4 12:04 来自手机 | 显示全部楼层
谢谢分享
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ID:976070 发表于 2021-11-7 21:48 | 显示全部楼层

好资料,51黑有你更精彩!!!
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