第一部分：硬件知識

　　一、數字信號

　　1、TTL和帶緩沖的TTL信號：邏輯門電路

　　2、RS232和定義：異步傳輸標準接口，通常以9個引腳（DB-9）或是25個引腳（DB-25）的型態出現，一般個人計算機上會有兩組RS-232接口，分別稱為COM1和COM2。數據傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

　　3、RS485/422（平衡信號）半雙工/全雙工

　　4、干接點信號：無源開關，具有閉合和斷開的2種狀態，2個接點之間沒有極性，可以互換。各種開關如：限位開關、行程開關、腳踏開關、旋轉開關、溫度開關、液位開關等；各種按鍵；各種傳感器的輸出，如：環境動力監控中的傳感器、水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結傳感器；繼電器、干簧管的輸出。

　　濕接點信號：有源開關；具有有電和無電的2種狀態；2個接點之間有極性，不能反接。

　　二、模擬信號視頻

　　1、非平衡信號：非平穩信號是指分布參數或者分布律隨時間發生變化的信號。現實世界中我們所碰到的信號大都是非平穩信號。平穩和非平穩都是針對隨機信號說的，非平穩信號分析和處理的一般方法有時域分析、頻域分析、時頻聯合分析。

　　2、平衡信號：信號在傳輸過程中，如果被直接傳送就是非平衡信號，如果把信號反相，然后同時傳送反相的信號和原始信號，就叫做平衡信號，平衡信號送入差動放大器，原信號和反相位信號相減，得到加強的原始信號，由于在傳送中，兩條線路受到的干擾差不多，在相減的過程中，減掉了一樣的干擾信號，因此更加抗干擾。這種在平衡式信號線中抑制兩極導線中所共同有的噪聲的現象便稱為共模抑制。所以平衡線路只需要在輸入輸出信號增加一個差動放大器就可以實現。

　　三、芯片

　　1、封裝

　　2、7407：TTL集電極開路六正相高壓驅動器。1入2出3進4輸出5進6輸出9進8輸出11進10輸出13進12輸出。

　　3、7404：六組反向器。1入2出3進4輸出5進6輸出9進8輸出11進10輸出13進12輸出。

　　4、7400：四組與門。1.2入3出，4.5入6出，9.10入8出，12.13入11出。

　　5、74LS573：八位三狀態輸出D觸發器。

　　6、ULN2003：高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅NPN達林頓管組成。

　　7、74LS244：3態8位緩沖器，一般用作總線驅動器，沒有鎖存的功能。

　　8、74LS240：3態總線轉換器，一般用于總線的電平匹配問題，為單向傳送。

　　9、74LS245：3態總線轉換器，一般用于總線的電平匹配問題，為雙向傳送。

　　10、74LS138：3線-8線譯碼器

　　74LS238：加法器

　　11、CPLD（EPM7128）

　　12、1161

　　13、max691

　　14、max485/75176

　　15、mc1489

　　16、mc1488

　　17、ICL232/max232

　　18、89C51

　　四、分立器件

　　1、封裝

　　2、電阻：功耗和容值

　　3、電容

　　1）獨石電容

　　2）瓷片電容

　　3）電解電容

　　4、電感

　　5、電源轉換模塊

　　6、接線端子

　　7、LED發光管

　　8、8字（共陽和共陰）

　　9、三極管2N5551

　　10、蜂鳴器

　　五、單片機最小系統

　　1、單片機

　　2、看門狗和上電復位電路

　　3、晶振和瓷片電容

　　六、串行接口芯片

　　1、eeprom

　　2、串行I/O接口芯片

　　3、串行AD、DA

　　4、串行LED驅動、max7129

　　七、電源設計

　　1、開關電源：器件的選擇

　　2、線性電源：

　　1）變壓器

　　2）橋

　　3）電解電容

　　3、電源的保護

　　1）橋的保護

　　2）單二極管保護

　　八、維修

　　1、電源

　　2、看門狗

　　3、信號

　　九、設計思路

　　1、電源：電壓和電流

　　2、接口：串口、開關量輸入、開關量輸出

　　3、開關量信號輸出調理

　　1）TTL―》繼電器

　　2）TTL―》繼電器（反向邏輯）

　　3）TTL―》固態繼電器

　　4）TTL―》LED（8字）

　　5）繼電器―》繼電器

　　6）繼電器―》固態繼電器

　　4、開關量信號輸入調理

　　1）干接點―》光耦

　　2）TTL―》光耦

　　5、CPU處理能力的考慮

　　6、成為產品的考慮：

　　1）電路板外形：大小尺寸、異形、連接器、空間體積

　　2）電路板模塊化設計

　　3）成本分析

　　4）器件的冗余度

　　1.電阻的功耗

　　2.電容的耐壓值等

　　5）機箱

　　6）電源的選擇

　　7）模塊化設計

　　8）成本核算

　　1.如何計算電路板的成本？

　　2.如何降低成本？選用功能滿足價格便宜的器件

　　十、思考題

　　1、如何檢測和指示RS422信號

　　2、如何檢測和指示RS232信號

　　3、設計一個4位8字的顯示板

　　1）電源：DC12

　　2）接口：RS232

　　3）4位3”8字（連在一起）

　　4）亮度檢測

　　5）二級調光

　　4、設計一個33位1”8字的顯示板

　　1）電源：DC5V

　　2）接口：RS232

　　3）3排11位8字，分4個、3個、4個3組，帶行與行之間帶間隔

　　4）單片機最小系統

　　5）譯碼邏輯

　　6）顯示驅動和驅動器件

　　5、設計一個PCL725和MOXAC168P的接口板

　　1）電源：DC5V

　　2）接口：PCL725/MOXA8個RS232

　　1.PCL725，直立DB37，孔

　　2.MOXAC168P，DB62彎

　　3）開關量輸出信號調理：6個固態繼電器和8個繼電器，可以被任何一路信號控制和驅動，接口：固態繼電器5.08直立，繼電器3.81直立

　　4）開關量輸入調理：干接點閉合為1或0可選，接口：3.81直立

　　5）RS232調理：

　　1.LED指示

　　2.前4路RS232全信號，后4路只需要TX、RX、0

　　3.無需光電隔離

　　4.接口形式：DB9（針）直立