最新整理：从数字电路到单片机-边做边学(２)

　　快乐的学习，从现在开始．．．

　　在这里我想还是先从电源做起，也算是我们这次学习之旅的第一个实验吧。

　　接下来大老张给出该电源的电路原理图，非常的简单，只要朋友们照着去做，就一定能够成功，我们要做的第一步，就是要把这样的电路原理图，怎样设计一个印制电路板图，也就是我们常说的ＰＣＢ设计，我们要用到的设计软件是ＰＲＯＴＥＬ。

　　关于该软件的使用，在此不去详诉。在这里大老张只是想把设计的方法和具体怎样去实现我们的设计，和朋友们做一下设计方法上的交流。

　　当我们看到一个电路原理图的时候，怎样去实现我们的ＰＣＢ设计呢？我认为应该有以下几个步骤：

　　１：布局（首先确定好电路板的尺寸，然后将元件合理地摆放好）

　　２：步线（如果电路简单，我认为可以直接手动步线）

　　３：检查（主要是检查设计上是否有错误，线的宽度选择是否正确，线的间距和元件的间距是否合理）

　　４：完成（最后完成的设计是否满意）

　　我认为一个好的设计不仅应该技术上合理，而且美观漂亮，一个好的ＰＣＢ设计，内行人看了没有技术上的瑕疵，外行人看的象是一件工艺品，才是我们追求的完美。

（未完待叙）

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最新整理：从数字电路到单片机-边做边学(１)

　　由于工作忙了一些，好几天没和大家见面了，今天大老张又来了，看到朋友们对我的关注和留言，很是感动，在这里大老张向各位好朋友问好了！下面就继续我们要讨论的话题，其实，学习数字电路一点也不难，在学习数字电路之前，一定要把数字先搞清楚，那就是０和１在数字电路中代表的意义是什么？

　　在数字电路中，低电位就是０，高电位就是１，例如在５伏供电的数字电路中，地就是低电位，就是０，５伏就是高电位，就是１；其实０和１就是表示数字电路中的低电位和高电位，当然有时低电位也可以用Ｌ表示，高电位也可以用Ｈ表示．所以对于５伏供电的数字电路来说，低电位就是０伏，高电位就是５伏；０伏就是０，５伏就是１．

　　还有一点，应该注意，那就是在学习数字电路的时候，在对数字０和１理解的同时，一定不要忽略了时间的概念；数字０和１表示的是电路的状态，结合时间来分析电路，我们就可以清楚的了解数字电路的工作过程，也就是电路工作的时序，我们在做实验的时候，分析数字电路的工作时序对理解数字电路非常重要。

　　我们边学边做，当然离不开动手了，实验之前，准备些什么呢？大老张告诉你：５伏和１２伏的直流电源，数字万用表，电烙铁和一些必备的工具，实验板或面包板以及必须用到的电子元器件。

　　接下来我们应该做些什么呢？我想就从我们必须用到的直流电源做起，好吗？

　　当然这只是大老张的想法，不知道和不和朋友们的口味，只所以我想从制作直流电源开始我们的学习和实验，因为我想大家至少可以学到以下知识：

　　１：直流稳压电源的工作原理。

　　２：通过稳压电源的原理图，怎样设计ＰＣＢ。

　　３：用自己设计的印制板（ＰＣＢ），自己动手焊接组装完成。

　　４：在这样的实验中，可以体会到自己制作带来的乐趣，同时也可以让我们更增加自信，更有成就感。

　　大老张主张，在实践中一步一个脚印，在学习和实验中体会成功带来的乐趣！

　　当然，我还是要和征求朋友们的意见，如果大家觉得我们应该直接进行数字电路的学习和实验，这一部分的实验当然也可以不做，大家的意见和大老张的考虑，最终大老张的文章才能适合朋友们的口味。

　　好了，实验的班车就要起程了，和大老张一起做实验，一起分享学习数字电路给我们大家带来的快乐吧，在此大老张祝福朋友们在快乐中学习，在学习中快乐！

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最新整理：从数字电路到单片机-边做边学(序)

　　在我的博客里，我写过《从数字电路到单片机》的文章，由于很长时间没有更新，心里总觉得对朋友们有些愧疚，不管怎样，大老张都应该把和朋友们进行技术交流的文章认真完成才对，有时由于工作很忙，或其他的原因，但是不管什么原因，都应该认真的继续下去，也应该认真的把大老张的博客做的更好才对。也希望大老张的博客能够得到朋友们的支持和喜欢。这次我将这篇文章从新进行了一次整理，我也认真的看了网友的意见，经过考虑又从新做了一次修改和完善，在此还希望朋友们能够多提一些宝贵的意见，大老张会认真采纳的。

　　同时，大老张也非常高兴能够和好朋友们在这里共同探讨技术问题，关于数字电路和单片机的话题从技术层面上讲，要说的实在是太多了，首先我要说明的是，为什么大老张要把数字电路和单片机联系在一起，并且做为一个技术问题和朋友们交流，其原因是：

　　１：大老张认为数字电路是学习单片机技术的基础，因此学习单片机技术必须应该熟悉数字电路的知识和原理。

　　２：熟练地掌握数字电路的知识，特别是通过实践掌握数字电路的硬件电路，对单片机硬件电路的理解也会有好处的。

　　所以大老张认为，边实践边学习，朋友们才会有收获。接下来大老张将本着在学习数字电路和单片机技术时应该怎样少走一些弯路进行一些交流和阐述。

　　我觉得朋友们怎样才能够非常透彻的理解数字电路和单片机技术呢？怎样能够做到随心所欲的设计自己的电路呢？我觉得这些对一个想要学习和掌握单片机硬件电路原理和设计的朋友来说是很重要的，当然我的初衷是想要和初学者交流一些学习的方法，也希望能够得到对这方面技术非常熟悉的朋友对大老张的不足给予指正，也希望朋友们支持我啊！就先说这些吧，接下来我会把我对数字电路和单片机的学习体会和方法与大家交流，如果大家能通过大老张的文章对朋友们有一些帮助的话，那将是大老张最高兴的事啦！

　　特别说明：本文章的阅读对象为初学电子技术的朋友们，就是热爱数字电路和单片机的初学者的朋友，当然对于熟悉该技术的朋友们和单片机技术的高手，大老张真诚的希望能多多的提出宝贵的意见和建议，大老张在此谢谢了。

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我设计的仪器面板（１）

　　说明：下面是大老张设计的仪器面板图，试传几个供搞电子产品的朋友们参考：

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从数字电路到单片机-边做边学(７)

　　朋友们：想好了吗？

　　如果朋友们能够认真去想的话，大老张当然会很高兴了，可是，大老张也是知道的，大老张

工作忙，朋友们工作也一定会很忙的啊，所以，我知道不是朋友们不去想，有的时候真的是没有

时间，朋友们有时间能够关注大老张，已经让我大老张很高兴了，好了，还是说说我们需要解决

的问题吧．．．

　　问题二：关于电源的隔离问题：

　　首先，让我们先看看用可控硅控制电灯的电路，看看是怎么样才能控制可控硅的导通和截止，

在这里一定要告诉朋友们的是，可控硅有单相的和双相的，尽管朋友们可能都知道，我还是要告

诉大家，我用的是双相可控硅，在这里多说上几句，主要是考虑也许有刚刚初学的朋友们，希望

这些朋友能够清楚这一点啊．接下来，还是请看大老张给朋友们画的电路图，看看双相可控硅是

怎样触发的吧，

　　这个电路是不是很简单，大老张认为在复杂的电路也都是有各种非常简单的电路组成的，一家

之言，仅供朋友们参考，其实就像我们人类一样，一个人的世界是简单的，人多了，也就组成了如

今的复杂社会，呵呵，又罗嗦了不是，还是看看我们的电路吧（图７－１）．

　　在电路中，只要我们在Ａ／Ｂ两端接上一个直流电源，可控硅就会导通，把电灯点亮；不知道

朋友们是不是注意到了，在我们这个电路中，对可控硅控制的电源（直流５伏）是和电灯供电的回

路的电源（交流２２０伏）是连通的，既Ｎ端和Ｂ端是连在一起的，需要说明的是，这个电路并不

是不能用，而是我们的控制电路和交流供电回路没有隔离，这也就是接下来我们要讨论和解决的问

题．为了解决电源隔离的问题，我给朋友们介绍一个新的元件，可能有的朋友想到了，用光偶不就

可以了吗？恭喜你，答对了，我要介绍给朋友们的元件就是光偶．

　　光偶是利用电＝＝＞光＝＝＞电转换作用的半导体起，它的功能是通过电光和光电转换来传递

信号的，同时它在电气上完全隔离了发送端和接收端，因此它在强弱电的接口中能够传导信号，同

时又能很好的完成强电与弱电之间的隔离．具体电路见图７－２．

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从数字电路到单片机-边做边学(６)

　　关于三个问题的思考：

　　问题一：关于电灯的驱动．

　　让电灯亮起来．．．

　　方法１：简单，让电灯亮起来，安装一个开关不就行了吗？可是，我们要用我们设计的电路来

控制电灯的亮灭啊，其实想一想这个问题也很好解决，我给朋友们画了一个图，看看就明白了．

　　其实要想让电灯亮起来一点也不难，如图１所示．接一个开关，通过开关就可以控制电灯

亮起来，可是现在的问题是，我们总不能人为的去不停的板动开关，使电灯一亮一灭的闪闪发

光吧，我们要用一个电路来自动的控制电灯的亮与灭的状态，怎样解决呢？朋友们看看图２所

示的电路，用一个继电器就可以解决了，所以我们可以设计一个这样的电路通过控制继电器线

圈ＪＬ，就可以带动触点ＪＫ，并通过ＪＫ控制电灯一亮一灭的状态．而且，继电器线圈的供

电和电灯的供电是两个供电的回路，也很好的解决了电源隔离的问题．

　　当然我们也可以不采用继电器，用一个双相可控硅也可以对电灯进行控制，它的电路也很

简单，如图３所示：

　　朋友们可能看出来了，这个用可控硅来控制电灯的电路还不完整，是啊，大老张有两个简

单的问题，（问题非常简单）请朋友们思考一下好吗？

　　１：怎样控制可控硅的导通？

　　２：怎样与电源很好的隔离？

　　好了，先到这里吧．．．

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从数字电路到单片机-边做边学(５)

　　实验二：用数字集成电路４０６９（反相器）让电灯闪闪发光。

　　我们在节日里，或商家的装饰广告上，经常会看到一闪一闪装饰的彩灯，我们马上要做的就

是让电灯一闪一闪的亮起来。

　　实验目的：学习反相器的应用，以及电路的设计方法。

　　实验前几句要说的话：在做这个实验的时候，我不想马上给出具体的电路，而是希望朋友们

首先想一想做这个实验的时候，我们会遇到哪些需要解决的问题，大老张认为，这是在电路设计

之前必须清楚的，我建议大家学习的时候，每做的一个实验或设计一个电路，必须应该想清楚我

们在干什么？我们每做的一步，是要解决什么问题？我们要达到什么样的目的？其实做什么事情

都应该这样，每走一步，回过头来都应该看到自己留下的脚印，这个脚印就是我们在生活中经历

过而留下的印记，这个脚印就是留给我们未来的回忆。

　　所以，我们学习的思路是：

　　１：我们会遇到什么问题，需要我们设计什么样的电路才能够解决这个问题。

　　２：边实验，边修改我们的设计，直到实现我们的目的。  

　　大老张建议：先把问题想清楚，在设计电路，哪怕就是电路非常简单，也应该清楚我们最终

的目的。

　　那么，在我们要做的实验，有哪些需要解决的问题可以用我们的设计来解决？电路有什么样

的具体要求？我们大家一起来想．．．．．．

　　问题１：我们要控制的负载是电灯，电灯的功率是６０瓦，电压是交流２２０伏的，我们设

计一个什么样的电路，才能够驱动这个负载（电灯）？

　　问题２：我们采用的数字集成电路型号是４０６９，它的工作电压是直流５伏，直流的５伏

电压和２２０伏的交流电压怎样进行隔离，使电路更加的安全？

　　问题３：设计一个什么样的电路，才能控制电灯闪闪发光呢？

　　接下来就让我们针对以上想到的这三个问题，一个一个的解决，用我们的设计，实现我们的

目的吧。

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从数字电路到单片机-边做边学(４)

实验一：非门电路

实验目的：通过实验了解什么是（反相器）非门电路，认识并掌握数字集成电路的基本使用方法．

实验材料：ＣＭＯＳ数字集成电路４０６９一块，发光二极管，１０Ｋ电阻，按键开关，５伏直流电源．

实验电路：

电路的工作原理：

１：开关断开时，反相器的输入是高电平（Ｈ），也就是数字＂１＂，在这种状态下，反相器的输出

是＂０＂．

２：开关接通时，反相器的输入是底电平（Ｌ），也就是数字＂０＂，在这种状态下，反相器的输出

是＂１＂．

３：在这个电路中，我用了一个发光二极管ＬＥＤ做指示，在开关断开的时候，ＬＥＤ点亮．在开关

接通时ＬＥＤ熄灭．

说明：

　　其实这是一个很简单的电路，目的就是让我们通过这样的实验在了解反相器的同时去理解什么是

数字电路的０和１．

　　输出端的变化为什么能使ＬＥＤ亮灭状态的变化呢，很简单，反相器输出为＂０＂，也就是和接

地的电位相等了吗，也可以理解反相器此时和地相通，ＬＥＤ当然会亮了．可是，当反相器输出为高

电平时，ＬＥＤ由于没有电流的回路，所以ＬＥＤ是不会亮的．

　　另外这个实验还可以用其他的反相器电路，常用的数字集成电路反相器的型号有：

　　４０系列的４０６９，７４系列的７４０４．注意，实验用的电源为直流稳压电源，电压５Ｖ．

实验总结：

　　反相器的输出状态一定是和输入状态相反的，就是输入是＂０＂，输出一定是＂１＂；

好了，这个实验就做到这里，接下来的实验，大老张会告诉朋友们，反相器都有那些用途，我们可以

用反相器来设计一些比较实用的电路吗，答案马上揭晓！

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从数字电路到单片机-边做边学(３)

实验之前的学习：

１　什么是非门电路：非门又叫做反相器，它的特点是当输入是０时（低点位Ｌ），输出端是１（高电

位Ｈ）；当输入端是１时（高电位Ｈ），输出端是０（低电位Ｌ）．即输出的状态和输入的状态相反．

也就是说在５伏供电的电路中，输入端是０伏时，输出端就是５伏，输入端如果是５伏时，输出端就是

０伏．

２　反相器在电路中的符号：

逻辑表达式：Ｆ＝／Ｆ

３　关于数字集成电路的引脚排列和供电引脚的规律：

　　我们实验用的数字集成电路是ＤＩＰ封装的，数字集成电路系列大部分是由８脚，１４脚，１６脚，

２０脚，２４脚等构成，不管集成电路有多少个管脚，它们一定要接上电源才能工作，所以它们一定要

有两个脚接电源，其中一个是ＶＤＤ，电源的正极；一个是ＶＳＳ，电源的负极；ＶＳＳ在数字电路中

是接地端，也叫数字地．数字集成电路不论有多少个管脚，不管是什么型号，首先要会看哪个是它的电

源脚，接电源的两个引脚是非常好记的，大老张给朋友们画了个图，先把这两个脚记住，然后在去研究

其它的引脚．

４　关于数字电路引脚定义的分析

　　下面分析几个反相器的数字集成电路，ＣＭＯＳ数字集成电路４０６９，它是一个１４脚的集成电

路，首先看它的电源脚，一定是７脚接地，１４脚接电源的正极；记住这两个脚，其它的引脚就是反相

器的输入和输出的引出脚了，它是由六个反相器组成的集成电路，这六个单独的反相器每个都有两个引

脚，一个输入，另一个就是输出．六个反相器共占用１２只引脚，在加上两个电源脚，所以这个集成电

路一共是１４个引脚．

　　使用时，对这些引脚的处理可以分别对待，电源就接５伏，输入和输出的引脚可按电路设计的接，

至于使用其中的哪一个反相器，可以自己任意选择．大老张认为，使用集成电路一定要灵活应用，用哪

个反相器自己做主．好了，就说这么些吧，下面我们还是一起动手，用反相器做一些电路看一看．通过

实验，了解一下什么是反相器，看看非门电路究竟能干些什么？

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从数字电路到单片机-边做边学(２)

　　快乐的学习，从现在开始．．．

　　我们先来了解一下数字集成电路，常用的数字集成电路有ＣＭＯＳ和ＴＴＬ两种，其中ＣＭＯＳ电路

具有消耗功率低，工作电压范围广和噪声容限大等特点，ＣＭＯＳ电路有４０００／４５００系列，还有

７４ＨＣ系列，它完全可以替代ＴＴＬ电路的７４ＬＳ系列．

　　我们边学边做，当然离不开动手了，实验之前，准备些什么呢？大老张告诉你：

　　５伏和１２伏的直流电源，数字万用表，电烙铁和一些笔备的工具，实验板或面包板，必须用到的电

子元器件．

　　动手之前，先对数字集成电路做一些简单的介绍：其中门电路有非门（反相器），与门，与非门，或

门，或非门，异或门，还有很多的电路如触发器，计数器，锁存器，译码器等等，朋友们，只要我们肯于

动手，这些电路都是不难掌握的，建议朋友们在学习的时候一定要动手去做，我们的学习只有起点，没有

终点，让我们从门电路开始，边做边学．

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