原创 从51单片机初学者到电子工程师 (3)

来源 CEPARK网站http://www.cepark.com/Index.html  作者: hnrain

从51单片机初学者到电子工程师 (3)7e)y Ri&E:Y1Fp0电子园51单片机学习网IP;d;I:UTi R B

电子园51单片机学习网#M H Gy%F/b:f
第二课 基本的芯片和分立器件电子园51单片机学习网*?|}2N h0BS!n8y6W
2.1 简述
;]^D)e;aZ4VU02.2 74系列
9o8o7v~ S0A02.3 CD4000系列
)i}w])e N V(tg02.4 光耦与光电管电子园51单片机学习网-C9y,oJ |y `
2.5 三极管
6I^*zvR9A&hE02.6 电容电阻电子园51单片机学习网 N @ H^6j+q
2.7 固态继电器电子园51单片机学习网N%N)@9ng}
2.8 继电器电子园51单片机学习网5?4du p1kv
2.9 变压器和三端稳压器
sm/d:Y2X(d02.10 开关电源芯片电子园51单片机学习网+?:CuETe:Y
2.11 封装知识、芯片批号等
0Y [)Knb+sBLk02.12 接插件电子园51单片机学习网o/LE?3iZ)X ?
2.13 器件选购的知识
5I9p x#Q#F%cF5Uh0第三课 数字量的输入输出
? z N7Po0第四课 单片机的通讯接口
2MZ4cEo}*sK%Uo+wK0第五课 单片机系统设计的硬件构思电子园51单片机学习网)|1YL3sI&P g
第六课 单片机程序的框架（汇编版本）电子园51单片机学习网{|?W7a c#m
第七课 模拟量的输入输出电子园51单片机学习网zIN/vHL
……
b FuR(z0各位多提宝贵意见。
d?|j`W-KX2k0保证实用。如果程序里面有一些例程，也是已经经过测试可以拿来就用的；实际上电子园51单片机学习网W-F#Ey v#jk

*`/Q/FRaJ3u)v5T0是我早年的一些产品的程序的一部分；不好意思，都是汇编的。
)E&R`_4]Y?0写的时间只有周末会多一些，可以保证做到一周一课；尽量能够提前，但是这要看

:nZoHh^sx S0

OSK%lf7uQ9U0看工作忙不忙了。
-X5_&s@5D7b9T`O0坊间有一些参考书，准备今天上午到北京中发市场转了一圈，我记得以下参考书目电子园51单片机学习网m M,qoG c-]1XA.J{D

Vyx0^4\2XP0较好：电子园51单片机学习网6Cz l Tp
1. 周航慈：《单片机程序设计》电子园51单片机学习网w;F9hxk0x0p
2. 徐涵芳：《MCS-51单片机结构与设计》
(Eh!Wn2o(\t03.  何立民：《......》

4IR UL(g0电子园51单片机学习网H4sh:Y8_}

有了这些就基本够用了；其它的很多都是资料的翻译；如果英文不好，可以看看；

RD g a1`U"` A H0电子园51单片机学习网2}-P9Alzl p

英文好的话，可以不必了，省电钱买开发系统和编程器、开发板什么的，需要什么

G/rV}IR(?N7r-y0电子园51单片机学习网XbQ@0sg!e

资料直接下载PDF文件好了。
:b-g&n}A jGD0rnS:q:PQ0要想成为电子工程师，需要宽带，在家里安装包月的adsl或者长宽，绝对值得。电子园51单片机学习网JU1k5FAB;R(GZ M
实际上，网络上什么都有了，就是一个网络数据库，要好好利用。
bA2AMmH0网上自有黄金屋，网上自有颜如玉……

7U!yW-AU'a5c0电子园51单片机学习网)G(jMe&I A)r

第二课 基本的芯片和分立器件
7q}i6Ad02.1 简述电子园51单片机学习网ElVIXe
有必要对以下系列的芯片和分立器件进行介绍。电子园51单片机学习网 Ycuu)D-OJ
除了单片机作为控制器的核心外，作为一个产品，由很多东西构成；所以，在讲系

YB)l1E+uA;X0电子园51单片机学习网 q Hp.V4rbb

统之前，先将这些零零碎碎的东西一并交待。就好像一栋房子，有各种各样的构件

KmuX1?"kf;KX0

'Z%T J%O1}O2hwt0组成，下面的这些东东就像砖瓦一样，没有不行。电子园51单片机学习网tSH7}7O+u5VM;M

Wy:I3\"O)` J02.2 74系列芯片电子园51单片机学习网*|ejY"mE
74系列的芯片的下载地址：电子园51单片机学习网\U(au^e!F"E
http://www.dainau.com/TTLDATASHEET.htm电子园51单片机学习网.XYEB"B-r(N@
http://www.100y.com.tw/asp/class36_40.htm电子园51单片机学习网3M2mK A!`y
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/default.htm电子园51单片机学习网3S v$}H"F q!M

电子园51单片机学习网{\iQs

74系列的芯片是古老的一族，大部分的芯片现在均已不用了，但是，实际上，在目

4a.~mT?f Z"wm0

lfq g e,UX0前的系统中，还能看到一些芯片，有些芯片现在还在系统中使用，例如：电子园51单片机学习网G9V6P } v:P4Vri

电子园51单片机学习网] _V0rFM N*L

1、 7404 – 6个反相门电子园51单片机学习网;~ QcFc

电子园51单片机学习网6W]c2GB

下载地址：电子园51单片机学习网\VT0o8C!Z6{.e
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=125533电子园51单片机学习网P(Z G5m xI
将输入的TTL逻辑反相，如：0->1，1->0

)R%W'Nne0

G \(r c{"n02、 7407 – 6个集电极开路门电子园51单片机学习网WQW&`?

'k(^+DuM b'Cpa`,V,]j0下载地址：
S,W;Suh8_ t yZQ0http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=125518电子园51单片机学习网'g'tQ4Kxg
由于集电极开路门可以外接高电压，可以最高到DC30V，电流最大到39mA，通常我电子园51单片机学习网-I'n9C1`gF

电子园51单片机学习网4c!NA._ ~0X)U} v0b:@+p

用它驱动8字数码管和继电器等大电流的负载；开路门内部结构是达林顿管的，输电子园51单片机学习网0V+oQV1|[L(Ba]6X

8Y9o'L1rL6]2v0出的逻辑是正的；电子园51单片机学习网,n9h1YS'jX"sv]O#x F
与其类似的芯片是7406，只不过是反相开路门。

$}0[`M Rs)OJ0电子园51单片机学习网 I3v4]&D3Ts2`"I$q W)}

3、 74LS573与74LS373 – 8 数据锁存器

)c"~*}(|Om5e0

6Th!p'bi6B074LS373下载地址：电子园51单片机学习网4NR~e'luMp
http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=129171电子园51单片机学习网 W%n jE-w S
74LS573下载地址：
y m;A-`^0` jp1Rz:?^0http://www.yddz.net/yddzsourse/pdf/74hc573.pdf

,L^1Q'n td0电子园51单片机学习网yIr*zyg"W0g6O B ~

引入几个概念：
6^/?f-Jj!un~01. 真值表电子园51单片机学习网1}b+tDNG5t(R

0{yr^Es0参见74LS373的PDF的第2页：
W aj1}ZM0Dn    LE  OE  On电子园51单片机学习网6v$i(c9{ _i/Z
H  H  L  H电子园51单片机学习网8h3@TJ-y
L  H  L  L
.bR-|H#J%N0X  L  L  Qo
v@9zz,v:W{HlJ0X  X  H  Z电子园51单片机学习网"\#rm Q7w$e

,^ RZR#b6}7U0这个就是真值表，表示这个芯片在输入和其它的情况下的输出情况。
(bZ BkT l!^0每个芯片的数据手册（datasheet）中都有真值表。
q\ _;f1Z3eNw&c0布尔逻辑比较简单，在此不赘述；

S~%v3} D!GK'X6c0电子园51单片机学习网yc&r/] Q

2. 高阻态电子园51单片机学习网:?G\pbTR$k{#g4Y

电子园51单片机学习网3q)M'o4kD*q*P3B

就是输出既不是高电平，也不是低电平，而是高阻抗的状态；在这种状态下，可以

0U6r }3p M&y+F0电子园51单片机学习网f0`@ R.gVu7in5{

多个芯片并联输出；但是，这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态，否则会将芯

Vz b.V"K/X0电子园51单片机学习网$V!~ f4~4N(AHT0I

片烧毁；
O3z4EJ1L#\0高阻态的概念在RS232和RS422通讯中还可以用到。

4~:x5p8|-Z.W&tB0

UdG#Sk7P"g(|y03. 数据锁存电子园51单片机学习网/A\r'?9w[5vP:Y7x

电子园51单片机学习网KA6AWZ.u%X

当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持；
g-E_kum0这个概念在并行数据扩展中经常使用到。

,Rj/f q,Q^N0

qKZ"w~X04. 数据缓冲

E xRMr9_V[Y7k0电子园51单片机学习网Jaq'|&b

加强驱动能力。74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具备数据缓冲的能力。电子园51单片机学习网v+jgKYl

电子园51单片机学习网]DQRi^KsIl'|

OE：output_enable，输出使能；电子园51单片机学习网W1GV Ix:x$o
LE：latch_enable，数据锁存使能，latch是锁存的意思；
+D#@2@J%gKf0MnG+b0Dn：第n路输入数据；
0u` {7p5_H0On：第n路输出数据；

)QN/J3KF0电子园51单片机学习网\!k+o;QO/|-b!Q0]+|

再看这个真值表，意思如下：
P:t#j!Xi? [!C O0第四行：当OE＝1是，无论Dn、LE为何，输出端为高阻态；
5~z q{y+rZ0s Y0  第三行：当OE＝0、LE＝0时，输出端保持不变；
]3nP&n'[-i2C6M0  第二行第一行：当OE＝0、LE＝1时，输出端数据等于输入端数据；
'K'aX@ n0  结合下面的波形图，在实际应用的时候是这样做的：电子园51单片机学习网7dK0v5t h Ml7Su v
a． OE＝0；电子园51单片机学习网X LVE y1y
b． 先将数据从单片机的口线上输出到Dn；
,C$R{g$rEg-M?)o0c． 再将LE从0->1->0电子园51单片机学习网[Ji.D jJ/h
d． 这时，你所需要输出的数据就锁存在On上了，输入的数据在变化也影响不到输电子园51单片机学习网9{y{6`)W {9j

电子园51单片机学习网*uO]#a}nm

出的数据了；实际上，单片机现在在忙着干别的事情，串行通信、扫描键盘……单电子园51单片机学习网JJ9v!B:Z

电子园51单片机学习网db*o AC0}%O"S

片机的资源有限啊。电子园51单片机学习网+\~(|2KM
在单片机按照RAM方式进行并行数据的扩展时，使用movx @dptr, A这条指令时，这电子园51单片机学习网0j!Fv%a3^"h mZ

c,r1]gVO(ph0些时序是由单片机来实现的。电子园51单片机学习网i"?'OO]}5Z+G4f
后面的表格中还有需要时间的参数，你不需要去管它，因为这些参数都是几十ns级

s w_l&f;M0电子园51单片机学习网"jg6h f-l~

别的，对于单片机在12M下的每个指令周期最小是1us的情况下，完全可以实现；如

M@(T"c.P q0电子园51单片机学习网"aR9r(b!bhRI9V

果是你自己来实现这个逻辑，类似的指令如下：电子园51单片机学习网)qI ki8Z k

电子园51单片机学习网 ~J7j]f3ER4F bF

mov  P0,A ;将数据输出到并行数据端口
&r On}{/m*y0clr  LE电子园51单片机学习网8t tgAI `B
setb  LE电子园51单片机学习网4b _@P*~3Yt/i7a7[j
clr  LE  ;上面三条指令完成LE的波形从0->1->0的变化

7}}-V~i7N b c0

ZO"MtJ*E!V B074ls573跟74LS373逻辑上完全一样，只不过是管脚定义不一样，数据输入和输出端电子园51单片机学习网:k ]wck&o,^iJ

+\K` GK6sz0各在一侧，PCB容易走线；所以大家都喜欢使用这个芯片。

j0zU%Yo&J(P$w0电子园51单片机学习网_^ kG0K

4、 74LS244 – 数据缓冲器电子园51单片机学习网a$YuHP8\

1Tw!Sy2F5X(l0下载地址：电子园51单片机学习网rN/L~\:_!|$p5M
http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F244.pdf

9`:T?O{3L0

m5e6y'vIB0数据输出能力比较强，输出电流可以到40mA以上；电子园51单片机学习网 KO/H;d-Yo
4个缓冲器分成2组，具有高阻态控制端口电子园51单片机学习网&]"F] S9|0d

%ym+oV k&e8Iz05、 74LS245 – 总线缓冲器电子园51单片机学习网 viK(J8Yr"J0p

电子园51单片机学习网DJB9b'{"y0mC N

http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F245.pdf电子园51单片机学习网(I*tmM K1G

e5k$lu&n*X0双向数据接口，通常在ISA板卡上可以看到；电子园51单片机学习网M S+katej
早期的51系统中，为了扩展RAM、eprom、A/D、D/A、I/O等经常可以看到这个片子

r;{+c(V oi s`\ \0电子园51单片机学习网ZE$m+y3iE1t:K&S,Q!dI

；电子园51单片机学习网"j+O[9n[pee(x
为了增强驱动能力，有时是为了隔离输入和输出，主要是布线方便，象74LS573一

,kp _%j8i.e0电子园51单片机学习网#M#qN\D`Fl7I

样，输入、输出在一侧，经常用到这个片子

U1`,w*p"Hg0

'_~us/m$UJ06、 74LS138 – 三－八译码器

3rwhcr:Q6`"[ s0电子园51单片机学习网Bfv'd;|s

http://www.mcu51.com/download/digitpdf/74xx/74F138.pdf

W}1K+[@?0

3`3B:S0j p0在早期的51系统的扩展中，作为地址选通的片子，可以经常看到。
W xT(oC1`N0另外一个类似的芯片是74LS154，是4-16译码器，现在更是少见了。电子园51单片机学习网 Exo8T&}_t
有兴趣的可以研究一下何立民的经典著作中的有关章节。
%K7~.e1bny v0知道有这么一个芯片就可以了。

v0SQ4tg;EIxm0电子园51单片机学习网P.O#BOy o

2.3  CD4000系列电子园51单片机学习网&UO k:\VVb~\O$\

(I;ZGi A/`]4~(q0CD4000系列的芯片，除了跟74系列的电气特性有所区别外，例如：电子园51单片机学习网 }tA5Ez+XiH
1) 电压范围宽，应该可以工作在3V～15V，输入阻抗高，驱动能力差外，跟74系列电子园51单片机学习网Ei5`0OS Rz"}d

电子园51单片机学习网y2^ZcVf[U

的功能基本没有区别；
F)v9Dj*n#k02) 输入时，1/2工作电压以下为0，1/2工作电压以上为1；
a%w*A#se!m:x03) 输出时，1=工作电压；0=0V
-L$Vzm%bIiK04) 驱动能力奇差，在设计时最多只能带1个TTL负载；
B:v gQkv05) 如果加上拉电阻的话，至少要100K电阻；电子园51单片机学习网:K {%z5}p
6) 唯一现在使用的可能就是计数器，CD4060的计数器可以到14级二进制串行计数/

.F8~w+Xy3hf0电子园51单片机学习网!VM9`xY#l)F(ac%q

分频器，这个74系列的做不到这么高；
h8CzM'Lcl5pG h"v0下载地址：电子园51单片机学习网nq"h(N i9zr&`y
http://www.100y.com.tw/asp/class36_40.htm
F@2W4gj5D%s0http://www.100y.com.tw/pdf_file/CD4060.PDF电子园51单片机学习网%uWLHOB|X

Kp j@ J X0电子园51单片机学习网9O"Z OG,? V3X2v
2.4 ULN2003/ULN2008

b'bVF} c$d{0电子园51单片机学习网a:Yz9sFv

它的内部结构也是达林顿的，专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一电子园51单片机学习网AJ_%H.Y;US

电子园51单片机学习网!N!Bt { e J)fi

个消线圈反电动势的二极管。ULN2003的输出端允许通过IC 电流200mA，饱和压降

kVS/rQ c:~6uc,D_0

f#B_L/NF5|0VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算

-ztR(R"|.Z ^A"HtK0电子园51单片机学习网/j,j R6X"g&Y B8J.]z

。采用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)电子园51单片机学习网1v2v {T-B1i@Q

电子园51单片机学习网 { n"a!np1s

等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡。

Y)NQ#b"h {`0

ki3dG#? F0经常在工控的板卡中见到这个芯片。电子园51单片机学习网n6?$n9Qo?
有个完全一样的型号：MC1413，不过现在好像不怎么见到这个型号了，但是管脚与

e^3z/p}.^#~0

;oZ7X I kneYe02003完全兼容。电子园51单片机学习网#F oLA%j

电子园51单片机学习网(J0jx^2R#d

ULN2003可以驱动7个继电器；ULN2008驱动8个继电器。

n9a(ZxT1f ?0

2Y?,|-^8Y0ULN2003下载地址：
8jjrt_5]@0http://www.hqew.com/document/detail.asp?pdid=148212电子园51单片机学习网\,h cG Lv$]
ULN2008下载地址：
{1k2c&?^0没有找到。奇怪啊。

7O-g~Oq0R0电子园51单片机学习网#l-{,wl3eZ`9FtQ

2.5 光耦电子园51单片机学习网5[[w&Q7B

'n'n"B{+{tl9W@:[0光耦是做什么用的？光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。
0nVXGzE0在各种应用中，往往有一些远距离的开关量信号需要传送到控制器，如果直接将这

'al6KKpt!H5i!e0电子园51单片机学习网0C:t MpPw

些信号接到单片机的I/O上，有以下的问题：

tP GlO8j@ Bp0

+@k{:hUH Q0G01) 信号不匹配，输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；
$wTDvL&MA02) 比较长的连接线路容易引进干扰、雷击、感应电等，不经过隔离不可*电子园51单片机学习网N0NP'g D'{"p

/a:WG h~;j N"Kgk0所以，需要光耦进行隔离，接入单片机系统。

&L j,cVM[R;S\0

"P%b/^%s"?L0常见的光耦有：
@?O?y01) TLP521-1/ TLP521-2/ TLP521-4，分别是1个光耦、2个光耦和4个光耦，HP公司电子园51单片机学习网:g f-['U f

电子园51单片机学习网:~S0o;Bt'p8G

和***的东芝公司生产。电子园51单片机学习网I7Pd*mu hQ K\

/d.[1D c"v`0下载地址：电子园51单片机学习网WmLGFWu6G E`
http://www.100y.com.tw/pdf_file/TLP521-1-2,4.PDF电子园51单片机学习网)EQ ?*Q0x(jO

电子园51单片机学习网QX&_V's OlT9C

发光管的工作电流要在10mA时，具有较高的转换速率；
X3^n%nd*Z0在5V工作时，上拉电阻不小于5K，一般是10K；太小容易损坏光耦；

'{Z4b h$~ M;l`0

5TJL6pAw02) 4N25/4N35，motorola公司生产
-g k*w9~:F8^ j$z0下载地址：

@Or k+t^.L}S"b0

p:[4v @ Cl4e0http://www.100y.com.tw/pdf_file/4N25-8,35-7,H11A1-5.PDF电子园51单片机学习网*b(Pp.g o#F\-w
隔离电压高达5000V；

HKQ x0qE/`0电子园51单片机学习网_W c%K0^-S6Z.@7`)q+X

3) 6N136，HP公司生产电子园51单片机学习网 z!D6Q0A`WP6iI

电子园51单片机学习网3[#l*U I:z8rO ib

下载地址：
P.QE`y3J X#O0http://www.100y.com.tw/pdf_file/6N135-6.PDF电子园51单片机学习网&DMt"W._n
要想打开6N136，需要比较大的电流，大概在15~20mA左右，才能发挥高速传输数据

MXD9rd/x O0

QM-\H8M0的作用。电子园51单片机学习网i~ygm/j!btw
如果对速率要求不高，其实TLP521－1也可以用，实际传输速率可以到19200波特率

f_#F?w/L)?T q0

l(YNCp9l{ b0。电子园51单片机学习网vU%?IUx7g^_

&E`3l,l3^D Kp1P^6b F0选择光耦看使用场合，tlp521-1是最常用的，也便宜，大概0.7~1元；电子园51单片机学习网b)f0A/V(Ld#o;K]
要求隔离电压高的，选用4N25/4N35，大概在3元左右；电子园51单片机学习网Q g(G/K4??
要求在通讯中高速传输数据的，选用6N136，大概在4元左右。

z @/\0P~ Y'Txdd0

,?Wg6Nfy+_0光耦应用的原理框图如下所示：电子园51单片机学习网`%rA#L:y;p&_
1. 输入干接点隔离电子园51单片机学习网4`7N2QSuk lO+L

fP.v @4]%P^gw02. 输入TTL电平隔离电子园51单片机学习网#l!Yiq$[9Sl

电子园51单片机学习网 B}"Up$vZ

电子园51单片机学习网7^6t:|"v;DV rv.tS
3. 输入交流信号隔离电子园51单片机学习网C-a;x`,WD:j"ed

d&Q.B"Y'hZS I ` g04. 输出RS232信号隔离电子园51单片机学习网 \Z;I9\$t1{

电子园51单片机学习网3z IgQ$L&A'F$P

%lD6Nl,\R dk05. 输出RS422信号隔离

_?NR ^ Oz[0电子园51单片机学习网w]@O ~u

Bc)_V6gD;r8Bf0光耦除了隔离数字量外，还可以用来隔离模拟量。将在今后的章节中描述。
7rC^1r E K&I ]7m#r0电子园51单片机学习网PRR4O$T