電子電路基礎(chǔ)arduino的程序世界 2019-06-23 10:55:39前幾天發(fā)布的推文，都是建立在讀者了解一些硬件基礎(chǔ)和編程基礎(chǔ)上。

今天給初學(xué)者介紹一些硬件基礎(chǔ)一、關(guān)于電的幾個(gè)基本概念１，電流：電子在導(dǎo)體中流動(dòng)，形成電流。電流的計(jì)量單位是 安培(A), 1 A = 1000 mA (毫安)２，電壓：指電路兩端的電勢(shì)差或電位差。這個(gè)電位差引發(fā)電子的流動(dòng)，產(chǎn)生電流。電壓的計(jì)量單位是 伏特 ( V )３，電功率：電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功叫做電功率，是用來表示消耗電能的快慢的物理量。電功率的計(jì)量單位是 瓦特( W).功率=電壓*電流*時(shí)間.４，直流電：（Direct Current，簡(jiǎn)稱DC）， 正負(fù)極性不變、電流方向不變的電流。單片機(jī)使用直流電供電。電池提供直流電。５，交流電：（Alternating Current，簡(jiǎn)稱AC），電流方向、強(qiáng)度隨時(shí)間作周期性變化的稱為交流電。發(fā)電機(jī)生成交流電。

220AC市電是交流電。６，電路：由金屬導(dǎo)線和電氣、電子元器件組成的導(dǎo)電回路，稱為電路。７，斷路：當(dāng)電路沒有閉合開關(guān)，或者導(dǎo)線沒有連接好，或用電器燒壞或沒安裝好（如把電壓表串聯(lián)在電路中）時(shí)，即整個(gè)電路在某處斷開。處在這種狀態(tài)的電路叫做斷路(又叫開路）。８，短路：在電路中，電流不流經(jīng)用電器，直接連接電源正負(fù)兩極，由于導(dǎo)線的電阻很小，短路時(shí)電路上電流會(huì)非常大。這樣大的電流，會(huì)造成電源損壞。導(dǎo)線的溫度升高，嚴(yán)重時(shí)有可能造成火災(zāi)。９，模擬電路（Analog Circuit）：處理模擬信號(hào)的電子電路 。模擬電路中的電壓和電流在一個(gè)范圍內(nèi)連續(xù)變化?！澳M”二字主要指電壓（或電流）對(duì)于真實(shí)信號(hào)成比例的再現(xiàn)，比如模擬式溫度計(jì)，可能0度時(shí)電壓為0V, 10度時(shí)電壓為10V。１０，數(shù)字電路（DigitalCircuit）：處理數(shù)字信號(hào)的電子電路 。對(duì)于工作電壓為5V的單片機(jī)，數(shù)字電路中的電壓只有兩個(gè)值：0V 和 5V.0V即低電平，表示數(shù)字0；5V即高電平，表示數(shù)字1. 信號(hào)量以脈沖數(shù)字方式表示。比如數(shù)字式溫度計(jì)，可能以幾個(gè)脈沖電壓(5V-0V-5V-0V)表示二進(jìn)制的1010，即數(shù)值10。

二、電的測(cè)量工具：萬用表萬用表是用來測(cè)量電流、電壓、電阻等的儀表。是電工和無線電制作的必備工具。 分為 數(shù)字式和指針式現(xiàn)在用數(shù)字表的人越來越多，也有用指針表的。數(shù)字表優(yōu)點(diǎn)是比較直觀的讀取數(shù)據(jù)。指針表的優(yōu)點(diǎn)是可以反映數(shù)據(jù)的幅度。例如測(cè)量電容充放電功能時(shí)，指針表就比較合適。筆者一塊指針表用了20年。

三、常用電子元器件（一）電阻電阻（Resistor，電路圖中常用 R 表示電阻）是限制電流的元器件。將電阻接在電路中，它可限制通過它的電流的大小。電阻在電路中通常起限流、分壓、分流的作用。電阻大小的計(jì)量單位是：歐姆（Ω），1 KΩ = 1000 Ω歐姆定律： I = U / R其中：Ｉ是電流，Ｕ是電壓，Ｒ是電阻電阻在電路板上一般標(biāo)識(shí)為 R, 在電路圖上的表示方式, 如下圖：用的比較多的是色環(huán)電阻，每個(gè)色環(huán)代表不同的意思還有的是貼片電阻，在目前的電路上應(yīng)用最多。貼片電阻根據(jù)絲印文字來確定阻值貼片電阻讀數(shù)方法貼片電阻表面都有數(shù)字絲印，只要清楚了數(shù)字的含義就可以確定阻值和精度了。貼片電阻阻值誤差精度有±1％、±2％、±5％、±10％精度，常規(guī)用的最多的是±1％和±5％，5%精度的用三位數(shù)字來表示，而1%精度的用四位數(shù)字來表示。舉例如下：電阻表面的絲印為103：前兩位數(shù)字10代表有效數(shù)字，第三位數(shù)字3代表倍率，即10^3，所以103電阻的阻值為10&TImes;10^3=10000Ω=10K，精度為5%。電阻表面的絲印為1502：前三位數(shù)字150代表有效數(shù)字，第四位數(shù)字2代表倍率，即10^2，所以1502電阻的阻值為150&TImes;10^2=15000Ω=15K，精度為1%。還有一種情況，就是絲印帶R的情況，這表示帶有小數(shù)的電阻，R所在的位置就是小數(shù)點(diǎn)的位置。電阻表面的絲印為R047：R所在的位置表示小數(shù)點(diǎn)的位置，R047就表示0.047歐姆的電阻。（二）電容電容（Capacitor）顧名思義，是‘裝電的容器’，是一種容納電荷的器件。廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。電容是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)在兩金屬電極間加上電壓時(shí)，電極上就會(huì)存儲(chǔ)電荷，電容充電。當(dāng)電壓減小時(shí)，電極會(huì)放出放電荷，電容放電。對(duì)于直流電，電容中間有絕緣物質(zhì)，所以電容相當(dāng)于斷路。對(duì)于交流電，電容反復(fù)充放電，所以電容相當(dāng)于通路。電容為基本物理量，符號(hào)C，單位為F（法拉）。

1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)電容在電路板上一般標(biāo)識(shí)為 C, 在電路圖上的表示方式, 如下圖：（三）二極管二極管（英語：Diode），一種具有兩個(gè)電極的電子元件，只允許電流由單一方向流過。反向則阻斷。它最大的特性就是單向?qū)щ?。二極管的種類：普通二極管﹑穩(wěn)壓二極管﹑發(fā)光二極管﹑光敏二極管等。二極管在電路板上一般標(biāo)識(shí)為 D.二極管有兩個(gè)腳，一個(gè)腳是正極，一個(gè)腳是負(fù)極。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。二極管的極性區(qū)分方法：１，眼睛識(shí)別：在管體上有白圈（黑圈或藍(lán)圈）的一端，是負(fù)極。對(duì)于發(fā)光二極管，短腳的一端為負(fù)極。２，電阻測(cè)量法：用萬用表測(cè)量電阻，互換管腳測(cè)二次。以阻值較小的一次測(cè)量為準(zhǔn)，黑表筆所接的一端為正極，紅表筆所接的一端則為負(fù)極。注意：如果二極管正負(fù)極插反，輕則燒毀元件本身，重則燒毀電路其它元件！（四）三極管三極管，一種具有三個(gè)電極的電子元件，又稱晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是一種控制電流的半導(dǎo)體器件，其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。因此，三極管常用于信號(hào)放大、開關(guān)電路、控制電路等。三極管是一個(gè)半導(dǎo)體部分，由兩個(gè)PN結(jié)組成。{P型半導(dǎo)體---本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素，得到以空穴載流子為主的空穴型半導(dǎo)體，空穴載流子是帶正電荷N型半導(dǎo)體---本征半導(dǎo)體中摻入微量的五價(jià)元素，得到以電子載流子為主的電子型半導(dǎo)體，電子載流子是帶負(fù)電荷PN結(jié): 通過一定的生產(chǎn)工藝，把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，在它們的交界處形成一個(gè)具有特殊性能的薄層}三極管有三個(gè)腳，分別為：基極（b），集電極（c），發(fā)射極（e）.根據(jù)PN結(jié)的不同，一般分為ＰＮＰ型和ＮＰＮ型兩類。三極管的插件極性區(qū)分：在管體上有弧度的一端，對(duì)應(yīng)PCB板絲印弧度垂直插入．插件注意：如果三極管正負(fù)極插反，輕則燒毀元件本身，重則燒毀電路其它元件！三極管的極性判斷，使用萬用表的方法如下：三級(jí)管在電路板上一般用字母Ｑ表示（五）電感電感器又稱電感線圈或線圈，文字符號(hào)：“L”，它是由線圈繞在磁體上構(gòu)成。電感器是一種貯能元件，利用電磁感應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換成磁能并儲(chǔ)存起來，具有阻礙交流電通過的特性，其作用有濾波、作為諧振電路的振蕩元件等。概括起來就是：阻交通直，儲(chǔ)存磁能。電感器在電路板上一般標(biāo)識(shí)為 L， 在電路圖上的表示方式, 如下圖：（六）晶振晶振，用來選擇頻率和產(chǎn)生頻率的元器件。頻率的單位：Hz（赫茲），1 MHz = 1000 KHz = 1,000,000 Hz晶振在電路圖上的表示方式，如下圖：電感的符號(hào)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振. 一個(gè)晶振和幾個(gè)電容組成振蕩電路,產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率.（七）集成電路集成電路（Integrated Circuit,簡(jiǎn)稱IC）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)殼內(nèi)。集成電路使其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，使得電路小型化、低功耗、高可靠性，得到非常廣泛的應(yīng)用。集成電路，又稱為芯片(Chip)集成電路有非常非常多種。使用時(shí)，要對(duì)每一種芯片具體學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試、使用。在電路設(shè)計(jì)中，往往就是在選擇不同功能的芯片，進(jìn)行連接組合。單片機(jī)本身就是一個(gè)集成電路。

四、電子設(shè)計(jì)制作（一）電路原理圖電子設(shè)計(jì)，首先要設(shè)計(jì)電路原理圖。用電路元件符號(hào)表示電路連接的圖，叫電路原理圖，簡(jiǎn)稱電路圖。例如：（二）印刷電路板(Printed circuit board, 簡(jiǎn)稱PCB)使用設(shè)計(jì)軟件，將電路圖轉(zhuǎn)化為電路板設(shè)計(jì)文件。交付制版工廠，批量生產(chǎn)印刷電路板。（三）焊接元器件再交付制版工廠，將元器件焊接在印刷電路板上。然后，寫入軟件數(shù)據(jù)、整體測(cè)試、包裝出成品。焊接工藝有兩種： 穿孔焊接、SMT貼片(最流行,Surface Mounted Technology，表面貼裝技術(shù)）)為適應(yīng)不同的焊接工藝，同一種元器件有兩種形式：直腳型和貼片型同一種集成電路芯片，往往管腳相同，但有兩種封裝形式：DIP, QFPDIP封裝，是Dual Inline-pin Package的縮寫，也叫雙列直插式封裝。適用于穿孔焊接.QFP封裝，是(Quad Flat Package)的縮寫，叫方型扁平式封裝。適用于SMT貼片（四）實(shí)驗(yàn)室的電路板制作在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，往往無法批量生產(chǎn)印刷電路板，一般只有手工焊接。因此要用實(shí)驗(yàn)器材制作電路。

1, 面包板：是一種電路板，上面有很多小插孔，專為電子電路的無焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制造的。由于各種電子元器件可根據(jù)需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時(shí)間，而且元件可以重復(fù)使用，所以非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓(xùn)練。面包板的用法，請(qǐng)百度一下即可２，杜邦線：用于連接芯片、器件、面包板的導(dǎo)線，根據(jù)需要隨意插入或拔出，無需焊接，適合于電路實(shí)驗(yàn)。

3, 萬用板，又稱洞洞板：一種實(shí)驗(yàn)板，板上有很多洞。可以把元器件插入并焊接，同時(shí)焊接連接導(dǎo)線，形成電路板。