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    开篇引言:

    开这个的原因是因为,对于一个从小搞软件,除了电容,电阻,还有用过蓝福电池、奥迪双钻电池的我,真一直都搞求不懂这些硬件原理图,所以对于FPGA工程师来说,至少你得会看原理图吧,原理图都不会看,那写个锤子的程序哟,还怎么分配管教,就像学单片机的童鞋一样,单片机只知道写流水灯,电路不会,那也顶个肺。有很多人就说,去看模电,数电,跟着做做就会了,然而书本上面讲的都是什么基尔霍夫定理,这顶个毛用,我们就只要看懂原理图,你叫我们绕这么一大圈子,岂不是浪费我们时间,得力不讨好。
    我一直不是希望自己会画多少层的板,这些有专门的硬件工程师做,但是,至少原理图会得看,而且每次我想搜一搜什么Alti design,这些PCB的视频教学,都将这个软件怎么用,不讲解为毛这里要这么画。所以,经过重重摸索,我决定对此开设一个专题讲解,针对软件工程师如何学习原理图,最终实现能够看懂原理图就是我们的目的了。

    欢迎专业的硬件工程师点评补充指导!

    1. 最简单的3.3V点亮小灯

    在这里插入图片描述
    如上图
    如果我们输出电平为1,就3.3V,就可以点亮LED。
    在这里插入图片描述
    如上图
    如果我们不关闭按键,此时没有电流,MCU连接的点就是3.3V。
    一旦开关按下,电流导通,此点的电压就是0.
    所以,我们就可以通过输入的此点的电压是0还是3.3v(1)来判断开关是否按下。

    下面我们可以看看实际的电路原理图
    在这里插入图片描述
    想让LED点亮,我们就让nLED1输出低电平,这样就有电流流过了。
    通过搜索nLED1,我们就可以搜索到,接到了GPF4这个引脚
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    如何设置为输出引脚呢?我们需要找到对应的芯片手册,查看该引脚GPF4,怎么配置。
    在这里插入图片描述
    可以看到,我们配置为01,就是output.

    - 三极管

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    口诀:箭头朝内 PNP,导通电压顺箭头过

    三极管有截止、放大、饱和三种工作状态,我们通常用截止区、饱和区。
    记住:总之是箭头的始端比末端高 0.7V 就可以导通三极管的 e 极和 c 极。否则视作断路。
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    三极管的用法特点,关键点在于 b 极(基极)和 e 级(发射极)之间的电压情况,对于PNP 而言,e 极电压只要高于 b 级 0.7V 以上,这个三极管 e 级和 c 级之间就可以顺利导通。也就是说,控制端在 b 和 e 之间,被控制端是 e 和 c 之间。同理,NPN 型三极管的导通电压是 b 极比 e 极高 0.7V,总之是箭头的始端比末端高 0.7V 就可以导通三极管的 e 极和 c 极。
    三极管基极通过一个 10K 的电阻接到了单片机的一个 IO口上,假定是 P1.0,发射极直接接到 5V 的电源上,集电极接了一个 LED 小灯,并且串联了一个 1K 的限流电阻最终接到了电源负极 GND 上。

    如果 P1.0 由我们的程序给一个高电平 1,那么基极 b 和发射极 e 都是 5V,也就是说 e到 b 不会产生一个 0.7V 的压降,这个时候,发射极和集电极也就不会导通,那么竖着看这个电路在三极管处是断开的,没有电流通过,LED2 小灯也就不会亮。如果程序给 P1.0 一个低电平 0,这时 e 极还是 5V,于是 e 和 b 之间产生了压差,三极管 e 和 b 之间也就导通了,三极管 e 和 b 之间大概有 0.7V 的压降,那还有(5-0.7)V 的电压会在电阻 R47 上。这个时候,e 和 c 之间也会导通了,那么 LED 小灯本身有 2V 的压降,三极管本身 e 和 c 之间大概有 0.2V的压降,我们忽略不计。那么在 R41 上就会有大概 3V 的压降,可以计算出来,这条支路的电流大概是 3mA,可以成功点亮 LED。
    参考了:
    https://blog.csdn.net/kk_01110001b/article/details/80543536

    上拉电阻就是给悬空状态一个高电压状态
    下拉电阻就是给悬空状态一个低电压状态

    所以我们就知道下图,我们就知道这是一个上拉电阻了

    在这里插入图片描述
    下图是一个下拉电阻
    在这里插入图片描述

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    新手在学习电路图时如何才能看懂?物理知识比较差的学生怎样看懂电路图?下文有途网小编给大家整理了三步看懂电路图的方法,供参考!


    如何让你三步看懂电路图

    1:充分利用基础的物理公式和定律。公式和定律永远都不会是错的,任何一个波形,电流和电压上的任何变化,都可以用基础的知识来解释。MOS管开关为什么会有延时?因为MOS管的原理和结构导致了其内部必定存在电容。为什么地线的电压测得不为0?因为地线也有一定的电阻。为什么三极管会饱和?因为二个PN结均正偏,IC不受IB之控制。刨根问底,尝试把公式利用起来,去解释每一个现象。

    2:多看,多分析电路图。最方便的方法就是在百度上搜电路图,一张张看过去,够你看一天的。然后要注意纠错,看看元器件的使用和数值是否正确,网上的东西也有很多是错的。

    3:把想法直接变成原理图,把原理图直接变成电路板。现在打板比以前便宜了不少,10块双面也就大概七八十的样子,也就几顿饭钱。很多学生就天天在脑中意淫电路,直到实现了才发现这里有问题哪里也有问题,也有人都大四了还在天天玩面包板,连烙铁都抓不住。就算板子废了,也可以在示波器上分析一下,研究问题所在。

    初学者如何掌握电路工作原理

    (1)分析主电路。从主电路人手,根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析各电动机和执行电器的控制内容,如电动机启动、转向控制、制动等基本控制环节。

    (2)分析辅助电路。看辅助电路电源,弄清辅助电路中各电器元件的作用及其相互间的制约关系。

    (3)分析联锁与保护环节。生产机械对于安全性、可靠性有很高的要求,实现这些要求,除了合理地选择拖动、控制方案以外,在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。

    (4)分析特殊控制环节。在某些控制线路中,还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切,相对独立的某些特殊环节。如产品计数装置、自动检测系统、晶闸管触发电路、自动调温装置等。这些部分往往自成一个小系统,其读图分析的方法可参照上述分析过程,并灵活运用所学过的电子技术、交流技术、自控系统、检测与转换等知识逐一分析。

    (5)总体检查。经过化整为零,逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后,还必须用集零为整的方法,检查整个控制线路,看是否有遗漏。最后还要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系,以达到清楚地理解电路图中每一电气元器件的作用、工作过程及主要参数。

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    前言:老师推荐了好多网上课程,其中最爱电路。回家后,寒假生活在忙碌中稳定下来,开始每天的学习积累。

     

    前不久试看了清华大学的MOOC《电路原理》,大呼过瘾!学习知识未曾有过的条理和简单!

    该课程特点总结如下:

    ·知识高度总结,简练;

    ·概念解释地简单直白,举例说明;

    ·课件多用图示,少文字,符合记忆特点;

    ·充分考虑学生学习过程中的问题。

     

    知识梳理:

     

    第0讲 数学基础知识

    ·微积分

      积分--累积效应,微分--变化率。

    ·线性代数:

      线性判断依据:齐次性,可加性。

      矩阵:对线性代数或微分方程组的规范化表达;

      行列式:对线性代数方程组求解的规范化表达;

      特征方程、特征根、特征值:对线性微分方程组求解的规范化表达。

     

    第1讲 为什么要学习电路

    ·电路原理课程在各专业课程中的基础作用及各专业的电相关课程构成;

    ·电路的四大特征:

      基本元件组成;能量/信号的处理功能;可被系统化分析;可被用来设计不同功能。

    ·Will this course be dull?

     

    第2讲 电路

    ·构成:Source、Load、Processing circuits、Switch and line.

    ·分类:Load/Source

    ·Model:resistor、inductor、capacitor、source

    ·Circuit modeling

    ·线性电路与非线性电路、平面电路与非平面电路

    转载于:https://www.cnblogs.com/wangsan-hust/p/5167728.html

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  • 因为计算机主要是硬件电路来实现的,硬件电路中电平的高和低就了0和1两种状态。 如何二进制来表示生活中的各种数据呢? 正数,二进制表示是比较简单的。 正数,主要两种,一种是整数,还有一种是小数。 整数...

    关于中央处理器的知识,计算机的运算方法。

    计算机主要是以二进制来存储和运算,为什么是二?因为计算机主要是用硬件电路来实现的,硬件电路中电平的高和低就有了0和1两种状态。

    如何用二进制来表示生活中的各种数据呢?

    正数,二进制表示是比较简单的。

    正数,主要有两种,一种是整数,还有一种是小数。

    整数容易表示,比如25 用二进制表示就是 11001    每一个位考虑是多少,从低位到高位,在这里依次是1 2 4 8 16,按照0和1的赋值,作和运算。类比十进制,12035  考虑每个位上的重度,从低位到高位,依次是1 10 100 1000 10000,按照十个数的赋值,作和运算。

    小数较难表示,先考虑纯小数。比如0.25  这里使用到一种乘以2与1比较并可能减1的方法。0.25*2=0.5<1  所以取0 ,0.5*2=1==1,所以取1 。所以0.25的二进制表示应为0.01.

    为什么是这样?其实这和进制转换中的除K取余法相似。如果是整数的话,除K取余,直到阶梯形的下部为0(0的右边的余数取被除数),余数逆序排列。小数部分,乘K取整,直到小数部分为0。硬件电路上无从所知、

     

    正数,无符号数,如何表示有符号数呢?正数是正的,负数是负的,0如何表示。

    添加符号位,1表示负数,0表示正数。用来区分+ -

    比如-3 用二进制表示就是1,11   

    而+4表示就是0,100

    这种最直接的表示方法在机器中就叫做原码,机器码的一种形式。

    正数和负数在原码的表示中如何作加减运算呢?

    符号位不动,数值位比较绝对值大小,用大的减去小的,得到数值部分,符号位取绝对值大的。比如100-11=001  ,符号位是0  所以+4+(-3)在计算机中原码运算后得到的就是0,001

    不方便,本来是加法却要用减法器实现,还要对绝对值大小进行比较。那么能否找到一个数,负数用一个等价的正数来表示呢,那么减法操作就可用加法代替。

    补码,正数和原码的表示方法一样,负数把原码的数全部反转然后加1.

    考虑时钟,12点为mod,+9是-3以12为模的补数。以12作为标准点,往逆时针拨3下,为-3,为9点。

    如何求补数,用模加上负数。如何确定模,正数所能表示的最大数的2倍,*2,2^(n+1),多加一位。这里举一个书上的例子,比如-1101。   x的补数,模是多少,100000(总共6位,比1101多了2位,其实正数是5位,-其实也应该是一位,但是我们是要求的)-1101=1,0011(此为我们所求的负数)  

    整数补码和小数补码一样求。

    特别注意到-1,如果机器数字长为8位,有1位为符号位。10000001,原码。11111111,补码。11111110,反码。

    00000000,+0;10000000,-0。这是反应在原码中的有两个数表示同一个数。

    00000000,+0;11111111,-0。这是反应在反码中的有两个数表示同一个数。

    原码,00000000到01111111表示从+0到+127;10000000到11111111表示从-0到-127。

    补码,00000000表示(+-)0,从00000001到01111111表示+1到+127;因为补码是要找一个与负数等价的正数来代替该负数,比如-128用正数的思维来看就是128(书上说一个负数可用它的正补数来代替,正补数和负数的绝对值之和即为模数。正补数可以用模加上负数本身求得。模是256  2的8次方 注意有9位),而128是10000000,这里一定要注意是真数的值,不要混淆成原码的正负表达,只是原码和补数有某种关系,但是原码还是机器中一种独立的机器数表示形式,所以-128的补码就是10000000。那么-127呢,用正数的思维来看是多少?129。129怎么表示,10000001,所谓128+1就是129了。依次类推。直到-2,对应的正数就是254,就是11111110。那么-1呢,对应的正数就是255,就是11111111。用一种模的思维,补数的思维来理解。

    反码,反码是求补码的一种中间过渡。怎么求补码,先把真数转换成原码,再把原码转换成反码,最后把反码+1即可求得补码。符号位不动,数值位求反。真值+23,原码是0,10111 反码就是0,01000.补码呢,0,1001

    所以同样的负数的二进制,在表示的值上反码统统比补码少1,因为由反码到补码要+1,反码就有这么神奇、、无论从补码的-1到0,还是原码的-127转换成-0,原码的-0转换成-127,补码就有这么点特殊,是从-128到-1的。呵呵。

    这里有个题目,已知[y]补,求[-y]

    如何求?

    QQ图片20140522210853

    参考了书,1用二进制的思维来看,是2-n,可能更加准确点。

    得出结论,由[y],求[-y] :将[y]连同符号位在内每位取反,末位加1,即可得[-y]

    有个问题:当真值用补码表示时,由于符号位和数值部分一起编码,与习惯上的表示法不同,因此人们很难从补码的形式上直接判断其真值的大小,

    用补码表示,比如010101 101011 ,显然前者比后者大,前者是21,后者是-21.

    不过直观上很难判断,所以引进移码,

    QQ图片20140522213653 

    本来是有0在中间的,现在全部往右边移了2n个单元,直观上从0开始计数,计负数,容易判断。得名

    0怎么表示呢,100000 ,前面是1,后面全是0,以示区分。从数值上分析,-32到-1到0再到+31 类似补码,负数要多一个、000000到0111111到100000再到111111。如此。

    利用阶码的这一特点,当浮点数的阶码用移码表示时,就能很方便地判断阶码的大小。

    如何更简便的求出移码呢?分析可得,将补码的符号位由‘0’改为‘1’,或由‘1’改为‘0’,即可得该真值的补码。

    转载于:https://www.cnblogs.com/tianxiajingse/p/3746553.html

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空空如也

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