电子爱好者和电类专业学生必看:初学者应重点掌握的电子知识

但是单片机的知识较难入手,但是你如果看了《51单片机应用从零开始》(清华大学出版社,王玉凤,刘湘黔,杨欣编著)就不是这么感觉的了,这是一本中学生都读得懂的单片机基础和应用教程。当然各学校开课讲的单片机型号会有所不同,没关系,学好单片机编程,学好了一种,再学别的单片机就容易了。

我先说一些看似题外的话——3个谬论。

谬误一:高中老师经常跟我们说,现在好好学习,考上大学后就很轻松,想怎么玩就怎么玩。这简直是扯淡。其他专业不好说,但电气类专业如电气、电子、电力、通信、自动化等不可能轻松(当然,如果你是天才就另当别论了)。专业课上讲的东西对大多数人来说都是云里雾里,似懂非懂,课后需要花费大量的时间和精力去消化。有些东西甚至可能要花好几年的时间,等到工作中遇到时才意识到:“哦,原来以前学的都是这个用途啊”。即使你在学校里把专业课学得很好,你也得能记住,并且懂得回头补习。

谬误二:在填写申请表的时候,经常有人跟我们说:专业不重要,学校最重要,进了好学校之后想学什么就学什么。这也是扯淡。进了学校之后,专业的课程可能压得你喘不过气来,有多少人有时间和毅力去选择第二专业呢?你学的专业几乎决定了你一生的事业。至于学校,说实话,我觉得本科阶段跟老师学到的东西,各个学校差别不大,上课讲课都差不多,课后也不会有好老师给你个别指导和建议,如果能遇到一个,那是你的运气。越是好的学校,老师越好,越忙,不要指望他们花很多时间在教学上,也不要指望他们会对你另眼相看。相反,普通高校里的一些小老师可能会更贴近学生,辅导得更多,虽然可能水平一般,但对你的大学学业来说,还是够用的。 综上所述,我觉得对于一个电子爱好者来说,去普通重点大学读电子专业比去北大读哲学专业更重要。当然,大部分读者可能都是学电子工程的。那么恭喜你,这是一个好专业。虽然不是“朝阳行业”,但绝对是“常青行业”。

谬误三:进入大学后,很多人可能会跟你说,大学里专业不重要,关键学好计算机和英语,这样就不用担心找不到好工作了。这也是扯淡。你要明确,以后你不会单靠英语谋生,也不会做编程、软件开发或者动画创作。我想说的是:如果你性格内向沉稳,肯学习,对电子行业有兴趣,以后想从事电子设计研发,那你一定要学好专业课。当然英语也很重要,但是以后工作中用得更多的是你的专业英语,也就是能看懂英文技术文档,而不是跟别人比你的口语有多地道、多流利。至于计算机,它就是一个工具,不要花太多时间去学photoshop、3dmax、Flash、网页制作等流行软件,这些在你以后的工作中是不需要的,也会占用你很多的时间和精力。 好钢用在刀刃上,多去实验室多搭电路。当然电气专业的学生对电脑也有特殊的要求,就是熟悉Protel,

Multisim,学习汇编语言,C语言,选择PLD相关软件。任务也很重。

以上是三个误区,我们回到正题上,进入大学电气工程专业四年应该学些什么呢?

首先我们要明白电气专业可以分为强电和弱电两个方向。具体来说,电力工程及其自动化(电力系统、工厂供变电等)属于强电,电气工程及其自动化以强电为主,弱电为辅,电子、通信、自动化以弱电为主。其他专业在研究生阶段又有进一步细分。但无论是强电还是弱电,基础都是一样的。

首先要学好高等数学,以后学信号处理、电磁场、电力系统、DSP等不同方向的专业课程都会用到。

最重要的基础课是电路分析、模拟电路、数字电路,这三门课一定要学好。这三门课一般都是从大一上学期到大三上学期开设的。对于大部分对电子学了解不多的学生来说,通常都是学得一知半解,摸不着头脑。所以最好在课前或者课中看一两本通俗易懂的、全面介绍电子学的书,不需要把书上的知识全部看懂,有个大概的了解就可以了。

这类入门读物的选择很重要,如果太难懂,可能会失去兴趣,或者受挫,适得其反。这里我推荐一本书,叫《电子设计从头开始》(杨欣主编,清华大学出版社出版)。这本书系统全面地介绍了电子设计与制作的基础知识,涵盖了模拟电子、数字电子、单片机、Multisim电路仿真软件等。一本书在手,基础知识差不多够了,关键是通俗易懂,有趣。另外,科学出版社引进出版的一套小开本(32页)电子系列书也不错,由日本人撰写,科学出版社翻译出版,插图多,比较简单。不过这套丛书卷数多,内容分得比较细。

除了看书,还要足够重视动手实践。电路、模拟电子学、数字电子学等课程也会开设一些课程实验。要珍惜这个机会做好它,不要把它当成是应付的任务。和抄作业一样,抄袭别人的实验结果在高校也是个风潮,尤其是几个人一组实验,也就是几个勤奋好学的人在折腾,其他人则干等结果,根本没注意。

我只想说,自己努力付出的成果是甜美的,那种成就感会让你充实而满足。如果你闲着没事,等到你即将毕业找工作或者在公司试用期的时候,内心巨大的恐慌会让你后悔莫及。这样的教训太多了,我们多少次浪费了自己的岁月,然后回头再看才后悔莫及。除了好好备考实验班,很多学校都有开放实验室,让学生放学后可以自己来做实验。珍惜这个资源和条件,因为没有人会给你提供这份下班后的免费午餐。

当然有的学校没有这么好的条件或者缺少设备,那么学生可以在电脑上模拟一个试验平台,也就是学会用好Multisim软件。Multisim是一个电路仿真软件,我上学的时候叫EWB,后来随着版本的更新,改名为Multisim2001,Multisim7,Multisim8。这个软件可以模拟各种模拟电路和数字电路的搭建,并且可以观察和分析电路仿真结果。大家可以把模拟电子学和数字电子学学过的电路在这个软件里进行仿真,增加感性认识。在实验前后,还可以在软件里模拟试验电路,看看跟实际的试验结果有多大差别。可以说只要是学电的,这个小软件就是你在学校时必须掌握的,对你的学习有很大的帮助。另外一个必须掌握的软件就是protel。

在校时,从第一学期的综合设计实验,到毕业设计,都会用Protel画出设计的电路原理图、PCB板;工作之后,Protel也是必须掌握的基本技能,有些同学毕业一两年就可能就直接用这个软件画板了。Protel的版本也经历了Protel98、Protel99、Protel99SE、ProtelDXP、Protel2004的发展轨迹,Protel99SE、ProtelDXP、Protel2004是现在使用最多的版本,目前很多学校或者公司里的工程师还在用Protel99SE,当然如果你是自学新手,直接从Protel2004开始学似乎更好。

综上所述,作为最基础的EDA(电子设计自动化)软件,Multisim和Protel是所有电气专业学生在校期间必须掌握的。其他的如Pspice、Orcad、SYstemview、MATLAB、QuartusII等,需要根据不同的专业方向选择,也可以在研究生阶段或者工作之后再学习使用。Multisim和Protel好学吗?入门应该问题不大。多请前辈指点,或者找一两本入门书看看。这里我推荐一本书《电路设计与仿真—基于Multisim 8与Protel 2004》(也是杨鑫主编,清华出版社出版),对这两个软件的入门还是不错的,关键是一本书就包含了两个软件来学习,对于穷学生来说比较划算。如果花钱买两本书分别学习这两个软件,就不值得了,因为Multisim入门难度不是很大。 另外用Protel画PCB电路板还是挺多的,需要多看技术文档或者买些高级应用方面的书。

2. 大三、大四(学习专业课程,并尝试运用)

进入大三,就要开始学习专业课了。本文只讨论以应用为主的专业课,其他以理论、计算为主的专业课,比如《电力系统分析》、《电机》、《自动控制原理》、《信号与处理》、《高电压》、《电磁场》等,就不说了。当然这些课程对于你以后发展成为研究型人才来说,非常重要,也非常麻烦。如果有什么建议,只能说,好好学习,能懂的尽量懂(但不要指望什么都懂),等将来工作或者深造需要的时候,再回来继续学。到时候,你有了工作经验或者更多的接触和感性认识,可能学起来会轻松些。

应用型专业课程有哪些?不同的专业方向课程不同,很难面面俱到。这里简单列一下,包括微机原理与接口技术(又称单片机)、开关电源设计、可编程逻辑器件(PLD)应用、可编程逻辑控制(PLC)应用、变频器应用、通信电路、数字集成电路分析与设计、DSP、嵌入式等。有同学可能会问:这么多东西,大学里全部学完不容易吗?答案是不仅不容易,而且不可能。这每一项技术都是一套复杂的知识,可以说只要精通其中一项,在外面就能找到一份好工作。

而且在大学里,你不一定要把这些课程全部学完,而是可以针对不同的专业方向选择其中的几门(具体选哪几门,多学习自己的专业培养方案,多请教老师)。学习的时候,只要尽量把基础的用上就行,真正的应用和深入学习是在工作之后;当然如果你很勤奋或者很有天赋,能把某门课程掌握到产品开发的水平,那么毕业后找一份好工作也是很容易的。这里需要明确一点:电子领域的知识浩如烟海,所以一般硬件公司从业人员比较多。一个研发项目是由多个人分工细致完成的,所以我们经常听到团队意识这个词。因为一个人的能力有限,不可能掌握所有的知识,比如有的人专攻驱动,有的人专攻逻辑设计,有的人专攻高频无线,有的人专攻测试,有的人专攻外壳设计,有的人专攻电路板设计等等。

看到这里,可能有些同学会疑惑:那么大学里到底应该学些什么呢?说实话,我对此也很困惑。电子设计涉及的方面太多了,一篇文章甚至一本书都无法解释清楚。所以我决定去掉这些陌生的课程名称,粗略地讲一下我认为一个电子专业的学生或者一个想成为电子工程师的自学者应该掌握的基本专业技能。

应该说,不懂单片机是一个很严重的问题。单片机知识和应用技巧已经成为求职面试的必问问题。然而,单片机知识入门却很难。然而,如果你读过《51单片机应用从零开始》(清华大学出版社,王宇峰、刘向前、杨欣主编),你就不会有这样的感觉了。这是一本中学生都能看懂的单片机基础与应用教程。该教程凝聚了国内几所重点大学科研教学一线教师的心血,也得到了剑桥大学、牛津大学、伦敦帝国理工学院、伦敦大学、卡迪夫大学等世界知名大学的多位博士生导师的指导。经过多位学者的精心编辑,本书的脉络、线索、内容真正满足了读者学习单片机的需求。

《51单片机从零开始应用》以活泼、平实、通俗易懂的语言呈现,力图使学习单片机过程中不断冒出的专业词汇在不知不觉中通过各种使用而掌握。本书没有用专业的描述方式来描述知识点,而是用“讲故事”的形式来揭示应该理解的内容。

本书非常重视基础知识的打下,在学习单片机之前,需要对计算机原理和电子技术有一定的了解。考虑到不同读者的知识背景不同,本书将这两大基础理论融入到单片机的讲解中,让读者读起来更加轻松。

构建了完善的学习支持体系。每章末尾的“实例提示”不仅巩固了各章所学的知识,更重要的是开拓了单片机应用的视野;再加上“器件介绍”部分,补充了单片机从基础到应用所需的知识;丰富的附录内容可以作为学习和应用单片机的有力参考。构建了完整的单片机学习支持体系。

授人以鱼,更授人以渔。书中有足够多的实例,可用于单片机实验和单片机课程设计。但更重要的是,这些实例前后都配有细致的解释,只需一个例子就能明白整个故事。

讲解内容全面、新颖、权威,严格按照单片机官方技术参考进行讲解,涵盖了学习和应用51单片机所需的所有基础知识,讲解内容和实例均为目前国际上单片机应用的主流。

全书是一个整体,虽然每个章节都有自己的标题,但其实都是有关联的,如果在书中忽略了这种关联,就会妨碍理解和记忆。书中有很多知识点在正文中相互映射,不仅加深了前后内容之间的关联,也加深了理解和记忆。

我认为:除了最初提到的电路分析、模拟电路、数字电路、单片机外,还应了解和掌握电子元器件的识别及选型指导、基本仪器的使用、一些常用电路模块的分析与设计、单片机的应用、PLD的应用、仿真软件的应用、电路板的设计与制作、电子测量与电路测试等。

电子元器件的识别和使用毋庸置疑是元件级的基础,但掌握起来并不容易。有些电子专业的学生毕业后,还不能识别二极管、三极管,分不清电解电容的正负极等等。换句话说,要多去实验室,多逛电子市场,多看书。

仪器仪表的使用。在大学的实验课上,你至少会用过数字万用表、波形发生器、电源、示波器、小电机、单片机模拟器等,这些东西的接线方法和使用方法你至少要了解一下。

常用的电路模块也是包罗万象,有各种放大电路、比较器、AD转换电路、DA转换电路、差分电路、积分电路以及各种数字逻辑单元电路等等。我只能说要有个大概的了解,学会查资料、查芯片、查引脚。最基础的还是要熟悉实验或者课程设计用到的各种芯片。

单片机,这个是你应该掌握的。现在单片机的种类很多,但是大小型企业最常用的是51系列单片机,价格便宜,学习资料最全,所以推荐自学者学习。当然,不同学校教的单片机型号会有所不同,但是没关系。学好单片机编程,再学其他单片机就容易多了。

PLD(Programmable Logic Device,可编程逻辑器件)是一种允许用户编程实现一定逻辑功能的集成电路芯片。可编程逻辑器件的功能设定(即它应该实现什么功能)需要设计者借助开发工具,编写程序来实现,类似于单片机。开发工具可以学习Altera公司的Quartus II软件(这是该公司第4代PLD开发软件,第3代是MAX+PLUS II软件)。编程语言学习硬件描述语言VHDL或者Verilog HDL。

最基础的仿真软件就是上面提到的Multisim,也可以学习MATLAB,其他软件可以根据专业选择或者工作后再学。电路板的设计和制作主要借助Protel软件来辅助,这个前面已经介绍过了,读者应该比较熟悉。

最后我建议同学们积极参加各种电子竞赛,通过参加一次比赛、完成一个项目,可以将电子设计流程的基本知识和各个环节串联起来,对知识的整合以及以后的工作都有很大的好处。

这些我都泛泛地说了,如果再深入一点,要学的东西还是很多的。再次强调,多看书,多练习!清华大学出版社有一套《电子电路循序渐进教程系列》就是遵循了我上面说的思路,可惜好像没有完全出炉,现在好像只有《单片机在电子电路设计中的应用》、《电路设计与板卡制作-Proetl应用教程》、《仿真软件教程-Multisim与MATLAB》、《常用电路模块分析设计指南》等几本书。另外,多听听老师、前辈们的意见,问问他们应该看什么书,当然也不能全听。打开一本书,我觉得先大概看一看是不是通俗的,想想自己能看懂多少。我觉得能看懂书的5点,就值得一看,这说明你现在的知识掌握的很到位。不要看太浅的书,也不要看太深的书。 阅读它们会让人感到困惑,会打击你的自信心并失去兴趣。

好了,就到此为止吧。我本来想写一篇书籍推荐,但列出一堆书籍有什么意义呢?我就写这些话,让学生自己去思考,选择,去深入了解。希望这对你有帮助。

最后一句老生常谈对我来说也很痛苦:大学四年转瞬即逝,要学的东西太多了,不要浪费时间。抓紧时间努力,时间不等人!

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