單片機中三極管的使用

三極管在數字電路里的開關特征，最罕見的使用有 2 個：一個是掌握使用，一個是驅動使用。所謂的掌握就是如圖 3-7 里邊引見的，我們可以經過單片機掌握三極管的基極來直接掌握后邊的小燈的亮滅，用法人人根本熟習了。還有一個掌握就是停止分歧電壓之間的轉換掌握，比方我們的單片機是 5V 零碎，它如今要跟一個 12V 的零碎對接，假如 IO 直接接 12V電壓就會燒壞單片機，所以我們加一個三極管，三極管的任務電壓高于單片機的 IO 口電壓，用 5V 的 IO 口來掌握 12V 的電路，如圖 3-8 所示。

圖 3-8 三極管完成電壓轉換

圖 3-8 中，當 IO 口輸入高電平 5V 時，三極管導通，OUT 輸入低電平 0V，當 IO 口輸入低電平常，三極管截止，OUT 則因為上拉電阻 R2 的感化而輸入 12V 的高電平，如許就完成了低電壓掌握高電壓的任務道理。
所謂的驅動，次要是指電流輸入才能。我們再來看如圖 3-9 中兩個電路之間的比照。

圖 3-9  LED 小燈掌握方法比照

圖 3-9 中上邊的 LED 燈，和我們第二課講過的 LED 燈是一樣的，當 IO 口是高電平常，小燈熄滅，當 IO 口是低電平常，小燈點亮。那么下邊的電路呢，依照這種推理，IO 口是高電平的時分，應當有電流流過而且點亮小燈，但實踐上卻并非這么復雜。
單片機次要是個掌握器件，具有四兩撥千斤的特色。就好像杠桿必需有一個支點一樣，想要撐起全部地球必需無力量接受的支點。單片機的 IO 口可以輸入一個高電平，然則他的輸入電流卻很無限，通俗 IO 口輸入高電平的時分，大約只要幾十到幾百 uA 的電流，達不到1mA，也就點不亮這個 LED 小燈或許是亮度很低，這個時分假如我們想用高電平點亮 LED，就可以用上三極管來處置了，我們板上的這種三極管型號，可以經過 500mA 的電流，有的三極管經過的電流還更大一些，如圖 3-10 所示。

圖 3-10  三極管驅動 LED 小燈

圖 3-10 中，當 IO 口是高電平，三極管導通，由于三極管的電放逐鴻文用，c 極電流就可以到達 mA 以上了，就可以勝利點亮 LED 小燈。
固然我們用了 IO 口的低電平可以直接點亮 LED，然則單片機的 IO 口作為低電平，輸出電流就可以很大嗎？這個我想人人都能猜出來，當然弗成以。單片機的 IO 口電流接受才能，分歧型號不完整一樣，就 STC89C52 來說，官方手冊的 81 頁有對電氣特征的引見，全部單片機的任務電流，不要超越 50mA，單個 IO 口總電流不要超越 6mA。即便一些加強型 51 的IO 口接受電流大一點，可以到 25mA，然則還要遭到總電流 50mA 的限制。那我們來看電路圖的 8 個 LED 小燈這局部電路，如圖 3-11 所示。

圖 3-11   LED 電路圖（一）

這里我們要學會看電路圖的一個常識點，電路圖右側一切的 LED 下側的線最終都連到一根黑色的粗線上去了，人人留意，這個中央不是實踐的完整連到一同，而是一種總線的畫法，畫了這種線今后，表現這是個總線構造。而一切的名字一樣的節點是逐個對應的銜接到一同，其他名字紛歧樣的，是不連在一同的。比方左側的 DB0 和右側的最左邊的 LED2 小燈下邊的DB0 是連在一同的，而和 DB1 等其他線不是連在一同的。
那么我們把圖 3-11 中如今需求解說的這局部獨自摘出來看，如圖 3-12 所示。

圖 3-12  LED 電路圖（二）

如今我們經過 3-12 的電路圖來盤算一下，5V 的電壓減去 LED 自身的壓降，減失落三極管e 和 c 之間的壓降，限流電阻用的是 330 歐，那么每條歧路的電流大約是 8mA，那么 8 路 LED假如全體同時點亮的話電流總和就是 64mA。如許假如直接接到單片機的 IO 口，那單片機一定是接受不了的，即便短工夫可以接受，長工夫任務就會不波動，乃至招致單片機銷毀。
有的同窗會提出來可以加大限流電阻的方法來下降這個電流。比方改到 1K，那么電流不到 3mA，8 路總的電流就是 20mA 閣下。起首，下降電流會招致 LED 小燈亮度變暗，小燈的亮度能夠關系還不大，但由于我們異樣的電路接了數碼管，后邊我們要講數碼管還要靜態顯示，假如數碼管亮度不敷的話，那視覺后果就會很差，所以下降電流的辦法并弗成取。其次，關于單片機來說，他次要是起到掌握感化，電流輸出和輸入的才能絕對較弱，P0 的 8 個口總電流也有必定限制，所以假如接一兩個 LED 小燈察看，可以勉強直接用單片機的 IO 口來接，然則接多個小燈，從實踐工程的角度去思索，就不引薦直接接 IO 口了。那么我們假如要用單片機掌握多個 LED 小燈該怎樣辦呢？
除了三極管以外，其實還有一些驅動 IC，這些驅動 IC 可以作為單片機的緩沖器，僅僅是電流驅動緩沖，不起就任何邏輯掌握的后果，比方我們板子上用的 74HC245 這個芯片，這個芯片在邏輯上起不到什么其余感化，就是當做電流緩沖器的，我們經過檢查其數據手冊，74HC245 波動任務在 70mA 電流是沒有成績的，比單片機的 8 個 IO 口大多了，所以我們可以把他接在小燈和 IO 口之間做緩沖，如圖 3-13 所示。

圖 3-13  74HC245 功用圖

從圖 3-13 我們來剖析，個中 VCC 和 GND 就不必多說了，仔細的同窗會發現這里有個0.1uF 的去耦電容哦。
74HC245 是個雙向緩沖器，1 引腳 DIR 是偏向引腳，當這個引腳接高電平的時分，右側一切的 B 編號的電壓都等于左側 A 編號對應的電壓。比方 A1 是高電平，那么 B1 就是高電平，A2 是低電平，B2 就是低電對等等。假如 DIR 引腳接低電平，失掉的后果是左側 A 編號的電壓都邑等于右側 B 編號對應的電壓。由于我們這個中央掌握端是左側接的是 P0 口，我們請求 B 等于 A 的形態，所以 1 腳我們直接接的 5V 電源，即高電平。圖 3-13 中還有一排電阻 R10 到 R17 是上拉電阻，這個電阻的用法我們在后邊引見。
還有最初一個使能引腳 19 腳 OE，叫做輸入使能，這個引腳上邊有一橫，標明是低電平無效，當接了低電平后，74HC245 就會依照方才上邊說的起到雙向緩沖器的感化，假如 OE接了高電平，那么無論 DIR 怎樣接，A 和 B 的引腳是沒有關系的，也就是 74HC245 功用不克不及完成出來。
從下面的圖 3-14 可以看出來，單片機的 P0 口和 74HC245 的 A 端是直接接起來的。這個中央，有一般同窗有個疑問，就是我們明明在電源 VCC 那中央加了一個三極管驅動了，為何還要再加 245 驅動芯片呢。這里人人要了解一個事理，電路上從正極經由器件到地，起首必需有電流才干正常任務，電路中任何一個地位斷開，都不會有電流，器件也就不會介入任務了。其次，和水流一個事理，從電源正極到負極的電流水管的粗細都要知足請求，任何一個地位的管子細致，都邑呈現瓶頸效應，電流在全部通路中細管處會遭到限制而下降，所以在電路通路的每一個地位上，都要包管通道足夠疏通，這個 74HC245 的感化就是消弭單片機IO 這一環節的瓶頸。

圖 3-14  單片機與 74HC245 的銜接