单片机中三极管的使用

三极管在数字电路里的开关特征，最罕见的使用有 2 个：一个是掌握使用，一个是驱动使用。所谓的掌握就是如图 3-7 里边引见的，我们可以经过单片机掌握三极管的基极来直接掌握后边的小灯的亮灭，用法人人根本熟习了。还有一个掌握就是停止分歧电压之间的转换掌握，比方我们的单片机是 5V 零碎，它如今要跟一个 12V 的零碎对接，假如 IO 直接接 12V电压就会烧坏单片机，所以我们加一个三极管，三极管的任务电压高于单片机的 IO 口电压，用 5V 的 IO 口来掌握 12V 的电路，如图 3-8 所示。

图 3-8 三极管完成电压转换

图 3-8 中，当 IO 口输入高电平 5V 时，三极管导通，OUT 输入低电平 0V，当 IO 口输入低电平常，三极管截止，OUT 则因为上拉电阻 R2 的感化而输入 12V 的高电平，如许就完成了低电压掌握高电压的任务道理。
所谓的驱动，次要是指电流输入才能。我们再来看如图 3-9 中两个电路之间的比照。

图 3-9  LED 小灯掌握方法比照

图 3-9 中上边的 LED 灯，和我们第二课讲过的 LED 灯是一样的，当 IO 口是高电平常，小灯熄灭，当 IO 口是低电平常，小灯点亮。那么下边的电路呢，依照这种推理，IO 口是高电平的时分，应当有电流流过而且点亮小灯，但实践上却并非这么复杂。
单片机次要是个掌握器件，具有四两拨千斤的特色。就好像杠杆必需有一个支点一样，想要撑起全部地球必需无力量接受的支点。单片机的 IO 口可以输入一个高电平，然则他的输入电流却很无限，通俗 IO 口输入高电平的时分，大约只要几十到几百 uA 的电流，达不到1mA，也就点不亮这个 LED 小灯或许是亮度很低，这个时分假如我们想用高电平点亮 LED，就可以用上三极管来处置了，我们板上的这种三极管型号，可以经过 500mA 的电流，有的三极管经过的电流还更大一些，如图 3-10 所示。

图 3-10  三极管驱动 LED 小灯

图 3-10 中，当 IO 口是高电平，三极管导通，由于三极管的电放逐鸿文用，c 极电流就可以到达 mA 以上了，就可以胜利点亮 LED 小灯。
固然我们用了 IO 口的低电平可以直接点亮 LED，然则单片机的 IO 口作为低电平，输出电流就可以很大吗？这个我想人人都能猜出来，当然弗成以。单片机的 IO 口电流接受才能，分歧型号不完整一样，就 STC89C52 来说，官方手册的 81 页有对电气特征的引见，全部单片机的任务电流，不要超越 50mA，单个 IO 口总电流不要超越 6mA。即便一些加强型 51 的IO 口接受电流大一点，可以到 25mA，然则还要遭到总电流 50mA 的限制。那我们来看电路图的 8 个 LED 小灯这局部电路，如图 3-11 所示。

图 3-11   LED 电路图（一）

这里我们要学会看电路图的一个常识点，电路图右侧一切的 LED 下侧的线最终都连到一根黑色的粗线上去了，人人留意，这个中央不是实践的完整连到一同，而是一种总线的画法，画了这种线今后，表现这是个总线构造。而一切的名字一样的节点是逐个对应的衔接到一同，其他名字纷歧样的，是不连在一同的。比方左侧的 DB0 和右侧的最左边的 LED2 小灯下边的DB0 是连在一同的，而和 DB1 等其他线不是连在一同的。
那么我们把图 3-11 中如今需求解说的这局部独自摘出来看，如图 3-12 所示。

图 3-12  LED 电路图（二）

如今我们经过 3-12 的电路图来盘算一下，5V 的电压减去 LED 自身的压降，减失落三极管e 和 c 之间的压降，限流电阻用的是 330 欧，那么每条歧路的电流大约是 8mA，那么 8 路 LED假如全体同时点亮的话电流总和就是 64mA。如许假如直接接到单片机的 IO 口，那单片机一定是接受不了的，即便短工夫可以接受，长工夫任务就会不波动，乃至招致单片机销毁。
有的同窗会提出来可以加大限流电阻的方法来下降这个电流。比方改到 1K，那么电流不到 3mA，8 路总的电流就是 20mA 阁下。起首，下降电流会招致 LED 小灯亮度变暗，小灯的亮度能够关系还不大，但由于我们异样的电路接了数码管，后边我们要讲数码管还要静态显示，假如数码管亮度不敷的话，那视觉后果就会很差，所以下降电流的办法并弗成取。其次，关于单片机来说，他次要是起到掌握感化，电流输出和输入的才能绝对较弱，P0 的 8 个口总电流也有必定限制，所以假如接一两个 LED 小灯察看，可以勉强直接用单片机的 IO 口来接，然则接多个小灯，从实践工程的角度去思索，就不引荐直接接 IO 口了。那么我们假如要用单片机掌握多个 LED 小灯该怎样办呢？
除了三极管以外，其实还有一些驱动 IC，这些驱动 IC 可以作为单片机的缓冲器，仅仅是电流驱动缓冲，不起就任何逻辑掌握的后果，比方我们板子上用的 74HC245 这个芯片，这个芯片在逻辑上起不到什么其余感化，就是当做电流缓冲器的，我们经过检查其数据手册，74HC245 波动任务在 70mA 电流是没有成绩的，比单片机的 8 个 IO 口大多了，所以我们可以把他接在小灯和 IO 口之间做缓冲，如图 3-13 所示。

图 3-13  74HC245 功用图

从图 3-13 我们来剖析，个中 VCC 和 GND 就不必多说了，仔细的同窗会发现这里有个0.1uF 的去耦电容哦。
74HC245 是个双向缓冲器，1 引脚 DIR 是偏向引脚，当这个引脚接高电平的时分，右侧一切的 B 编号的电压都等于左侧 A 编号对应的电压。比方 A1 是高电平，那么 B1 就是高电平，A2 是低电平，B2 就是低电对等等。假如 DIR 引脚接低电平，失掉的后果是左侧 A 编号的电压都邑等于右侧 B 编号对应的电压。由于我们这个中央掌握端是左侧接的是 P0 口，我们请求 B 等于 A 的形态，所以 1 脚我们直接接的 5V 电源，即高电平。图 3-13 中还有一排电阻 R10 到 R17 是上拉电阻，这个电阻的用法我们在后边引见。
还有最初一个使能引脚 19 脚 OE，叫做输入使能，这个引脚上边有一横，标明是低电平无效，当接了低电平后，74HC245 就会依照方才上边说的起到双向缓冲器的感化，假如 OE接了高电平，那么无论 DIR 怎样接，A 和 B 的引脚是没有关系的，也就是 74HC245 功用不克不及完成出来。
从下面的图 3-14 可以看出来，单片机的 P0 口和 74HC245 的 A 端是直接接起来的。这个中央，有一般同窗有个疑问，就是我们明明在电源 VCC 那中央加了一个三极管驱动了，为何还要再加 245 驱动芯片呢。这里人人要了解一个事理，电路上从正极经由器件到地，起首必需有电流才干正常任务，电路中任何一个地位断开，都不会有电流，器件也就不会介入任务了。其次，和水流一个事理，从电源正极到负极的电流水管的粗细都要知足请求，任何一个地位的管子细致，都邑呈现瓶颈效应，电流在全部通路中细管处会遭到限制而下降，所以在电路通路的每一个地位上，都要包管通道足够疏通，这个 74HC245 的感化就是消弭单片机IO 这一环节的瓶颈。

图 3-14  单片机与 74HC245 的衔接