三極管的應(yīng)用
我們可以通過單片機控制三極管的基極來間接控制后邊的小燈的亮滅，用法大家基本熟悉了。還有一個控制就是進行不同電壓之間的轉(zhuǎn)換控制，比如我們的單片機的IO口是5V系統(tǒng)，如果直接接12V系統(tǒng)會燒壞單片機，所以我們加一個三極管，三極管的工作電壓高于單片機的IO口電壓，用5V的IO口來控制12V的電路，如圖1所示。
圖1 三極管控制電路圖
圖1里所示，當(dāng)IO口輸出高電平5V時，三極管導(dǎo)通，OUT輸出低電平0V，當(dāng)IO口輸出低電平時，三極管截止，OUT則由于上拉電阻R2的作用而輸出12V的高電平，這樣就實現(xiàn)了低電壓控制高電壓的工作原理。
所謂的驅(qū)動，主要是指電流輸出能力。我們再來看這兩個圖之間的對比
圖2 LED小燈對比示意圖
圖2中上邊的LED燈，和我們第二課講過的LED燈是一樣的，當(dāng)IO口是高電平時，小燈熄滅，當(dāng)IO口是低電平時，小燈點亮。
下邊那個圖呢，按照這種推理，IO口是高電平的時候，應(yīng)該有電流流過并且點亮小燈，但是實際并非如此。
單片機主要是個控制器件，具備四兩撥千斤的特點。就如同杠桿必須有一個支點一樣，想要撐起整個地球必須有力量承受的支點。單片機的IO口可以輸出一個高電平，但是他的輸出電流很有限，普通IO口輸出高電平的時候，大概只有幾十到幾百uA的電流，達不到1mA，也就點不亮這個LED小燈或者亮度很低，這個時候如果我們想高電平點亮LED，用上三極管就可以這樣來處理，我們板上的這種型號，可以通過500mA的電流，有的三極管通過的電流還更大一些，如圖3所示。
圖3 三極管驅(qū)動LED小燈
圖3中，當(dāng)IO口是高電平，三極管導(dǎo)通，因為三極管的電流放大作用，c極電流就可以達到mA以上了，就可以成功點亮LED小燈。
雖然我們用了IO口的低電平可以直接點亮LED，但是單片機的IO口作為低電平，輸入電流就可以很大嗎？這個我想大家都能猜出來，當(dāng)然不可以。單片機的IO口電流承受能力，不同型號不完全一樣，就STC89C52來說，官方手冊的81頁有對電氣特性的介紹，整個單片機的工作電流，不要超過50mA，單個IO口總電流不要超過6mA。即使一些增強型51的IO口承受電流大一點，可以到25mA，但是還要受到總電流50mA的限制。那我們來看電路圖的8個LED小燈的這個部分電路，如圖4所示。
圖4 LED電路圖(一)
4圖示這里我們要學(xué)會看電路圖的一個知識點，大家注意看，電路圖右側(cè)所有的LED下側(cè)的線最終都連到一根黑色的粗線上去了，大家注意，這個地方不是實際的完全連到一起，而是一種總線的畫法，畫了這種線以后，表示這是個總線結(jié)構(gòu)，所有的名字一樣的是一一對應(yīng)的連接到一起，其他名字不一樣的，是不連到一起的。比如左側(cè)的DB0和右側(cè)的最左邊的LED2小燈下邊的DB0是連在一起的，而和DB1等其他線不是連在一起的。
那么我們把4電路圖里的我們現(xiàn)在需要講的這部分再摘出來看。
圖5 LED電路圖(二)
大家通過5的電路圖來計算一下，5V的電壓減去LED本身的壓降，減掉三極管e和c之間的壓降，限流電阻用的是330歐，那么每條支路的電流大概是8mA，那么8路LED如果全部同時點亮的話電流總和就是64mA。這樣如果直接接到單片機的IO口，那單片機肯定是承受受不住的，即使短時間可以承受，長時間工作就會不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致單片機燒毀。
有的同學(xué)會提出來可以加大限流電阻的方式來降低這個電流。比如改到1K，那么電流不到3mA，8路總的電流就是20mA左右。首先，降低電流會導(dǎo)致LED小燈亮度變?nèi)，小燈的亮度可能關(guān)系不大，因為我們同樣的電路接了數(shù)碼管，后邊我們要講數(shù)碼管還要動態(tài)顯示，如果數(shù)碼管亮度不夠的話，那視覺效果就會很差，所以降低電流的方法并不可；其次，對于單片機來說，他主要是起到控制作用，電流輸入和輸出的能力相對較弱，P0的8個口總電流也有一定限制，所以如果接一兩個LED小燈觀察，可以勉強直接用單片機的IO口來接，但是接多個小燈，從實際工程的角度去考慮，就不推薦直接接IO口了。那么我們?nèi)绻脝纹瑱C控制多個LED小燈該怎么辦呢？
除了三極管之外，其實還有一些驅(qū)動IC，這些驅(qū)動IC可以作為單片機的緩沖器，僅僅是電流驅(qū)動緩沖，不起到任何邏輯控制的效果，比如我們板子上用的74HC245D這個芯片，這個芯片在邏輯上起不到什么別的作用，就是當(dāng)做電流緩沖器的，我們通過查看其數(shù)據(jù)手冊，74HC245穩(wěn)定工作在70mA電流是沒有問題的，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6所示
圖6 74HC245功能圖
從圖6我們來分析，其中VCC和GND就不用多說了，細心的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)這里有個0.1uF的去耦電容噢。
74HC245是個雙向緩沖器，1引腳DIR是方向引腳，當(dāng)這個引腳接高電平的時候，右側(cè)所有的B編號的電壓都等于左側(cè)A編號對應(yīng)的電壓。比如A0是高電平，那么B0就是高電平，A1是低電平，B1就是低電平等等。如果DIR引腳接低電平，得到的效果是左側(cè)A編號的電壓都會等于右側(cè)B編號對應(yīng)的電壓。因為我們這個地方控制端是左側(cè)接的是P0口，所以我們要求B等于A的狀態(tài)，所以1腳我們直接接的高電平。圖6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介紹。
還有最后一個使能引腳19腳OE，這個引腳上邊有一橫，表明是低電平有效，當(dāng)接了低電平后，74HC245就會按照剛才上邊說的起到雙向緩沖器的作用，如果OE接了高電平，那么無論DIR怎么接，A和B的引腳是沒有關(guān)系的，也就是74HC245功能不能實現(xiàn)出來。
從我們的電路圖7可以看出來，我們的P0口和74HC245的A端是直接接起來的。這個地方，有個別同學(xué)有一個疑問，就是我們明明在電源VCC那地方加了一個三極管驅(qū)動了，為何還要再加245驅(qū)動芯片呢。這里大家要理解一個道理，電路上從正極經(jīng)過器件到地，首先必須有電流才能正常工作，電路中任何一個位置斷開，都不會有電流，器件也就不會參與工作了。其次，和水流一個道理，從電源正極到負極的電流水管的粗細都要滿足要求，任何一個位置的管子過細，都會出現(xiàn)瓶頸效應(yīng)，電流在整個通路中細管處會受到限制而降低，所以在電路通路的每個位置上，都要保證足夠通道足夠暢通，這個245的作用就是消除單片機IO這一環(huán)節(jié)的瓶頸。
圖7 單片機和74HC245接口
編輯：admin 最后修改時間：2023-05-27
