三极管在单片机中的应用！

数字电路中三极管的开关特性是最常见的应用 2 一是控制应用，二是驱动应用。

我们可以通过单片机控制三极管的基极间接控制后面小灯的亮灭，大家基本都很熟悉。另一种控制是在不同电压之间进行转换控制如，我们的单片机是 5V 系统，它现在必须跟随一个系统 12V 的系统对接，如果 IO 直接接 12V电压会烧坏单片机，所以我们添加一个工作电压高于单片机的三极管 IO 口电压，用 5V 的 IO 口来控制 12V 如图1所示。

图 1三极管实现电压转换

图 1 中，当 IO 口输出高电平 5V 三极管导通时，OUT 输出低电平 0V，当 IO 口输出低电时，三极管截止，OUT 由于上拉电阻 R2 输出功能 12V 高电平实现了低压控制高电压的工作原理。

所谓驱动，主要是指电流输出能力。让我们看看如图 2 对比中两个电路。

图 2 LED 对比小灯控制模式

图 2 中上边的 LED 灯，我们第二课讲过的灯， LED 灯是一样的，当 IO 当口高电时，小灯熄灭。 IO 通常口是低电的，小灯亮着。那么下面的电路呢，按照这个推理，IO 当嘴是高电平时，应该有电流流过并点亮小灯，但事实并非如此简单。

单片机主要是一种具有四两拨千斤特性的控制装置。就像杠杆必须有支点一样，支点必须有力量支撑整个地球。

单片机的 IO 口可以输出高电平，但输出电流非常有限，普通 IO 当口输出高电平时，只有几十到几百个 uA 电流，不到1mA，点不亮这个 LED 如果我们想在这个时候用高电平低亮度 LED，可以用三极管处理，我们板上的三极管型号，可以通过 500mA 有些三极管通过的电流更大，如图所示 3 所示。

图 3 三极管驱动 LED 小灯

图 3 中，当 IO 由于三极管的电流放大，口为高电平，三极管导通，c 可以达到极电流 mA 以上，就能成功点亮 LED 小灯。

虽然我们用过 IO 嘴的低电平可以直接点亮 LED，但是单片机 IO 口作为低电平，输入电流能很大吗？我想每个人都能猜到这一点，当然不是。单片机的 IO 不同型号的口电流承载能力不完全相同 STC89C52 官方手册 81 页面介绍了电气特性，整个单片机的工作电流不得超过 50mA，单个 IO 不要超过口总电流 6mA。

即使是一些增强型 51 的IO 口承受更大的电流，可以到达 25mA，但也要受到总电流的影响 50mA 的限制。那我们来看电路图的 8 个 LED 小灯的这部分电路如图所示 4 所示。

图 4LED 电路图(1)

在这里，我们应该学习一个看电路图的知识点。电路图右侧的所有知识点 LED 下线最终连接到一条黑色粗线上。请注意，这个地方并不是完全连接在一起，而是一种画总线的方法。画完这条线后，意味着它是一个总线结构。

与所有名称相同的节点一一连接，其他名称不同，不连接在一起。例如，左边 DB0 右边最右边的 LED2 小灯下边的DB0 和 DB1 等其它线不连在一起。

然后我们把图 4 摘下现在需要解释的部分，如图所示 5 所示。

图 5 LED 电路图(2)

现在我们通过了 5 计算电路图，5V 的电压减去 LED 减去三极管本身的压降e 和 c 限流电阻之间的压降 330 欧洲，所以每个支路的电流可能是 8mA，那么 8 路 LED若全部同时点亮，电流总和为 64mA。

这样，如果直接到达单片机 IO 口，单片机肯定承受不了，即使短时间能承受，长时间工作也会不稳定，甚至导致单片机烧毁。

有些学生会提出增加限流电阻的方法来降低电流。例如，改变到 1K，然后电流不到 3mA，8 路的总电流是 20mA 左右。

首先，降低电流会导致 LED 小灯亮度变暗，小灯亮度可能关系不大，但因为我们用同样的电路连接数字管，我们应该谈论数字管动态显示，如果数字管亮度不够，视觉效果会很差，所以不建议降低电流。

其次，对于单片机，它主要起到控制作用，电流输入输出能力相对较弱，P0 的 8 个口总电流也有一定的限制，所以如果连接一两个 LED 小灯观察，可勉强直接用单片机 IO 口接，但从实际工程的角度考虑多个小灯，不建议直接 IO 口了。如果我们想用单片机控制多个单片机 LED 小灯该怎么办？

除了三极管，还有一些驱动 IC，这些驱动 IC 它可以作为单片机的缓冲器，只是电流驱动缓冲器，没有任何逻辑控制效果，比如我们板上使用的 74HC245 这个芯片，这个芯片在逻辑上没有其他作用，就是作为电流缓冲器，我们通过查看它的数据手册，74HC245 稳定工作在 70mA 电流没有问题，比单片机好 8 个 IO 我们可以把他接在小灯和小灯上 IO 口之间做缓冲，如图所示 6 所示。

图6 74HC245 功能图

从图 6 让我们分析一下 VCC 和 GND 不用说，细心的学生会发现这里有0.1uF 去耦电容。

74HC245 是双向缓冲器，1 引脚 DIR 是方向引脚，当这个引脚连接到高电平时，右边的一切 B 编号的电压都等于左侧 A 编号对应的电压。 A1 是高电平，所以 B1 高电平，A2 是低电平，B2 低电平等等。

如果 DIR 引脚接低电平，效果是左侧 A 编号的电压等于右侧 B 编号对应的电压。因为我们这个地方的控制端是左 P0 口，我们要求 B 等于 A 所以 1 我们直接用脚 5V 电源，即高电平。图6 还有一排电阻 R10 到 R17 是上拉电阻，后面介绍这个电阻的用法。

还有最后一个使能引脚 19 脚 OE，叫做输出使能，这个引脚上边有一横，表明是低电平有效，当接了低电平后，74HC245 根据上面提到的，它将扮演双向缓冲器的角色 OE接高电平后，无论如何， DIR 怎么接，A 和 B 引脚没关系，也就是说， 74HC245 无法实现功能。

从下面的图 7 可以看出，单片机 P0 口和 74HC245 的 A 端子是直接连接的。在这个地方，有些学生有一个问题，那就是我们显然在电源 VCC 那地方加了一个三极管驱动了，为何还要再加 245 驱动芯片呢？

在这里，我们应该明白，从正极到地面的电路必须有电流才能正常工作。如果电路中的任何位置断开，就不会有电流，设备也不会参与工作。

其次，与水流相同，从电源正负电流水管的厚度应满足要求，任何位置的管道过细，都会出现瓶颈效应，整个通道的电流将受到限制和减少，因此在电路的每个位置，确保通道足够光滑，这 74HC245 消除单片机的除单片机IO 这个环节的瓶颈。

图7 单片机与 74HC245 的连接

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