在電子電路領域,單片機的應用十分廣泛,而三極管在單片機中也扮演著至關重要的角色。三極管在數(shù)字電路里具有顯著的開關特性,其常見的應用主要有兩個方面,分別是控制應用和驅動應用。
一方面,我們可以通過單片機控制三極管的基極,從而間接控制后邊小燈的亮滅,這種應用方式大家通常比較熟悉。另一方面,三極管還能用于不同電壓之間的轉換控制。例如,當我們的單片機是 5V 系統(tǒng),而要與一個 12V 的系統(tǒng)對接時,如果直接將單片機的 IO 口連接 12V 電壓,很可能會燒壞單片機。此時,加入一個三極管就能解決問題。三極管的工作電壓高于單片機的 IO 口電壓,我們可以用 5V 的 IO 口來控制 12V 的電路。

如圖所示,當 IO 口輸出高電平 5V 時,三極管導通,OUT 輸出低電平 0V;當 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,這樣就巧妙地實現(xiàn)了低電壓控制高電壓的工作原理。
驅動應用主要涉及到電流輸出能力。單片機主要是一個控制器件,雖然它的 IO 口可以輸出高電平,但其輸出電流卻非常有限。普通 IO 口輸出高電平時,電流大概只有幾十到幾百微安,遠遠達不到 1mA,這使得它無法點亮 LED 小燈或者只能讓小燈發(fā)出很微弱的光。

在這種情況下,三極管就能發(fā)揮其獨特的作用。當 IO 口是高電平時,三極管導通,由于三極管具有電流放大作用,其 c 極電流就可以達到毫安以上,從而成功點亮 LED 小燈。
然而,單片機的 IO 口電流承受能力是有限的。以 STC89C52 為例,手冊顯示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。即使是一些增強型 51 的 IO 口承受電流稍大一些,可達到 25mA,但仍要受到總電流 50mA 的限制。

從電路圖中可以看到,8 個 LED 小燈的電路中,如果直接用單片機的 IO 口連接,當 8 路 LED 全部同時點亮時,電流總和可能會超過單片機的承受范圍。雖然我們可以通過加大限流電阻來降低電流,但這樣會導致 LED 小燈亮度變暗,對于數(shù)碼管的動態(tài)顯示效果也會產(chǎn)生不利影響,因此這種方法并不可取。
除了三極管之外,還有一些驅動 IC 可以作為單片機的緩沖器,例如 74HC245 芯片。它僅僅起到電流驅動緩沖的作用,不具備邏輯控制效果。通過查看其數(shù)據(jù)手冊可知,74HC245 穩(wěn)定工作在 70mA 電流是沒有問題的,遠遠大于單片機的 8 個 IO 口的電流承受能力。所以,我們可以將它接在小燈和 IO 口之間做緩沖。

綜上所述,三極管在單片機中有著不可替代的作用,無論是控制應用還是驅動應用,都能為電路的穩(wěn)定運行提供保障。同時,當需要驅動多個負載時,合理選擇驅動 IC 也是非常必要的。