三極管在單片機(jī)中的應(yīng)用主要包括控制應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)應(yīng)用?。

控制應(yīng)用

三極管在單片機(jī)中常用于控制電路的通斷。例如，單片機(jī)可以通過控制三極管的基極來間接控制外部設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)。例如，單片機(jī)控制一個(gè)小燈的亮滅，可以通過三極管來實(shí)現(xiàn)。此外，三極管還可以用于不同電壓之間的轉(zhuǎn)換控制。例如，單片機(jī)的IO口電壓為5V，而某些設(shè)備需要12V電壓才能工作，通過三極管可以實(shí)現(xiàn)5V的IO口控制12V的設(shè)備，從而避免直接連接導(dǎo)致的電壓不匹配問題?。

驅(qū)動(dòng)應(yīng)用

三極管在驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中主要用于增強(qiáng)單片機(jī)的電流輸出能力。單片機(jī)的IO口輸出電流有限，通常只有幾十到幾百微安，無法直接驅(qū)動(dòng)一些需要較大電流的設(shè)備，如LED燈。通過使用三極管，可以利用其電流放大作用，使三極管的集電極電流達(dá)到毫安級別，從而成功點(diǎn)亮LED燈。例如，當(dāng)單片機(jī)的IO口輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，通過其電流放大作用，可以點(diǎn)亮LED燈?。

工作原理

三極管的基本工作原理是通過控制基極電流來操控集電極電流。例如，NPN型三極管通過基極電流Ib來控制集電極電流Ic。當(dāng)基極電流較小時(shí)，集電極電流可以放大到較大的值。這種電流放大作用使得三極管在電路中具有重要作用，特別是在需要大電流驅(qū)動(dòng)的場合?。

單片機(jī)中三極管的應(yīng)用

單片機(jī)中的三極管廣泛應(yīng)用于電路中，主要起到放大、開關(guān)和穩(wěn)壓等功能。其中，放大電路主要是將微弱的信號放大到適合于后續(xù)處理的電平，開關(guān)電路則是通過控制三極管的導(dǎo)通和截止來實(shí)現(xiàn)電路的開關(guān)，而穩(wěn)壓電路則是通過三極管的調(diào)節(jié)來保證電路的穩(wěn)定性。

單片機(jī)中三極管的工作原理

三極管是一種半導(dǎo)體器件，由基極、發(fā)射極和集電極組成。當(dāng)三極管的基極接收到控制信號時(shí)，會導(dǎo)致基極電流的變化，從而改變發(fā)射極和集電極之間的電流關(guān)系。在放大電路中，三極管的放大作用主要是由于基極電流的小變化會引起集電極電流的大變化，從而實(shí)現(xiàn)信號的放大。在開關(guān)電路中，三極管的開關(guān)作用則是由于基極電流的變化會導(dǎo)致三極管的導(dǎo)通和截止，從而實(shí)現(xiàn)電路的開關(guān)控制。在穩(wěn)壓電路中，三極管的穩(wěn)壓作用則是通過調(diào)節(jié)三極管的電流來控制電路的穩(wěn)定性。

單片機(jī)中三極管常見問題的解決方案

在單片機(jī)電路中，由于三極管的應(yīng)用范圍廣泛，常見的問題也較為復(fù)雜，例如三極管的熱失效、反向漏電等問題。針對這些問題，我們可以采取一些常見的解決方案，例如增加散熱器、加入保護(hù)電路等，來保證電路的穩(wěn)定性和安全性。

我們首先探討接TTL器件時(shí)的情形。當(dāng)P1.0與74HC373的一個(gè)輸入引腳相連時(shí)，由于TTL器件的輸入阻抗相當(dāng)高，通常在幾百千歐到兆歐姆范圍內(nèi)。這相當(dāng)于在P1.0與地之間接入了大約500K的電阻(此處我們假設(shè)阻值為500K)。在三極管導(dǎo)通的情況下，P1.0點(diǎn)呈現(xiàn)低電平，此時(shí)0.1mA的電流會經(jīng)過Rc，再流過三極管和地，而Ri上則無電流通過。一旦三極管截止，電流便會通過Rc和Ri流向地。由于電阻的分壓作用，Rc和Ri上會產(chǎn)生一定的電壓，從而使得P1.0點(diǎn)的電壓為兩者分壓之和。

計(jì)算表明，總電流為5V除以(50K+500K)，即0.009mA。因此，P1.0點(diǎn)的電壓為0.009mA乘以500K，等于4.5V。根據(jù)TTL的規(guī)定，輸出電壓在2.4至5V之間被定義為高電平，而0.4至0V之間則被定義為低電平。因此，上述連接方式是恰當(dāng)?shù)摹?

接下來，我們將探討使用S51來驅(qū)動(dòng)發(fā)光管的情況。

光管需要上正下負(fù)的方向才能點(diǎn)亮，這意味著只有當(dāng)P1.0為高電平時(shí)，發(fā)光管才會被點(diǎn)亮。為了使S51的P1.0達(dá)到高電平，我們需要確保三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。在這種狀態(tài)下，電流會通過Rc流向發(fā)光管，再由發(fā)光管流向地。

為了使發(fā)光管能夠?qū)?，其兩端必須達(dá)到超過2.1V的門檻電壓。根據(jù)計(jì)算，流過發(fā)光管的電流為(5V-2.1V)÷50K = 0.058mA。這樣的電流量足以驅(qū)動(dòng)發(fā)光管嗎?

要想點(diǎn)亮發(fā)光管，P1.0必須處于低電平狀態(tài)。這意味著P1.0口的三極管必須導(dǎo)通。一旦三極管導(dǎo)通，電流會通過Rc流向三極管，再由三極管流向地。同時(shí)，發(fā)光管上的電壓降為2.1V。由于三極管的導(dǎo)通電阻非常小，幾乎無阻力地流過，而IO口的三極管最大電流限制為15mA，超過此限制將可能燒壞三極管。因此，這種接法是不正確的。

那么，如何設(shè)計(jì)一種接法，既能滿足兩種不同情形下的驅(qū)動(dòng)需求呢?請看下圖：

我們在P1.0端和Vcc間接上了一個(gè)電阻Ri。當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，有兩路電流都會經(jīng)過它的CE極，一路是內(nèi)部R上的0.1mA電流，另一路則是Ri上的電流。為了防止三極管因過流而燒壞，我們需要確定合適的電阻值。

經(jīng)過計(jì)算，Ri的電阻值為5V÷15mA=0.333K，大約等于330歐姆。這樣，流過三極管的電流大約為15mA，此時(shí)發(fā)光管是不亮的。

當(dāng)三極管截止后，這兩路電流都會轉(zhuǎn)而經(jīng)過發(fā)光管。這時(shí)，流過發(fā)光管的電流是多少呢?S51的內(nèi)部電阻上流過的電流為(5V-2.1V)÷50K=0.06mA，這個(gè)電流非常小，可以忽略不計(jì)。而流過Ri上的電流為(5V-2.1V)÷330Ω=0.0087A，也就是8.7mA，這個(gè)電流已經(jīng)足夠驅(qū)動(dòng)發(fā)光管使其較亮。

然而，這種驅(qū)動(dòng)方式有一個(gè)問題：當(dāng)發(fā)光管不亮?xí)r，所消耗的電流反而比發(fā)光管點(diǎn)亮?xí)r還要大。這對于需要驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光管的電路來說可能并不經(jīng)濟(jì)。

這里我們在Vcc和P1.0之間與發(fā)光管串聯(lián)了一個(gè)電阻Ri。當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，同樣有兩路電流通過三極管的CE極。為了確保三極管的CE極不超過15mA的電流限制，我們需要確定合適的電阻值。經(jīng)過計(jì)算，這個(gè)電阻值大約為200歐姆。這樣，流過發(fā)光管的電流大約為15mA，發(fā)光管較亮。

當(dāng)三極管截止后，由于電阻Ri的阻斷作用，這兩路電流的通路被切斷，因此不消耗電流。這個(gè)電路設(shè)計(jì)在發(fā)光管點(diǎn)亮?xí)r消耗15mA的電流，而熄滅時(shí)則不消耗任何電流，因此非常適合使用。實(shí)際上，S51直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管時(shí)也常采用這種電路設(shè)計(jì)。