三极管开关作用

三极管开关电路应用 三极管开关状态的判断方法(用万用表测量)是: 当处于开状态时,三极管为处于饱和状态,Uce≤Ube， Uce 间的电压很小,一般小于 PN 结正向 压降(<0.7V). 当处于关状态时,基极电流 Ib 为 0. Uce＞1V 时为放大状态 下面介绍几款三极管开关电路的应用 三极管开关电路在电动玩具中的应用: 由开关三极管 VT，玩具电动机 M，控制开关 S，基极限流电阻器 R 和电源 GB 组成。VT 采用 NPN 型小功率硅管 8050，其集电极最大允许电流 ICM 可达 1.5A，以满足电动机起动 电流的要求。M 选用工作电压为 3V 的小型直流电动机，对应电源 GB 亦为 3V 。 VT 基极限流电阻器 R 如何确定呢？根据三极管的电流分配作用， 在基极输入一个较弱 的电流 IB，就可以控制集电极电流 IC 有较强的变化。假设 VT 电流放大系数 hfe≈250，电 动机起动时的集电极电流 IC＝1.5A，经过计算，为使三极管饱和导通所需的基极电流 IB≥ （1500mA／250）×2＝12mA。在图 1 电路中，电动机空载时运转电流约为 500mA，此时 电源（用两节 5 号电池供电）电压降至 2.4V，VT 基极-发射极之间电压 VBE≈0.9V。根据 欧姆定律，VT 基极限流电阻器的电阻值 R＝（2.4－0.9）V／12mA≈0.13kΩ。考虑到 VT 在 IC 较大时，hfe 要减小，电阻值 R 还要小一些，实取 100Ω。为使电动机更可靠地启动， R 甚至可减少到 51Ω。在调试电路时，接通控制开关 S，电动机应能自行启动，测量 VT 集 电极—发射极之间电压 VCE≤0.35V，说明三极管已饱和导通，三极管开关电路工作正常， 否则会使 VT 过热而损坏。
三极管开关电路在自动停车的磁力自动控制电路中的应用: 见图 3。开启电源开关 S，玩具车启动，行驶到接进磁铁时，安装在 VT 基极与发射极之间 的干簧管 SQ 闭合，将基极偏置电流短路，VT 截止，电动机停止转动，保护了电动机及避 免大电流放电。

三极管开关电路在光电自动控制电路中的应用 见图 4。 VT1 和 VT2 接成类似复合管电路形式， VT1 的发射极电流也是 VT2 的基极电流， R2 既是 VT1 的负载电阻器又是 VT2 的基极限流电阻器。因此，当 VT1 基极输入微弱的电 流（0.1mA），可以控制末级 VT2 较强电流——驱动电动机运转电流（500mA）的变化。VT1 选用小功率 NPN 型硅管 9013，hfe≈200。同前计算方法，维持两管同时饱和导通时 VT1 基极偏置电阻器 R1 约为 3.3kΩ， 减去光敏电阻器 RG 亮阻 2kΩ， 限流电阻器 R1 实取 1kΩ。 光敏传感器也可以采用光敏二极管， 使用时要注意极性， 光敏二极管的负极接供电电源正极。 光敏二极管对控制光线有方向性选择，且灵敏度较高，也不会产生强光照射后的疲劳现象。
关 三极管
三极管开关原理
图 1 NPN 三极管共射极电路

图 2 共射极电路输出特性曲 图一所示是 NPN 三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有 3 种工作区域： 截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以 B 极电流 IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于 0 (VBE 亦趋近于 0)，C 极与 E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，IB 的值适中 (VBE = 0.7 V)， I C =h
F E
I
B
呈比
例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE IB 可被 IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很大，
VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与 B-E 两接面均为正向偏压，C-E 间等同于
一个带有 0.2 V 电位落差的通路，可得 I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，Ic 与 IB 无关了，因此时的 I
B 大过线性放大区的 IB
值， Ic和态时 C-E 间如同通路 (带有 0.2 V 电位降)，因此可以作为开关。控制此开关的是 IB，也可 以用 VBB 作为控制的输入讯号。图三、四分别显示三极管开关的通路、断路状态，及其对应的 等效电路。
图 3、截止态如同断路线图
图 4、饱和态如同通路
实验：三极管的开关作用

简单三极管开关：电路如图 5，电阻 RC 是 LED 限流用电阻，以防止电压过高烧坏 LED（发光 二极管），将输入信号 VIN 从 0 调到最大 (等分为约 20 个间隔)，观察并记录对的 VOUT 以及 LED 的亮度。当三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当三极管开关通路时，
VOUT = 0.2V ， LED 会亮。 改良三极管开关： 因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，
开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管，电路如图六。同 样将输入信号 VIN 从 0 调到最大 (等分为约 20 个间隔)，观察并记录对应的 VOUT 以及 LED 的亮度。
图 5、简单开关三极管电路图
图 6、改良三极管开关电路-达林顿电路图

以上可以看出几乎任何一种型号三极管都可一做为电子开关来使用， 如果条件允许也可用来控制 加热设备。可见开关三极管只是一个笼统的概念，不过市面上也有少数的专用开关三极管出售
种常用 51 单片机的 I/O 口驱动能力分析
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几种常用 51 单片机的 I/O 口驱动能力分析
在控制系统中， 经常用单片机的Ｉ／Ｏ口驱动其他电路。 几种常用单片机Ｉ／Ｏ口驱动 能力在相关的资料中的说法是：ＧＭＳ９７Ｃ２０５１、ＡＴ８９Ｃ２０５１的Ｐ１、Ｐ３ 的口线分别具有 １０ｍＡ、２０ｍＡ的输出驱动能力，ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０、Ｐ１、Ｐ ２、 Ｐ３的口线具有１０ｍＡ的输出驱动能力。 在实际应用中， 仅有这些资料是远远不够的。 笔者通过实验测出了上述几种单片机的Ｉ／Ｏ口线的伏安特性（图１、图２） ，从中可以得 到这些Ｉ／Ｏ口的实际驱动能力。
说明：１、测试方法：所测试的口线输出的信号是周期为４秒的方波。当测试口线为低 电平时的驱动能力时，该口线通过电阻箱接＋５Ｖ电源，测出该口线对地的电压，从而计算 出通过电阻的电流， 即灌电流； 测出这样的一组数据， 得到口线为低电平时的伏安特性曲线。 当测试口线为高电平时的驱动能力时，该口线通过电阻接地，测出该口线对地的电压，从而 计算出通过电阻的电流，即拉电流；测出这样的一组数据，得到口线为高电平时的伏安特性 曲线。２、ＡＴ８９Ｃ２０５１、ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ１．０和Ｐ１．１及ＡＴ８９ Ｃ５１的Ｐ０口的８条口线为漏极开路， 其输出伏安特性取决于外接的上拉电阻， 本实验不 包括这些口线。 实验发现， ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ１口为高电平时能够驱动ＣＭＯＳ和 ＬＳＴＴＬ，但驱动能力较差，其输出伏安特性曲线未标在图２中。３、图中绘出ＬＳＴＴ Ｌ电平的上下限值ＶOL（MAX）＝０．５Ｖ和ＶOH（MIN）＝２．７Ｖ，据此可求出口 线的最大扇出Ｎ。

ＡＴ８９Ｃ５１：Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口线为低电平时，ＮL≤３８，Ｐ１、Ｐ２、 Ｐ３口线为高电平时，ＮH≤１０，取Ｎ＝１０。
ＡＴ８９Ｃ２０５１：Ｐ１、Ｐ３口线为低电平时，ＮL≤９１，Ｐ１、Ｐ３口线为高 电平时，ＮH≤９，取Ｎ＝９。
ＧＭＳ９７Ｃ２０５１：Ｐ１、Ｐ３口线为低电平时，ＮL≤５１，Ｐ３口线为高电平 时，ＮH≤１７，取Ｎ＝１７。
根据图１、图２及上述说明，可以得出如下结论：
1） 这几种芯片的Ｉ／Ｏ口线的低电平的驱动能力明显高于高电平的驱动能力； 2） Ｇ ＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ３口作Ｉ／Ｏ口的驱动能力为：Ｎ＝１７， Ｐ１口高电平的驱动 能力相对较差，最好不用Ｐ１口高电平作驱动；3） ＡＴ８９Ｃ２０５１的Ｐ１、Ｐ３口 做Ｉ／Ｏ口的驱动能力为：Ｎ＝９；4） ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口做Ｉ／Ｏ 口的驱动能力为：Ｎ＝１０。
根据以上结论， 笔者建议用Ｉ／Ｏ口线的低电平来作驱动输出； 典型的驱动电路如图３。
本文来自: https://www.360docs.net/doc/717782300.html, 原文网址：https://www.360docs.net/doc/717782300.html,/mcu/51mcu/0087702.html

.1 单片机的基本结构
典型系列单片机是由 CPU 系统、外围功能单元和归一化 I/O 端口三部分组成，如图 2.1 所示。
图 2.1 80C51 系列单片机的基本原理
1.CPU 系统
CPU 包括 CPU、时钟系统和总线控制逻辑三部分，其功能如下：
（1）CPU：包含运算器和控制器，专门为面向控制对象、嵌入式特点而设计，有突出控制功能的指令系统。
（2）时钟系统：包含振荡器、外解谐振元件，可关闭振荡器或 CPU 时钟，其结构如图 2.2 所示。

图 2.2 80C51 的时钟系统
（3） 总线控制逻辑：主要用于管理外部并行总线时序及系统的复位控制、 外部引脚有 RST、ALE、EA、PSEN。
图 2.3 单片机的上电复位电路
RST：复位系统用。
ALE：数据（地址）复用控制。
EA：外部/内部程序存储器选择。
PSEN：外部程序存储器的取指控制。
单片机的上电复位电路如图 2.3 所示
2，CPU 外围电路
CPU 外围电路包括 ROM、RAM、I/O 口和 SFR 四部分。

（1）ROM：程序存储器。地址范围为 0000H-FFFFH（64KB）。按供应状态分：80C51 为 ROMless,83C51 为 MaskROM，87C51 为 EPROM/OTPROM，89C51 为 FlashROM。
（2）RAM：数据存储器。地址范围 00H-FFH（256B），是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用 工作寄存器、堆栈、位地址等空间。
（3）I/O 端口：80C51 系列单片机具有 4 个 8 位 I/O 端口，分别为 P0、P1、P2、P3。P0 为数据总线端口， P2、P0 组成 16 位地址总线，P1 为用户端口，P3 用于基本输入/输出端口时，可作用户 I/O 端口。
（4）SFR：特殊功能寄存器。是单片机中的重要控制单元，CPU 对所有片内功能单元的操作都是通过访问 SFR 实现的。
3.基本功能单元
80C51 系列单片机具有定时/计数器、中断系统和串行接口三个基本功能单元。
（1）定时器/计数器：80C51 有 2 个 16 位定时器/计数器，实时时靠内部的分频时钟频率计数实现；作计 数器时，对 P3.4（TO）或 P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。
（2）中断系统：80C51 共有 5 个中断源，即 2 个外部中断源 INTO、INT1、2 个定时器溢出中断（TO、T1） 和 1 个串行中断。
（3）串行接口 UART：一个带有移位寄存器工作方式的通用异步收发器，不仅可以做串行通信，还可用于 移位寄存器方式的串行外围扩展。RXD（P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。
51 单片机存储器的基本结构及工作原理
Post By：2009-3-20 15:10:00
51 单片机存储器的基本结构及工作原理 第一个问题：单片机的外部结构怎样呢？ 拿到一块芯片，想要使用它，首先必须要知道怎样连线，我们“新动力 2004”单

片机学习套件用的一块称之为 89S51 的芯片， 下面我们就看一下如何给它连线。 1、 电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是 5V 电源，其中正极接 40 引脚，负极（地）接 20 引脚。 2、 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在 单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接 18、19 脚。只要买来晶振， 电容，连上就可以了，按“新动力 2004 版”实验部份原理图接上即可。 3、复位引脚：按“新动力 2004 版”实验部份原理图中接法连好，至于复位是何含 义及为何需要复要复位，复位章节中已做介绍。 4、 EA 引脚：EA 引脚接到正电源端。 至此，一个单片机就接好，通上电，单 片机就开始工作了。 注：上述讲的是单片机最小应用系统图，朋友们在书让随便找本书都有，也以参 考实验部份原理图。 这里我就不再画了。 第二个问题：单片机的工作任务分析 我们的第一个任务是要用单片机点亮一只发光二极管 LED，显然，这个 LED 必 须要和单片机的某个引脚相连， 否则单片机就没法控制它了， 那么和哪个引脚相 连呢？单片机上除了刚才用掉的 5 个引脚，还有 35 个，我们将这个 LED 和 1 脚相连。 按照实验部份原理图的接法，当 1 脚是高电平时，LED 不亮，只有 1 脚是低电 平时，LED 才发亮。因此要 1 脚我们要能够控制，也就是说，我们要能够让 1 引脚按要求变为高或低电平。即然我们要控制 1 脚，就得给它起个名字，总不 能就叫它一脚吧？叫它什么名字呢？设计 51 芯片的 INTEL 公司已经起好了， 就 叫它 P1.0，这是规定，不可以由我们来更改。 名字有了，我们又怎样让它变--高--或变--低--呢？叫人做事，说一声就可以，这 叫发布命令，要计算机做事，也得要向计算机发命令，计算机能听得懂的命令称 之为计算机的指令。让一个引脚输出高电平的指令是 SETB，让一个引脚输出低 电平的指令是 CLR。因此，我们要 P1.0 输出高电平，只要写 SETB P1.0，要 P 1.0 输出低电平，只要写 CLR P1.0 就可以了。 现在我们已经有办法让计算机去将 P1.0 输出高或低电平了，但是我们怎样才能

计算机执行这条指令呢？总不能也对计算机也说一声了事吧。要解决这个问题， 还得有几步要走。 第一步：计算机看不懂 SETB CLR 之类的指令，我们得把指令翻译成计算机能 懂的方式，再让计算机去读。计算机能懂什么呢？它只懂一样东西——数字。因 此我们得把 SETB P1.0 变为 （D2H,90H ） 把 CLR P1.0 变为 （C2H,90H ） ， ， 至于为什么是这两个数字，这也是由 51 芯片的设计者--INTEL 规定的，我们不 去研究。
第二步： 在得到这两个数字后， 怎样让这两个数字进入单片机的内部呢？这要借 助于一个硬件工具"编程器"。本站开发的集编程器和实验板于一体。大家可以参 考一下，如想购买请进入看看！ 我们将“新动力 2004”学习套件与电脑连好，运行编程器的软件，然后在编缉区 内写入（D2H,90H）见图 2，写入……好，拿下片子，把片子插入学习套件的实 验板，接通电源……什么?灯不亮？这就对了，因为我们写进去的指令就是让 P1. 0 输出高电平，灯当然不亮，要是亮就错了。现在我们再拨下这块芯片，重新放 回到编程器上，将编缉区的内容改为（C2H,90H），也就是 CLR P1.0，写片， 拿下片子，把片子插进实验板，接电，好，灯亮了。因为我们写入的（CLR P1. 0）就是让 P1.0 输出低电平的指令。这样我们看到，硬件电路的连线没有做任 何改变，只要改变写入单片机中的内容，就可以改变电路的输出效果。 第三个问题：单片机内部结构分析 我们来思考一个问题， 当我们在编程器中把一条指令写进单片机内部， 然后取下 单片机， 单片机就可以执行这条指令， 那么这条指令一定保存在单片机的某个地 方， 并且这个地方在单片机掉电后依然可以保持这条指令不会丢失， 这是个什么 地方呢？这个地方就是单片机内部的只读存储器即 ROM（READ ONLY MEM ORY）。为什么称它为只读存储器呢？刚才我们不是明明把两个数字写进去了 吗？原来在 89C51 中的 ROM 是一种电可擦除的 ROM，称为 FLASH ROM， 刚才我们是用的编程器，在特殊的条件下由外部设备对 ROM 进行写的操作，在 单片机正常工作条件下，只能从那面读，不能把数据写进去，所以我们还是把它 称为 ROM

下面分别介绍各组成部份硬件的结构,工作原理和操作方法: 存储器 : 8031 单片机有 4 个存储器空间，分别用来安排 4 种不同功用的存储器： 一\内部数据存储器；二\特殊功能寄存器；三\程序存储器；四\外部数据存储器。 内部数据存储器和特殊功能寄存器集成于片内， 程序存储器和外部数据存储器则 安排在 片外，用接口电路与单片机连接。4 种存储器中，除内部数据存储器和特殊功能 寄存器是统一编址的除外， 各存储器均分开编址， 并用不完全相同的寻址方式来 访问它们。
RAM，共 128 字节，地址范围为 00H 一 7FH，见下图 2。前 32 个单元(地址 0 0H 一 1FH)称为寄存器区。其中，每 8 个寄存器形成-个寄存器组。具体说来： 寄存器 0 组 地址 00H 一 07H 寄存器 1 组 地址 08H 一 0FH 寄存器 2 组 地址 10H 一 17H 寄存器 3 组 地址 18H 一 1FH