三极管开关作用的应用.doc

《三极管开关作用的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三极管开关作用的应用.doc（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流三极管开关作用的应用.精品文档.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,UceUbe，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.Uce1V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

2、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hfe250，电动机起动时的集电极电流IC1.5A，经过计算，为使三极管饱和导通所需的基极电流IB（1500mA250）212mA。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VBE0.9V。根据欧姆定律，VT基极限流电阻器的电阻值R（2.40.9）V12mA0.13k。考虑到VT在IC较大时，hfe要减小，电阻值R还要小一些，实取100。为使电动机更可

3、靠地启动，R甚至可减少到51。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VCE0.35V，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

4、。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，hfe200。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3.3k，减去光敏电阻器RG亮阻2k，限流电阻器R1实取1k。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1NPN 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

5、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 Ic = Vcc - Rc hFE IB可被 IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很

6、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IB大过线性放大区的IB 值， IchFE IB 是必然的。三极管在截止态时 C-E 间如同断路，在饱和态时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

7、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

8、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，经常用单片机的口驱动其他电路。几种常用单片机口驱动能力在相关的资料中的说法是：、的、的口线分别具有 、的输出驱动能力，的、的口线具有的输出驱动能力。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口线的伏安特性（图、图），从中可以得到这些口的实际驱动

9、能力。 说明：、测试方法：所测试的口线输出的信号是周期为秒的方波。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。、的和及的口的条口线为漏极开路，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，的口为高电平时能够驱动和，但驱动能力较差，其输出伏安特性曲线未标在图中。、图中绘出电平的上下限值O

10、L（MAX）和OH（MIN），据此可求出口线的最大扇出。 ：、口线为低电平时，L，、口线为高电平时，H，取。 ：、口线为低电平时，L，、口线为高电平时，H，取。 ：、口线为低电平时，L，口线为高电平时，H，取。根据图、图及上述说明，可以得出如下结论： 1） 这几种芯片的口线的低电平的驱动能力明显高于高电平的驱动能力；2） 的口作口的驱动能力为：， 口高电平的驱动能力相对较差，最好不用口高电平作驱动；3） 的、口做口的驱动能力为：；4） 的、口做口的驱动能力为：。 根据以上结论，笔者建议用口线的低电平来作驱动输出；典型的驱动电路如图。本文来自: DZ3W.COM 原文网址：.1 单片机的基本结构

11、 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

12、：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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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P1.0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？

18、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，

19、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

20、地方就是单片机内部的只读存储器即ROM（READ ONLY MEMORY）。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

21、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00H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图2 内部数据存储器结构通过对特殊功能寄存器PSW中RS1、RS0两位的编程设置)，可选择任一寄存器组为工作寄存器组，方法如下：RS1 RS

22、O 所选中的寄存器组0 0 选中的寄存器0组0 1 选中的寄存器1组1 0 选中的寄存器2组1 1 选中的寄存器3组当某一组被设定成工作寄存器组后，该组中的8个寄存器，从低地址到高地址就分别称为Ro-R7，从而可以把它们用作通用寄存器，并可按寄存器寻址方式被访问。一旦工作寄存器组被指定后，另外三组寄存器则同其它数据RAM一样，只能按字节地址被予以读写。字节地址20H到2FH称为位地址区，共有16个字节，计128位，每位都有相应的位地址，位地址范围为00H一7FH，见图3。通过位寻址，可以对各位进行位操作。由此可见，8031单片机有着相当出色的位处理能力。内部数据RAM中，既有字节地址，又有位地

23、址，两者的地址范围都是00H一7FH，这在数据操作时应加以注意。内部数据RAM通常用来存放运算过程的中间值，并用作堆栈区。程序存储器MCS-51单片机具有64K字节的程序存储器空间。其中，8051或8751在片内各有4K字节的程序存储器ROM或EPROM，并处于这一空间的最低地址区。8031片内没有程序存储器，必须在外部扩展程序存储器才能构成单片机应用电路。扩展容量可为64K字节中的任一容量，并且常用EPROM或E2PROM的形式(扩展方法见第四章)。 程序存储器中的某些地址被固定地用于特定程序的入口地址：地址 用途0000H 复位操作后的程序入口0003H 外部中断0服务程序入口000BH

24、定时器0中断服务程序入口0013H 外部中断1服务程序入口001BH 定时器1中断服务程序入口0023H 串行IO中断服务程序入口在编程时，通常在这些入口地址开始的二三个地址单元中，放入一条转移类指令，以使相应的程序在指定的程序存储器区域中生成。例如，从000阳地址单元开始，放入一条转移到3000H地址单元的转移类指令，定时器0的中断服务程序就可从3000H地址单元开始安排。又如，定时器l的中断服务程序非常短，不会占用到0023H地址单元，或者串行IO中断根本就没被使用，那么001BH就可以直接作为定时器1中断服务程序的首地址，而不必安排转移类指令。程序存储器用来存放固化了的用户程序，取指地址

25、由程序计数器PC给出，PC具有自动加l的功能，从而在无转移类指令的条件下，指令被逐一执行。转移类指令可改变PC值，使程序得以转移。程序存储器中也可固化一片数据区，存放被查阅的表格和参数等。外部数据存储器外部数据存储器又称为外部数据RAM，当803l片内128个字节的数据RAM不能满足数量上的要求时，可通过总线端口和其它IO端口扩展外部数据RAM(扩展方法见相关章节)，其最大容量可达64K字节。外部数据RAM与内部数据RAM的功用基本相同，但前者不能进行堆栈操作。当803l单片机同时外接有程序存储器和数据存储器时，两者的区别在于：程序存储器只有读操作而无写操作，且读操作信号由引脚PSEN直接提供

26、；数据存储器则有读写操作，且由引脚信号RD和WR选通读写操作。对片内RAM和片外RAM操作的区别在于：片内RAM操作时无读写信号产生，片外RAM操作时则有读写信号（RD,WR）产生。上面是不同的存储器操作在硬件信号方面的区别，这些反映在符号指令上则是有着完全不同的符号形式和寻址方式.存储器的数据操作1.程序存储器的数据操作只有读操作。除由PC直接寻址，以执行各条指令外，还可用FC或DPTR作变址寻址。例如，若DPTR2000H，A20H，则指令MOVC A，A十DPTR完成了把程序存储器2020H单元中的内容送入A中的操作。这种数据操作方式通常用来查阅程序存储器中的数据表格。2.外部数据RAM

27、的数据操作可进行读写操作。用DPTR或工作寄存器组中的Ro或R1作寄存器间接寻址。当用RO或R1作寄存器间接寻址时，由P2端口提供高8位地址，R0或R1提供低8位地址。 例1 MOVX A， DPTR ；外部数据RAM中以DPTR为地址中的内容 -A例2 MOV P2， 20H ；数20H -P2MOV R0， 30H ；数30H -R0MOVX R0， A ；A - 外部数据RAM中2030H单元3.内部数据RAM的数据操作可进行读写操作。按直接字节地址作直接寻址或用工作寄存器组中的R0或R1作寄存器间接寻址。例1 MOV 35H，64H ；数64H送入片内RAM35H单元例2 MOV R0

28、 ，40H ；数40H -R0MOV A ，Ro ；内部数据RAM中40H地址中的内容 -A4.特殊功能寄存器SFR的数据操作可进行读写操作。只能用直接寻址方式对给出地址的SFR作数据操作。例1 MOV P1 ，55H ；数55H经P1端口输出例2 MOV A ，P0 ；把Po端口上的数据输入到A例3 MOV PSW，10H ；数10H -PSW，从而使RS11，RS0O，实现了选中第2组寄存器为工作寄存器的操作(此操作还清掉了PSW其它各标志位)5.位地址空间的数据操作可进行读写操作。采用直接位寻址方式对位地址中的数据作位操作。例1 SETB 20H ；1 -片内RAM20H位地址单元创2

29、SETB EA ；1 -SFR中的EA位(由图可见，EA的位地址为AFH)803l单片机4种存储空间的主要特点及数据操作方式可归纳如下表所示。关于数据操作方法，在下面的章节中还会详细讨论8031的存储器特点及数据操作容量地 址寻址方式操作例子字节地址位地址外部程序存储器最大64KB0000HFFFFH无PC间址,DPTR问址MOVC A，A+DPTR外部数据存储器最小64KB0000HFFFFH无P2Ri间址，DPTR间址MOVX A,R0;MOVX DPTR,A内部数据存储器128字节00H7FH00H7FH直接寻址，Ri间址，位寻址MOV 50H,#32H,MOV R1,ASETB 44H特殊功能寄存器21字节80HFFH(不连续80HFFH(不连续)直接寻址，位寻址MOV A,90HCLR B0H需要指出的是，单片机中的存储器结构与数据操作方法，是应用单片机的基础，必须了解得十分清楚