在电子电路领域,的应用十分广泛,而在单片机中也扮演着至关重要的角色。三极管在数字电路里具有显著的特性,其常见的应用主要有两个方面,分别是控制应用和驱动应用。
一方面,我们可以通过单片机控制三极管的基极,从而间接控制后边小灯的亮灭,这种应用方式大家通常比较熟悉。另一方面,三极管还能用于不同电压之间的转换控制。例如,当我们的单片机是 5V 系统,而要与一个 12V 的系统对接时,如果直接将单片机的 IO 口连接 12V 电压,很可能会烧坏单片机。此时,加入一个三极管就能解决问题。三极管的工作电压高于单片机的 IO 口电压,我们可以用 5V 的 IO 口来控制 12V 的电路。

如图所示,当 IO 口输出高电平 5V 时,三极管导通,OUT 输出低电平 0V;当 IO 口输出低电平时,三极管截止,OUT 则由于上拉电阻 R2 的作用而输出 12V 的高电平,这样就巧妙地实现了低电压控制高电压的工作原理。
驱动应用主要涉及到电流输出能力。单片机主要是一个控制器件,虽然它的 IO 口可以输出高电平,但其输出电流却非常有限。普通 IO 口输出高电平时,电流大概只有几十到几百微安,远远达不到 1mA,这使得它无法点亮 LED 小灯或者只能让小灯发出很微弱的光。

在这种情况下,三极管就能发挥其独特的作用。当 IO 口是高电平时,三极管导通,由于三极管具有电流放大作用,其 c 极电流就可以达到毫安以上,从而成功点亮 LED 小灯。
然而,单片机的 IO 口电流承受能力是有限的。以 STC89C52 为例,手册显示整个单片机的工作电流不要超过 50mA,单个 IO 口总电流不要超过 6mA。即使是一些增强型 51 的 IO 口承受电流稍大一些,可达到 25mA,但仍要受到总电流 50mA 的限制。

从电路图中可以看到,8 个 LED 小灯的电路中,如果直接用单片机的 IO 口连接,当 8 路 LED 全部同时点亮时,电流总和可能会超过单片机的承受范围。虽然我们可以通过加大限流电阻来降低电流,但这样会导致 LED 小灯亮度变暗,对于的动态显示效果也会产生不利影响,因此这种方法并不可取。
除了三极管之外,还有一些驱动 IC 可以作为单片机的缓冲器,例如 74HC245 芯片。它仅仅起到电流驱动缓冲的作用,不具备逻辑控制效果。通过查看其数据手册可知,74HC245 稳定工作在 70mA 电流是没有问题的,远远大于单片机的 8 个 IO 口的电流承受能力。所以,我们可以将它接在小灯和 IO 口之间做缓冲。

综上所述,三极管在单片机中有着不可替代的作用,无论是控制应用还是驱动应用,都能为电路的稳定运行提供保障。同时,当需要驱动多个负载时,合理选择驱动 IC 也是非常必要的。