單片機驅(qū)動能力不足的提高方法

單片機驅(qū)動能力不足的提高方法

單片機的GPIO口驅(qū)動能力有限，不能直接驅(qū)動較大功率的負載，如果負載的功率較大必須要考慮采用驅(qū)動功率器件的方式，比如說三極管、MOS管以及其他的專用驅(qū)動芯片。下面結(jié)合幾個典型的例子來介紹以下如何提高單片機的驅(qū)動能力。

1 使用三極管提高驅(qū)動能力

單片機采用何種方式提高驅(qū)動能力，主要取決于被控負載。比如說蜂鳴器、繼電器這種類型的負載，一般會通過三極管來驅(qū)動，單片機控制三極管即可。以通用型的繼電器為例，假設(shè)5V繼電器的線圈所需的工作電流為80mA，那肯定不能通過單片機直接驅(qū)動，而三極管就是一個很好的選擇。

單片機與三極管的基極連接，只需要通過高低電平信號即可實現(xiàn)繼電器的驅(qū)動，驅(qū)動電流由VCC提供，三極管提供回路。由此實現(xiàn)了單片機驅(qū)動大功率負載的目的。

2 使用專用IC提高驅(qū)動能力

電機是功率比較大的負載，都是通過專用的驅(qū)動IC來驅(qū)動的，單片機控制專用IC。以微型直流電機為例。電機通過專用驅(qū)動芯片RZ7899來驅(qū)動，單片機和RZ7899連接，單片機的控制信號經(jīng)專用IC后驅(qū)動電機，實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)動、調(diào)速等功能。

3 驅(qū)動小功率，但是數(shù)量多的負載

這類比較典型的應(yīng)用就是流水燈或者是點陣LED屏。單片機的GPIO口數(shù)量和驅(qū)動能力都有限，需要通過擴展IC來實現(xiàn)，這類常用的IC有74HC595、74HC164、74HC138等。

單片機的輸出驅(qū)動能力有多大

單片機輸出驅(qū)動分為高電平驅(qū)動和低電平驅(qū)動兩種方式，所謂高電平驅(qū)動，就是端口輸出高電平時的驅(qū)動能力，所謂低電平驅(qū)動，就是端口輸出低電平時的驅(qū)動能力，當(dāng)單片機輸出高電平時，其驅(qū)動能力實際上是端口的上拉電阻來驅(qū)動的，實際測試表明，51單片機的上拉電阻的阻值在330K左右，也就是說如果高電平驅(qū)動，本質(zhì)上就是330K的上拉電阻來提供電流的，當(dāng)然該電流是非常小的，小的甚至連發(fā)光二極管也難以點亮，如果要保證LED正常發(fā)光，必須要外接一個1K左右的上拉電阻，如果是一個led還好，要是10個、20個led的話，就要接10個、20個1K的上拉電阻，接電阻的本身是可以的，問題是接了上拉電阻以后，每當(dāng)端口變?yōu)榈碗娖?的時候，那么就有10個、20個上拉電阻被無用的導(dǎo)通，假設(shè)每個電阻的電流為5mA計算，20個電阻就是100mA，這將造成電源效率的嚴重下降，導(dǎo)致發(fā)熱，紋波增大，以至于造成單片機工作不穩(wěn)，因此很少有采用高電平直接驅(qū)動led的，高電平驅(qū)動led實際上就是共陰。

低電平驅(qū)動就不同了，端口為低電平0時，端口內(nèi)部的開關(guān)管導(dǎo)通，可以驅(qū)動高達30多毫安的驅(qū)動電流，可以直接驅(qū)動led等負載，當(dāng)端口為低電平0時，盡管內(nèi)部的上拉電阻也是消耗電流的，但是由于內(nèi)部的上拉電阻很大，有330K，因此消耗電流極小，基本上不會影響電源效率，不會造成無用功的大量消耗。

因此51單片機是不能用高電平直接驅(qū)動led的，只能用低電平直接驅(qū)動led，即只能用共陽數(shù)碼管，而不能直接用共陰數(shù)碼管。