可靠的邏輯高電平I/O電路（輸入）

微控制器I/O端口線能承受的最大電壓不超過5V（不同微控制器有所區(qū)別），否則有可能燒壞I/O端口。本電路中，即使使用較大的電源電壓，分壓網(wǎng)絡(luò)也會(huì)送一個(gè)安全的（5V）邏輯電平給I/O端口。

2、基本輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)（輸入）

A.低電平有效網(wǎng)絡(luò)：如果P0端口是0，則開關(guān)閉合；

B.高電平有效網(wǎng)絡(luò)：如果P0端口是1，則開關(guān)閉合；

C.高電平有效網(wǎng)絡(luò)：如果P0端口是1，則開關(guān)閉合；

D.低電平有效網(wǎng)絡(luò)：如果P0端口是0，則開關(guān)閉合；

3、開關(guān)防抖和延時(shí)電路（輸入）

本電路有兩方面用途：用做開關(guān)防抖，可消除由于抖動(dòng)造成錯(cuò)誤的高/低狀態(tài)輸入；用作延時(shí)，當(dāng)開關(guān)按下后，控制器還可以兼顧到其它任務(wù)，555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，RC時(shí)間常數(shù)決定了延時(shí)時(shí)間。

4、輸入電壓調(diào)節(jié)電路（輸入）

如果某較高電壓源產(chǎn)生的開關(guān)信號(hào)超過了微控制器的安全電壓，微控制器可以通過穩(wěn)壓二極管將電壓穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)。本電路使用的是5.1V的穩(wěn)壓二極管。

5、低電平觸發(fā)電路（輸入）

微控制器無法將一些很微弱的電壓信號(hào)當(dāng)做高電平直接接收，利用本電路則可檢測這些微弱的電壓信號(hào)。電路使用了一個(gè)比較器，其參考電壓可由上面的分壓公式計(jì)算。

6、光線開關(guān)檢測電路（輸入）

無光照時(shí)，R1的電阻很大，使得P0處電位值接近零，微控制器將其當(dāng)做邏輯0接收；有光照時(shí)，R1電阻下降，且P0電壓升高（邏輯1）。可用作靈敏度檢驗(yàn)。

7、光照檢測電路（輸入）

光照檢測電路使用了光電晶體管，當(dāng)有光線時(shí)，晶體管中產(chǎn)生電流，這個(gè)裝置可用來檢測光敏度。采用施密特觸發(fā)器，可消除由于振蕩產(chǎn)生的錯(cuò)誤輸入信號(hào)。

8、太陽能電源電路（電源）

本電路采用太陽能電池給微控制器供電，每塊電池接受太陽光照產(chǎn)生0.5V電壓，串聯(lián)16快可獲得8V電壓，經(jīng)7805調(diào)壓器進(jìn)行降壓和穩(wěn)壓，電容器用來消除電源耦合。

9、感光檢測電路（輸入）

太陽能電池屬于光敏元件，其產(chǎn)生的電壓經(jīng)過LM324運(yùn)算放大器同相放大后，輸入到微控制器，此電路通常被用于光波通信接收器。

10、數(shù)字光強(qiáng)檢測電路（輸入）

電路使用AD0831模/數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測光強(qiáng)，轉(zhuǎn)換器的參考電壓為0.5V，等于一塊太陽能電池的最大輸出電壓。AD0831是8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，只需要使用3根線與微控制器相連。片選信號(hào)（CS）低電平有效，有效時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換過程。DO是數(shù)據(jù)線，CLK端口每觸發(fā)一次，DO端口就串行輸出一位數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換時(shí)，CLK端口必須先觸發(fā)一次，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，之后每觸發(fā)一次，產(chǎn)生一位數(shù)據(jù)。

11、霍爾效應(yīng)數(shù)字傳感器電路（輸入）

圖示為UGN3142霍爾效應(yīng)數(shù)字傳感器（帶施密特觸發(fā)器），當(dāng)檢測到給定的磁場強(qiáng)度時(shí)，輸出狀態(tài)發(fā)生改變，有很多不同種類的霍爾效應(yīng)傳感器，一些是線性的（輸出電壓與磁場呈線性關(guān)系），另一些具有類似觸發(fā)器的特征（必須用相反磁場來切換回原態(tài)）。

12、測溫電路（輸入）

電路使用AD0831模/數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測光強(qiáng)，將熱敏電阻分壓器送來的輸入電壓轉(zhuǎn)換成一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。溫度改變時(shí)，熱敏電阻的阻值改變。片選信號(hào)CS低電平有效，有效時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換過程，DO是數(shù)據(jù)線，CLK端口每觸發(fā)一次，DO端口就串行的輸出一位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換時(shí)，CLK端口必須先觸發(fā)一次，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，之后每觸發(fā)一次，產(chǎn)生一位數(shù)據(jù)。

13、溫度切換電路（輸入）

此電路采用LM324溫度傳感器，圖中由變阻器為比較器提供參考電壓，經(jīng)過校準(zhǔn)，當(dāng)LM324達(dá)到預(yù)設(shè)電壓/溫度值時(shí)，可切換狀態(tài)。

14、溫度測量電路（輸入）

此處采用A/D轉(zhuǎn)換將LM324送來的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后由微控制器以預(yù)定的速率采樣。

15、聲控開關(guān)檢測電路（輸入）

此電路采用LM324比較器集成電路，連接到動(dòng)圈式麥克風(fēng)或揚(yáng)聲器上。通過設(shè)置，當(dāng)達(dá)到所需聲音電平（由變阻器決定），輸出突變，送出高電平到微控制器。

16、最大吸收釋放電流（輸出）

典型的微控制器I/O端口線單個(gè)能吸收和釋放的電流值僅約20毫安（不同微控制器有所區(qū)別），如下圖所示，該電流足夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)普通的LED。當(dāng)P0端口為低電平時(shí)，上方的LED被點(diǎn)亮（電流穿過微控制器流入大地）。當(dāng)P0端口為高電平時(shí)，下方的LED被點(diǎn)亮（電流從微控制器的P1端口流出，經(jīng)過LED和電阻，流入大地）。

17、擴(kuò)大輸出吸收能力（輸出）

單個(gè)典型的微控制器I/O端口線在正常情況下，只能承受約20毫安電流（不同微控制器有所區(qū)別），該電流值足以驅(qū)動(dòng)一個(gè)普通的LED，但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)紅外LED時(shí)，需要的是100毫安甚至更大的電流，本電路利用一個(gè)反向緩沖器處理大的吸收電流，當(dāng)通過P0端口將它的輸入設(shè)為高電平時(shí)，它的輸出變?yōu)榈碗娖剑娏骶蜁?huì)通過它流入大地，另外，也可以使用集電極開路輸出的74HC05反相緩沖器，將多路輸出連接在一起。

18、雙極驅(qū)動(dòng)器電路（輸出）

雙極晶體管常用來接通或者斷開負(fù)載，在左邊的電路中，當(dāng)P0端口為高電平時(shí)，NPN型晶體管導(dǎo)通-C和E極間為低阻狀態(tài)。在右邊的電路中，當(dāng)P0端口為低電平時(shí)，PNP晶體管導(dǎo)通，微控制器I/O端口可以給雙極晶體管提供足夠的基極電流。選擇晶體管時(shí)，要注意電壓/電流等級(jí)是否與負(fù)載匹配。

19、MOS場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器（輸出）

MOS場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻值（毫歐級(jí)）要遠(yuǎn)小于雙極晶體管的導(dǎo)通電阻（10~100倍的毫歐），這意味著MOS場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器的壓降小，可以承受更大的電流。此外，它具有高輸入阻抗，幾乎不從微控制器的I/O吸收電流。有些MOS場效應(yīng)管可以承受60安培甚至更大的電流。而左邊的電路中，P0端口為高電平時(shí)，N溝道場效應(yīng)管導(dǎo)通；而在右邊的電路中，P0口為低電平時(shí)，P溝道的MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通。可以使用分離負(fù)載，在電路中有感性負(fù)載時(shí)，尤其值得推薦。

20、專用閃光電路（輸出）

通過編程可以實(shí)現(xiàn)燈和LED的閃爍，但是它會(huì)占用微控制器的時(shí)間和代碼存儲(chǔ)空間。所以可以選擇圖示的專用555閃光電路。555可以被設(shè)定在一個(gè)穩(wěn)定模式，控制燈按某個(gè)頻率閃爍，這個(gè)頻率由變阻器設(shè)定。當(dāng)P0端口為低電平時(shí)，閃光器不工作。

21、負(fù)載驅(qū)動(dòng)（輸出）

由低直流電壓控制動(dòng)作的固態(tài)繼電器，可被用來接通知和切斷120V的交流負(fù)載，除了本圖所示的類型外，還有許多其它類型的、不同構(gòu)造的固態(tài)繼電器，大多數(shù)都使用內(nèi)置光隔離電路，將數(shù)字邊與高壓邊隔離開。下圖中，P0端口為高電平時(shí)，正邏輯繼電器接通。

22、螺線管驅(qū)動(dòng)（輸出）

螺線管電磁裝置由螺線管（纏繞著磁芯的線圈）和一塊可移動(dòng)的鐵或銅塊組成。當(dāng)線圈內(nèi)有電流時(shí)，螺線管被磁化，吸引銜鐵朝它移動(dòng)。這種裝置可用做機(jī)械開關(guān)，液壓和氣壓螺旋管。閥門就是利用螺線管控制閥門的開啟和閉合。本電路中，使用了MOSFET驅(qū)動(dòng)，74HC07緩沖器（用來保護(hù)控制器和擴(kuò)大電路的驅(qū)動(dòng)力）為螺線管供電。二極管可以消除瞬變電壓。P0端口為高電平時(shí)，MOSFET導(dǎo)通，螺線管激活。

23、120V交流螺線管驅(qū)動(dòng)（輸出）

由低直流電壓控制動(dòng)作的固態(tài)繼電器，可用來被接通和切斷120V的交流負(fù)載。除了本圖所示的類型外，還有許多其它類型的、不同構(gòu)造的固態(tài)繼電器，大多數(shù)都使用內(nèi)置光隔離電路，將數(shù)字邊與高壓邊隔離開。下圖中，P0端口為高電平時(shí)，正邏輯繼電器接通。

24、繼電氣控制（低電流）（輸出）

當(dāng)P0端口為高電平時(shí)，雙極型NPN晶體管導(dǎo)通，電流流過繼電器線圈，繼電器發(fā)生動(dòng)作。二極管可消除繼電器線圈動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的高壓感應(yīng)尖峰。

25、繼電氣控制（大電流）（輸出）

在應(yīng)用大電流時(shí)，比如一個(gè)12V的繼電器，MOSFET晶體管要比雙極性晶體管更適合，本圖中，微控制器通過74HC07緩沖器驅(qū)動(dòng)N溝道MOSFET。二極管用來消除繼電器線圈動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的高壓感應(yīng)尖峰，P0端口為高電平時(shí)，MOSFET導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作。

26、直流電機(jī)控制（輸出）

P0端口為高電平時(shí)，MOSFET導(dǎo)通，使電流流過電機(jī)。緩沖器和二極管起到保護(hù)微控制器的作用，可消除電機(jī)產(chǎn)生瞬變感應(yīng)尖峰。通過脈寬調(diào)制PWM可控制電機(jī)的速度。100%占空比，50%占空比和25%占空比的波形，還有加速狀態(tài)的波形，均在圖中給出。

27、電機(jī)轉(zhuǎn)向控制（輸出）

由MOSFET組成的H型橋式電路可提供直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制，H橋形式電路可采取內(nèi)置的動(dòng)力制動(dòng)行為，更有效的控制電機(jī)。為了使電機(jī)固定在同一轉(zhuǎn)向，需將P0端口設(shè)為低電平，P1端口設(shè)為高低平。可用光隔離器取代緩沖器74HC07，達(dá)到更好的電氣隔離效果，將電路中的電機(jī)部分隔離開。

28、基本的伺服控制器（輸出）

本圖中，使用控制器控制一個(gè)電流值相對(duì)較小的伺服控制器，P0端口發(fā)送控制信息，間隔10毫秒，持續(xù)1毫秒的脈沖流，可驅(qū)動(dòng)伺服器的軸轉(zhuǎn)向極限。持續(xù)2毫秒的控制脈沖（間隔同前）可驅(qū)使伺服器的軸轉(zhuǎn)向相反的極限方向。介于兩者之間的任意持續(xù)時(shí)間，可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)向介于兩個(gè)極限方向之間的任意方向。當(dāng)脈沖消失后，伺服器回到原位。

29、帶有555定時(shí)器的優(yōu)化伺服控制器（輸出）

伺服器需要接收連續(xù)的、速度為10毫秒的脈沖來保持轉(zhuǎn)軸的位置。脈沖的持續(xù)時(shí)間決定了轉(zhuǎn)軸的位置。通常情況下，1毫秒和2毫秒分別使轉(zhuǎn)軸達(dá)到兩個(gè)極限位置。前面介紹的電路使用微控制器產(chǎn)生脈沖流，但是這樣會(huì)占用處理器的時(shí)間，如果微處理器正在處理其他任務(wù)，伺服器的動(dòng)作就無法被顧及到，采用專用555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖可以優(yōu)化電路，變阻器可用來設(shè)置脈沖的持續(xù)時(shí)間。

30、步進(jìn)電機(jī)控制（輸出）

圖示電路中，微控制器通過集電極開路TTL驅(qū)動(dòng)集成電路，控制一臺(tái)12V的步進(jìn)電機(jī)。圖中列出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的步進(jìn)順序。除本電路外，不少新型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路都帶有許多必要的附屬配件。

31、擴(kuò)音器音量驅(qū)動(dòng)（輸出）

本電路使用555作為音頻振蕩發(fā)生器。P0端口送一個(gè)高電平給555的引腳4（復(fù)位端），555會(huì)產(chǎn)生一串脈沖，頻率由RC電路決定。P0端口僅用作使能端，以便控制器可完成其他任務(wù)。數(shù)字變阻器可用來控制音調(diào)的高低。

32、4線8輸出（輸出）

本電路使用3-8線的74HCT138譯碼器。它由A0、A1、A2三根地址線選擇輸出端，其中A0是最低有效位，。E1端必須被置為高電平，以便譯碼器工作。例如，當(dāng)?shù)刂范藶?10時(shí)，輸出端2為低電平，E1端每觸發(fā)一次，輸出端2跟著變動(dòng)一次狀態(tài)（相反的狀態(tài)）。因此，通過設(shè)定正確的地址，可以將串行數(shù)據(jù)從任意期望的端口輸出。

33、數(shù)控增益電路（輸出）

本圖中，微控制器通過數(shù)字變阻器控制運(yùn)算放大器的增益。

責(zé)任編輯：haq