晶体管的开关特性在数字电路中最常见的应用有两种：一种是控制应用，另一种是驱动应用。 所谓控制的介绍如图3-7。 我们可以通过单片机控制三极管的基极来间接控制后面小灯的亮灭。 用法基本上大家都熟悉了。 另一个控制是不同电压之间的转换控制。 例如，我们的微控制器是5V系统。 现在需要连接到 12V 系统。 如果IO直接接12V电压的话，会烧坏单片机，所以我们加了一个三极管。 三极管的工作电压高于单片机的IO口电压。 使用5V IO口控制12V电路，如图3-8所示。
图3-8 晶体管实现电压转换
图3-8中，当IO口输出5V高电平时，三极管导通，OUT输出0V低电平。 当IO口输出低电平时，三极管截止，OUT由于上拉电阻R2的作用输出12V。 高电平，从而实现低电压控制高电压的工作原理。
所谓驱动力主要是指电流输出能力。 我们来看看图3-9中两种电路的比较。
图3-9 LED小灯控制方式对比
图3-9中上方的LED灯和我们第二课讲的LED灯是一样的。 当IO口为高电平时，小灯熄灭。 当IO口为低电平时，小灯亮。 下面的电路怎么样？ 按照这个推理，当IO口为高电平时，电流应该流过，点亮小灯，但实际上并没有那么简单。
单片机主要是控制装置，具有做出大事的特点。 就像杠杆必须有支点一样，想要支撑整个地球，就必须有一个有力量的支点。 单片机的IO口可以输出高电平，但其输出电流非常有限。 普通IO口输出高电平时，电流大概只有几十到几百uA，不到1mA，所以无法点亮。 打开这个小LED灯或者亮度很低。 这时，如果我们想让LED高电平点亮，可以用三极管来处理。 我们板上的三极管型号可以通过500mA的电流。 有些晶体管通过的电流较大，如图3-10所示。
图3-10 晶体管驱动LED小灯
图3-10中，当IO口为高电平时，三极管导通。 由于三极管的电流放大作用，c极电流可达mA以上，LED小灯即可成功点亮。
虽然我们用IO口的低电平直接点亮LED，但是如果单片机的IO口作为低电平的话，输入电流能很大吗？ 我想大家都能猜到这一点，但当然不能。 不同型号的单片机IO口的电流承受能力并不完全相同。 至于STC89C52，官方手册第81页有电气特性的介绍。 整个单片机的工作电流不应超过50mA，单个IO口的总电流不应超过6mA。 尽管一些增强型51 IO端口可以承受更大的电流，高达25mA，但它们仍然受到50mA总电流的限制。 接下来我们看一下8个LED小灯部分的电路图，如图3-11所示。
图3-11 LED电路图（一）
这里我们需要学习一个关于看电路图的知识点。 电路图右侧 LED 下侧的所有线路最终都连接到一根粗黑线。 请注意，这个地方实际上并不是完全连接在一起的，而是一种总线绘制方法。 画出这样的线之后，就说明这是一个总线结构。 所有具有相同名称的节点都一一对应地连接在一起，而其他具有不同名称的节点则不连接在一起。 比如左边的DB0和右边最右边的LED2小灯下的DB0连接在一起，但不与DB1等其他线连接。
那么我们来看看图3-11中现在需要解释的部分，如图3-12所示。
图3-12 LED电路图（二）
现在我们通过3-12中的电路图来计算一下。 5V的电压减去LED本身的压降，再减去晶体管e和c之间的压降。 限流电阻为330欧姆，那么每支路的电压电流约为8mA，因此如果8个LED全部同时点亮，则总电流为64mA。 这样的话，如果直接连接到单片机的IO口上，单片机肯定承受不了。 即使短时间能承受，时间长了就会不稳定，甚至导致单片机烧毁。
有同学会提出可以加大限流电阻来减小这个电流。 例如改为1K，电流将小于3mA，8路总电流约为20mA。 首先，减小电流会导致LED小灯的亮度变暗。 小灯的亮度可能关系不大，但是因为我们把数码管连接到了同一个电路上，所以后面我们会讲数码管，动态显示。 如果数码管不够亮的话，视觉效果会很差，所以降低电流的方法并不可取。 其次，对于单片机来说，它主要起到控制作用，电流输入输出能力比较弱。 P0的8个口的总电流也是有限的，所以如果连接一两个小LED灯进行观察的话，勉强可以直接用单片机的IO口来连接，但从实际工程的角度来看，不建议将多个小灯直接连接到IO口。 那么如果我们想用一个单片机来控制多个LED小灯该怎么办呢？
除了晶体管之外，其实还有一些驱动IC。 这些驱动器 IC 可用作微控制器的缓冲器。 它们只是电流驱动缓冲器，没有任何逻辑控制作用。 比如我们板子上使用的74HC245芯片，在逻辑上它并没有起到任何其他作用，它只是作为电流缓冲器使用。 通过查看它的数据表我们可以看出，74HC245稳定工作在70mA是没有问题的，这个电流比单片机的8个IO口大很多，所以我们可以把它连接在小灯和大灯之间IO口作为缓冲区，如图3-13所示。
图3-13 74HC245功能框图
我们从图3-13来分析。 VCC和GND就不用说了，细心的同学会发现这里多了一个0.1uF的去耦电容。
74HC245是双向缓冲器。 引脚 1 DIR 是方向引脚。 当该引脚接高电平时，右侧所有B数字的电压等于左侧A数字对应的电压。 例如，如果A1为高电平，则B1为高电平，A2为低电平，B2为低电平，依此类推。 如果DIR引脚接低电平，效果是左边A数字的电压将等于右边B数字对应的电压。 因为我们这里的控制端连接的是左侧的P0口，所以我们要求B与A的状态相等，所以我们直接将1脚接5V电源，即高电平。 图3-13中还有一排电阻R10至R17，它们是上拉电阻。 稍后我们会介绍这个电阻的用途。
还有最后一个使能引脚，引脚 19，OE，称为输出使能。 该引脚上方有一条横线，表示低电平有效。 当连接到低电平时，74HC245将起到如上所述的双向功能。 至于缓冲器的功能，如果OE接高电平，无论DIR怎么接，A、B引脚都没有关系，即无法实现74HC245功能。
从下图3-14可以看出，单片机的P0口与74HC245的A端直接相连。 这里，有同学有一个疑问，就是我们在电源VCC中添加了晶体管驱动器，为什么还需要添加245驱动芯片。 这里大家需要明白一个道理。 电路上，从正极经过器件到地，首先要有电流才能正常工作。 如果电路中任何一点断开，都不会产生电流，器件也不会参与工作。 其次，就像水流一样，现在的水管从电源正极到负极的粗细必须符合要求。 如果任何位置的管道太细，都会出现瓶颈效应。 整个路径中的电流会在细管中受到限制和减少，因此在电路路径的每个位置上，都必须保证通道足够光滑。 这个74HC245的作用就是消除单片机的IO瓶颈。
图 3-14 单片机与 74HC245 的连接
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