第二十七课--Microduino与三级管的灵活应用/zh - 版本历史

Radiumray9@gmail.com：/* 设备 */

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‎设备

Pkj：/* 实验原理图 */

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‎实验原理图

Pkj：/* 实验原理图 */

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‎实验原理图

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‎实验原理图

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‎实验原理图

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 本教程介绍了三极管的基础知识，通过Microduino-Core的IO口驱动不同电压规格继电器的相关内容引入，加深我们对Microduino IO口的理解，为实际应用三极管电路打下基础。同时该教程也对zigbee模块CC2530的IO口进行了简单介绍。
 ==设备==
-*'''[[Microduino-Core]]'''
+*'''[[Microduino-Core/zh]]'''
 Microduino-Core 是以 Atmel ATmega328P为核心的8位单片机开发核心板，是一个开源的、与 Arduino UNO 兼容的控制器模块。
-*'''[[Microduino-USBTTL]]'''
+*'''[[Microduino-USBTTL/zh]]'''
 下载程序模块，可直接与 Microduino-Core 或者Microduino-Core+ 相连，让他们与计算机通讯。它的下载接口用的是MicUSB，这也是Microduino小巧的一部分。Microduino大小与一枚一元硬币差不多大。下载线与绝大多数智能手机usb数据线是一样的，方便实用。

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 参考：[[File: 328IOstatus.jpg|600px|center|thumb]]
        [[File: 2530resetStatus.jpg|600px|center|thumb]]
-由对比可知，Microduino的IO口复位期间以及复位后均处于高阻状态，上拉电阻未启用。CC2530在复位期间以及复位后的初始状态均为带上拉的输入。尽管上拉是若上拉，但是此上拉电阻拉出电流经三极管放大后依旧会使继电器接通（如果直接接一个NPN管），CC2530的编程只能改变复位后IO口的状态，复位期间的状态则完全由硬件决定。因此采用该电路CC2530模块可以在复位期间精确的控制12V继电器的状态。（备注：2530是3.3V供电。）
+由对比可知，Microduino的IO口复位期间以及复位后均处于高阻状态，上拉电阻未启用。CC2530在复位期间以及复位后的初始状态均为带上拉的输入。尽管上拉是弱上拉，但是此上拉电阻拉出电流经三极管放大后依旧会使继电器接通（如果直接接一个NPN管），CC2530的编程只能改变复位后IO口的状态，复位期间的状态则完全由硬件决定。因此采用该电路CC2530模块可以在复位期间精确的控制12V继电器的状态。（备注：2530是3.3V供电。）
 文档下载链接：http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf

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 由对比可知，Microduino的IO口复位期间以及复位后均处于高阻状态，上拉电阻未启用。CC2530在复位期间以及复位后的初始状态均为带上拉的输入。尽管上拉是若上拉，但是此上拉电阻拉出电流经三极管放大后依旧会使继电器接通（如果直接接一个NPN管），CC2530的编程只能改变复位后IO口的状态，复位期间的状态则完全由硬件决定。因此采用该电路CC2530模块可以在复位期间精确的控制12V继电器的状态。（备注：2530是3.3V供电。）
-文档下载：'''[[File:328.pdf]]'''
+文档下载链接：http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf
 文档下载：'''[[File:2530.pdf]]'''

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 参考：[[File: 328IOstatus.jpg|600px|center|thumb]]
        [[File: 2530resetStatus.jpg|600px|center|thumb]]
-由对比可知，Microduino的IO口复位期间以及复位后均处于高阻状态，上拉电阻未启用。CC2530在复位期间以及复位后的初始状态均为带上拉的输入。尽管上拉是若上拉，但是此上拉电阻拉出电流经三极管放大后依旧会使继电器接通（如果直接一个NPN管），CC2530的编程只能改变复位后IO口的状态，复位期间的状态则完全由硬件决定。因此采用该电路CC2530模块可以在复位期间精确的控制12V继电器的状态。（备注：2530是3.3V供电。）
+由对比可知，Microduino的IO口复位期间以及复位后均处于高阻状态，上拉电阻未启用。CC2530在复位期间以及复位后的初始状态均为带上拉的输入。尽管上拉是若上拉，但是此上拉电阻拉出电流经三极管放大后依旧会使继电器接通（如果直接接一个NPN管），CC2530的编程只能改变复位后IO口的状态，复位期间的状态则完全由硬件决定。因此采用该电路CC2530模块可以在复位期间精确的控制12V继电器的状态。（备注：2530是3.3V供电。）
 文档下载：'''[[File:328.pdf]]'''

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 '''为什么选择1K的电阻呢？'''
-因为对于NPN型的硅三极管来说，BE之间的导通压降为0.7V左右，当D2口输出低电平时，BE结没有电流流过，三极管处于截止状态，继电器自然而然的没有吸合。当D2输出高电平时，D2口的输出电压
+因为对于NPN型的硅三极管来说，BE之间的导通压降为0.7V左右，当D2口输出低电平时，BE结没有电流流过，三极管处于截止状态，继电器自然而然的没有吸合。当D2输出高电平时，D2口的输出电压接近于Microduino的电源电压5V，这5V的电压减去0.7V的BE结压降等于4.3V左右，那么8050的基级电流Ib=4.3V/1K=4.3mA，又因为8050的集电极电流Ic=β*Ib，普通的小功率三极管例如8050,8550,9014,9015,这些三级管的β值大概有100左右，这里我们保守估计，选择β=50计算，Ic=β*Ib=50*4.3mA=215mA。实测笔者手头5V继电器的线圈电阻为72欧姆，（12V继电器线圈的电阻实测为400欧姆）。那么5V继电器线圈两端的电压等于Ic*72=15.48V，该值已大于电源电压，所以可以反推出这时的三极管已经进入饱和状态。如果把这个1K的电阻换为470欧姆或是2K，对于驱动该继电器或是一些小型的蜂鸣器来说，基本没有什么区别。如果不接这个1K的限流电阻，那么8050的BE结（该BE结可以理解为一个PN结的二极管，二极管的伏安特性曲线在电压高于0.7V时电流会急剧上升）电流会很高，这可能会导致8050的烧毁或Microduino的IO口损坏。再退一步，即使什么也没损坏，那么Microduino输出高电平，而读取该点电压却读到低电平，属于设计缺陷。
 '''1N4148二级管有什么作用呢?'''
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 参考：[[File: 328IOstatus.jpg|600px|center|thumb]]
        [[File: 2530resetStatus.jpg|600px|center|thumb]]
-由对比可知，Microduino的IO口复位期间以及复位后均处于高阻状态，上拉电阻未启用。CC2530在复位期间以及复位后的初始状态均为带上拉的输入。尽管上拉是若上拉，但是此上拉电阻拉出电流经三极管放大后依旧会使继电器接通，CC2530的编程只能改变复位后IO口的状态，复位期间的状态则完全由硬件决定。因此采用该电路CC2530模块可以在复位期间精确的控制12V继电器的状态。（备注：2530是3.3V供电。）
+由对比可知，Microduino的IO口复位期间以及复位后均处于高阻状态，上拉电阻未启用。CC2530在复位期间以及复位后的初始状态均为带上拉的输入。尽管上拉是若上拉，但是此上拉电阻拉出电流经三极管放大后依旧会使继电器接通（如果直接一个NPN管），CC2530的编程只能改变复位后IO口的状态，复位期间的状态则完全由硬件决定。因此采用该电路CC2530模块可以在复位期间精确的控制12V继电器的状态。（备注：2530是3.3V供电。）
 文档下载：'''[[File:328.pdf]]'''

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 '''为什么选择1K的电阻呢？'''
-因为对于NPN型的硅三极管来说，BE之间的导通压降为0.7V左右，当D0口输出低电平时，BE结没有电流流过，三极管处于截止状态，继电器自然而然的没有吸合。当D0输出高电平时，D2口的输出电压
+因为对于NPN型的硅三极管来说，BE之间的导通压降为0.7V左右，当D2口输出低电平时，BE结没有电流流过，三极管处于截止状态，继电器自然而然的没有吸合。当D0输出高电平时，D2口的输出电压
 接近于Mircroduino的电源电压5V，这5V的电压减去0.7V的BE结压降等于4.3V左右，那么8050的基级电流Ib=4.3V/1K=4.3mA，又因为8050的集电极电流Ic=β*Ib，普通的小功率三极管例如8050,8550,9014,9015,这些三级管的β值大概有100左右，这里我们保守估计，选择β=50计算，Ic=β*Ib=50*4.3mA=215mA。实测笔者手头5V继电器的线圈电阻为72欧姆，（12V继电器线圈的电阻实测为400欧姆）。那么5V继电器线圈两端的电压等于Ic*72=15.48V，该值已大于电源电压，所以可以反推出这时的三极管已经进入饱和状态。如果把这个1K的电阻换为470欧姆或是2K，对于驱动该继电器或是一些小型的蜂鸣器来说，基本没有什么区别。如果不接这个1K的限流电阻，那么8050的BE结（该BE结可以理解为一个PN结的二极管，二极管的伏安特性曲线在电压高于0.7V时电流会急剧上升）电流会很高，这可能会导致8050的烧毁或Microduino的IO口损坏。再退一步，即使什么也没损坏，那么Microduino输出高电平，而读取该点电压却读到低电平，属于设计缺陷。

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 [[File: 5V npn.jpg|600px|center|thumb]]
 [[File: realConnTransistor.jpg|600px|center|thumb]]
-如果用Microduino驱动一个5V的继电器，应该不麻烦。选择Microduino的D0脚，接一个1K的电阻到8050的基级，按上图连接硬件即可。
+如果用Microduino驱动一个5V的继电器，应该不麻烦。选择Microduino的D2脚，接一个1K的电阻到8050的基级，按上图连接硬件即可。
 '''为什么选择1K的电阻呢？'''
-因为对于NPN型的硅三极管来说，BE之间的导通压降为0.7V左右，当D0口输出低电平时，BE结没有电流流过，三极管处于截止状态，继电器自然而然的没有吸合。当D0输出高电平时，D0口的输出电压
+因为对于NPN型的硅三极管来说，BE之间的导通压降为0.7V左右，当D0口输出低电平时，BE结没有电流流过，三极管处于截止状态，继电器自然而然的没有吸合。当D0输出高电平时，D2口的输出电压
 接近于Mircroduino的电源电压5V，这5V的电压减去0.7V的BE结压降等于4.3V左右，那么8050的基级电流Ib=4.3V/1K=4.3mA，又因为8050的集电极电流Ic=β*Ib，普通的小功率三极管例如8050,8550,9014,9015,这些三级管的β值大概有100左右，这里我们保守估计，选择β=50计算，Ic=β*Ib=50*4.3mA=215mA。实测笔者手头5V继电器的线圈电阻为72欧姆，（12V继电器线圈的电阻实测为400欧姆）。那么5V继电器线圈两端的电压等于Ic*72=15.48V，该值已大于电源电压，所以可以反推出这时的三极管已经进入饱和状态。如果把这个1K的电阻换为470欧姆或是2K，对于驱动该继电器或是一些小型的蜂鸣器来说，基本没有什么区别。如果不接这个1K的限流电阻，那么8050的BE结（该BE结可以理解为一个PN结的二极管，二极管的伏安特性曲线在电压高于0.7V时电流会急剧上升）电流会很高，这可能会导致8050的烧毁或Microduino的IO口损坏。再退一步，即使什么也没损坏，那么Microduino输出高电平，而读取该点电压却读到低电平，属于设计缺陷。

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 '''如果不接三极管，直接接继电器是否可行？'''
-不行。因为I=V/R=5/72=69.4mA, 该电流值已超过arduino官网提供IO口输出限流，参考：[[http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno]]。即使没有超过官网提供的电流值，加入三极管放大这一隔离依旧是一个很好设计方案，因为刚才提到的二极管并不是一个理想器件，当线圈关断时的自感电动势可能会对Microduino的IO口产生影响。
+不行。因为I=V/R=5/72=69.4mA, 该电流值已超过arduino官网提供IO口输出限流，参考：http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno  即使没有超过官网提供的电流值，加入三极管放大这一隔离依旧是一个很好设计方案，因为刚才提到的二极管并不是一个理想器件，当线圈关断时的自感电动势可能会对Microduino的IO口产生影响。
 '''驱动5V的继电器，一个8550是否可以搞定？'''