任务2.38位流水灯选编.doc

2.3 8位流水灯 Page1 Page14 任务三 8位流水灯 2.3.1 任务内容 流水灯在我们的日照生活中有着非常多的应用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都用到它的原理。本节的任务是把开发板上的8个发光二极管依次点亮。另外一IO口接外部电平，高电平时流水灯从左向右依次点亮，低电平时流水灯从右向左依次点亮。 2.3.2 知识准备 1、单片机IO的构造 在上一单元中发光二极管闪烁的实例中，I/O控制小灯闪烁，只需在Keil中对I/O写‘0’、和写‘1’就可以了，使用起来非常简单。但是在实际应用中如果不了解I/O的特点，设计的电路存在缺陷，I/O应用起来未必会得心应手。初学者不必深究I/O控制原理，但至少得弄明白几个基本的概念，这对后期学习高档单片机也很有帮助。在I/O构造电路中，有三极管（实际上是MOS管）、锁存器等，我们先来学习一下这两个基本器件的特点。 三极?? 在I/O构造电路中，有一个器件是MOS管，I/O能对外输出高低电平全依赖MOS管的导通与否。MOS管和三极管在外特性很相像，由于我们更熟悉三极管，所以这里讲解三极管。三极管是模拟电路和数字电路的基石。在模拟电路中，三极管主要用于放大弱信号。在数字电路中，三极管更多作为开关管来使用。 三极管的基本结构是两个反向联结的的PN接面，如图所示，有NPN和PNP两种组合。三个接出来的端点依次被称为发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。图中也显示了NPN和PNP三极管的电路符号，射极被特别标出，箭头由外指向内的是NPN，由内指向外的是PNP。 PNP三极管 NPN三极管 图2.3.1 PNP三极管和NPN三极管 NPN三极管电流由基极和集电极流入，发射极流出；而PNP三极管则相反，从发射极流进，从基极和集电极流出。不管是NPN三极管还是PNP三极管，都满足这样几个特性： = 1 \* GB3①：三个极之间的电流的关系为：流进的=流出的，即IB+IC=IE。 = 2 \* GB3 ②：Ic大小跟Ib有关：Ib为0，则Ic也为0；Ib从0开始增大，Ic也跟着增大，而且在这一过程中，Ic=βIb，其中β 为放大倍数，不同三极管β 不一样，从几十到几百倍；当Ic的值到了极限时，Ib再增大，Ic也不再跟着增大了。 = 3 \* GB3 ③：基极和发射极之间可以等效成一个二极管，要获得基极电流，基极电压要高于发射极电压0.6~0.7V，而且一旦导通之后，这个电压基本保持不变。 三极管本质上是一个以弱控强的器件，大家可以想象一下用一个阀门控制大坝匝门的情形。当阀门关闭时，大坝匝门也关闭，水流就不能从上游流到下游去，对应三极管，即没有IB，则也没有IC，这一区域称为“截止区”；转动阀门，大坝的匝门也跟着开启，阀门拧的圈数越多，匝门的开合度也越大，从上游到下游的水流也越大，对应三极管，则为Ic=β Ib，这一状态称为“放大区”；当大坝匝门完全开启，再拧阀门，匝门的开合度已经到了最大值，水流不能再增大了，对应三极管，即当Ic的值到了极限时，Ib再增大，Ic也不再跟着增大了，这一区域称之为“饱和区”。 下面结合图2.3.2的电路通过实验对三极管的三个区做一下测试。 （a）实验原理图 （b）在面包板上实验测数据 图2.3.2 三极管特性实现 电路讲究理论与实践的统一，说白了就是在学完理论后，只要有条件，一定要动手做实验，来验证理论的正确性，这样才会真正理解电路的特性。对于一些简单的实验，推荐使用如图2.3.2所示的面包板板来验证。 图中三极管型号为较为常用的直插中小功率NPN三极管8050，VCC=5V。基极限流电阻Rb,阻值10KΩ，，集电极电阻RC阻值510Ω。三极管的基极电压由3296电位器提供，通过旋转电位器，不断调整A点电位，让A点电位以0.2V的步进升高，从0V到5V，，然后用万用表测试A点、B点和C点电压，Ib=（Ua-Ub)/Rb，Ic=(VCC-Uc)/Rc，β=Ic/Ib。 表2.3.1 三极管实现数据表 Ua(V)Ub(V)URb（V）Ib(uA)Uc(V)URc(V)Ic(uA)β0.2030.2030050000.4010.4010050000.5980.5560.0420.5674.9840.01631.37255.30.8120.620.1922.5944.7220.2785452101.00