前言

數(shù)電和模電到底什么？單片機(jī)的IO口處理的是什么？硬件通訊是怎么來(lái)完成的？

這就是我們這里的內(nèi)容。

數(shù)字量

數(shù)字量，是一種布爾類(lèi)型，它只有兩種狀態(tài)——真假、高低、有無(wú)等等。

在電子設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們所“使用”的就是“高低”狀態(tài)，比如我們單片機(jī)所說(shuō)的高電平、低電平。

我們通過(guò)給三極管的基極高低電平，實(shí)現(xiàn)對(duì)三極管集電極和發(fā)射機(jī)的導(dǎo)通性控制，這就是一個(gè)應(yīng)用，這里我們以蜂鳴器模塊為例。

蜂鳴器模塊

蜂鳴器模塊是最為基礎(chǔ)的一個(gè)傳感器，分為有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器。

蜂鳴器的實(shí)質(zhì)跟揚(yáng)聲器差不多，一些線(xiàn)圈+磁鐵的方式，給線(xiàn)圈提供交流電，線(xiàn)圈在磁鐵的作用下帶動(dòng)薄膜震動(dòng)發(fā)出聲音。

有源蜂鳴器的內(nèi)部集成有震蕩電路，可以將直流電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娦盘?hào)從而發(fā)出聲音。

但是由于內(nèi)部的震蕩電路頻率是固定的，所以發(fā)出的聲音頻率是不可變，我們只能通過(guò)調(diào)節(jié)功率的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音大小的控制。

無(wú)源蜂鳴器的內(nèi)容沒(méi)有震蕩電路，我們需要使用交流電信號(hào)才能讓其發(fā)出聲音。

我們可以通過(guò)單片機(jī)的IO引腳產(chǎn)生指定頻率的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)、也可以借助一些時(shí)鐘芯片（比如NE555）來(lái)產(chǎn)生周期性的變化電流來(lái)驅(qū)動(dòng)。

通過(guò)頻率的不同，發(fā)出的聲音也是不同的，這也就是那些midi音樂(lè)的原理。

蜂鳴器模塊由三根引腳，分別是VCC、GND兩個(gè)供電引腳和IO信號(hào)引腳構(gòu)成。

單片機(jī)的IO口不可以直接驅(qū)動(dòng)，一是單片機(jī)的IO驅(qū)動(dòng)電流不夠可能無(wú)法發(fā)聲（功率不足、音量過(guò)低），二是蜂鳴器的線(xiàn)圈會(huì)通過(guò)IO對(duì)單片機(jī)內(nèi)部造成傷害。

所以這個(gè)時(shí)候我們需要來(lái)設(shè)計(jì)以一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。

三極管的三個(gè)極分別是基極、集電極、發(fā)射極，通過(guò)三極管分為NPN和PNP兩種。

我們將單片機(jī)的IO引腳接在三極管的基極（閥門(mén)），將蜂鳴器和三極管的集電極、發(fā)射機(jī)極連接。

單片機(jī)IO來(lái)控制基極、基極控制集電極和發(fā)射機(jī)是否導(dǎo)通、最終實(shí)現(xiàn)蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。

這是使用S8050三極管實(shí)現(xiàn)的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路。S8050是一款小功率NPN型硅管，集電極-基極(Vcbo)電壓最大可為40V，集電極電流為(Ic)0.5A。

IO在三極管施加高電平、控制三極管的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，VCC經(jīng)過(guò)蜂鳴器、經(jīng)過(guò)三極管的集電極和發(fā)射極、流向GND形成閉路（閉合的電路），蜂鳴器發(fā)出聲音。

這也是最基礎(chǔ)一個(gè)正邏輯、共陽(yáng)性驅(qū)動(dòng)電路。

根據(jù)三極管電壓、電流的范圍，我們可以將這個(gè)電路應(yīng)用在更多的方面。

比如驅(qū)動(dòng)一個(gè)功率大一點(diǎn)的LED、驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電機(jī)等等，這一類(lèi)屬于是數(shù)字輸出型、高電平觸發(fā)型傳感器驅(qū)動(dòng)電路。

如果蜂鳴器是有源蜂鳴器，那么通過(guò)高低電平即可實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的狀態(tài)——“響和不響”；

如果蜂鳴器是無(wú)源蜂鳴器，我們?cè)诨鶚O（IO引腳）施加頻率脈沖信號(hào)時(shí)，根據(jù)三極管的特性，蜂鳴器會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的聲音。

這是一種高電平觸發(fā)的傳感器，那么有沒(méi)有低電平觸發(fā)的呢？

有的，大家可以在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上增加一個(gè)“反相電路”，又或者是使用PNP三極管即可實(shí)現(xiàn)。

但是低電平觸發(fā)的傳感器，需要在特定的場(chǎng)景下才能進(jìn)行使用。

單片機(jī)IO的模式有以下幾種：

• 上拉模式：通過(guò)上拉電阻使引腳默認(rèn)處于高電平。
• 下拉模式：通過(guò)下拉電阻使引腳默認(rèn)處于低電平。
• 浮空模式：即引腳高低電平不明，默認(rèn)可能處于高電平，也可能處于低電平。

當(dāng)然還有推挽和開(kāi)漏，這部分內(nèi)容我們后期解鎖。

很多單片機(jī)在使用的時(shí)候如果沒(méi)有對(duì)相關(guān)引腳進(jìn)行初始化，那么這個(gè)引腳將處于浮空模式，不知道它是高還是低。

現(xiàn)在很多單片機(jī)內(nèi)部集成了處理默認(rèn)是低電平模式，當(dāng)然你也可以配置寄存器實(shí)現(xiàn)默認(rèn)是高電平電路設(shè)計(jì)。

如果你現(xiàn)在的蜂鳴器模塊是低電平觸發(fā)的，那么在你還沒(méi)有上傳程序的時(shí)候?qū)?huì)一直發(fā)聲。

我們默認(rèn)了真、高、有是一類(lèi)，默認(rèn)了假、低、無(wú)是一類(lèi)，這也就是所說(shuō)的正邏輯。

而低電平發(fā)出聲音、高電平不發(fā)出聲音，這屬于是負(fù)邏輯。

對(duì)于我們的很多時(shí)候的設(shè)計(jì)，會(huì)有不同的影響。