单片机常用电路3-按键检测、LED驱动电路

在单片机入门学习中，最简单、最常见的两种入门元器件大概就是按键和LED了，围绕按键和LED可以基本上把单片机的功能学很多，例如按键可以用来学习单片机的端口输入功能、端口外部中断功能、定时/计数器的计数功能等等；而LED可以用来学习单片机的端口输出功能，定时/计数器的定时功能、PWM功能，位操作功能，电压比较器功能，以及单片机多种操作控制、流程指示等功能。

现在我们就来简单了解一下按键检测和LED驱动电路。

1、按键检测电路

图1是按键检测电路。该电路图包含两种电路：

图1 按键检测电路

一种是连接按键的单片机端口在按键未按下时，处于低电平状态，当按键按下后，单片机端口变为高电平，也就是说，当单片机端口检测到端口电平由低电平变为高电平后，可以判断为按键按下。

另一种是连接按键的单片机端口在按键未按下时，处于高电平状态，当按键按下后，单片机端口变为低电平，也就是说，当单片机端口检测到端口电平由高电平变为低电平后，可以判断为按键按下。

这种按键检测电路的缺点是没有防抖动功能，所以要实现消抖功能，必须通过单片机软件编程实现。

另外，电路中的电阻的作用是为了保护端口，避免电源直接连到单片机端口导致的烧毁端口情况发生。

2、带消抖功能的按键检测电路

图2是带消抖功能的按键检测电路，同样的，带消抖功能的按键检测电路也分为按键平时处于高电平还是低电平两种。我们以按键未按下时处于高电平，按下后处于低电平为例来了解一下电路原理。

图2 硬件消抖电路

当按键断开时，电源电压通过电阻对电容充电，电容上的电压与电源电压相等，当按键按下时，由于按键内阻很小，电容通过按键迅速放电，按键两端电压迅速降到接近0V，单片机输入端为低电平，在按键按下时，由于抖动导致按键会短时断开，电源电压经电阻对电容充电，由于电阻的阻值较大，短时间内电容充电量很少，所以电容两端电压基本不变，单片机输入端的电平也基本保持不变，从而保证了按键抖动时仍可以使单片机输入端保持稳定的低电平信号。

这种硬件消抖电路需要根据实际情况选择R和C的值，具体请参考我在头条里的文章《基于proteus的51单片机开发实例（7）--按键的检测》。

3、简单的LED驱动电路

图3是一种简单的LED驱动电路。这两个电路一个是LED发光时，电流经过LED流到单片机端口，俗称“灌电流”驱动LED，另一种是LED发光时，电流经过单片机端口流到地，俗称“拉电流”驱动LED。

图3 LED驱动电路

这种电路的缺点是：单片机的驱动能力有限，一般单片机端口驱动电流能力在10mA以下，并且单片机总的驱动电流一般不超过100mA。所以当单片机电路中电路模块较多时，可能会导致驱动能力不足，因此这种方式只适合在学习和实验时，不适合用在单片机产品中。

4、通用LED驱动电路

图4，图5是常用的LED驱动电路。在这两个电路中，单片机端口实际上相当于开关的功能，当单片机输出高（或者低）电平时，LED点亮（或者熄灭）；当单片机输出低（或者高）电平时，LED熄灭（或者点亮），驱动LED发光所需的电流由三极管提供，单片机端口只负责控制三极管的导通或者截止就可以了。

图4 LED驱动电路1

图5 LED驱动电路2

5、LED驱动芯片

现在有很多专用的LED驱动芯片，可以直接驱动多路LED，至于LED驱动芯片的电路，每种芯片有各自特点，这里就不多说了。

华维实战小项目：教你如何用51单片机驱动步进电机

前言

步进电机是一种无刷电机，可将电脉冲转换为机械旋转。顾名思义，它根据输入脉冲逐步旋转，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件。

步进电机相比其他电机来说，一般具有5个比较明显的特征：

第一，可实现精细，正确的定位

第二，可通过脉冲信号简单控制

第三，体积小型，高转矩

第四，可自行保持停止位置

第五，可进行大惯性负载

广泛应用于工业、医疗、消费电子应用。简而言之，用于任何需要精确旋转或定位对象的地方。

在单片机领域应用比较广泛，在此和大家分享一个小项目。

-操作

步进电机内部线圈原理图：

步进电机通常具有多个励磁线圈（相）和一个带齿转子。电机的步长由相数和转子上的齿数决定。步长是转子一步的角位移。比如一个步进电机有 4 相 50 个齿，则转一圈需要 50×4=200 步。因此步距角为 360/200=1.8°。

本次使用的步进电机有 4 极和一个 1/64 减速齿轮机构，用于增加扭矩。电机的步距角为 5.64°。但在考虑减速齿轮，输出轴的步距角为5.64/64°。

电路原理图：

将步进电机按照电路图连接到 8051 的P1.0、P1.1、P1.2 和 P1.3 引脚分别用于控制步进电机的 A1、A2、A3 和 A4 相。ULN2003 用于驱动步进电机的各个相位。

ULN2003 是一种达林顿晶体管阵列，用于驱动继电器和电机等大电流负载。ULN2003 有 8 个单独的通道，每个通道的容量为 1A，通道可以并联以增加电流容量。每个通道都配有单独的续流二极管，通道通过提供逻辑低电平来激活。例如，我们将 ULN2003 的引脚 1 设为低电平，则步进电机的 A1 接通。

程序设计