STC15W4K32S4单片机：外部驱动I/O口

1.典型晶体管控制电路

STC15W4K32S4单片机的I/O口引脚本身的驱动能力有限，如果需要驱动较大功率的器件，不能用I/O口线直接驱动大功率器件，而需要在引脚外部连接驱动电路进行输出驱动。如图2-14所示是常用的晶体管驱动方法，晶体管可选用9013或8050。若I/O口使用上拉驱动，可以接入电阻R₁，阻值一般为3～10kΩ。如果不采用上拉驱动，建议限流电阻R₂的阻值要大一些，或采用推挽输出模式驱动。

图2-14 晶体管驱动电路

2.典型发光二极管驱动电路

采用准双向口模式的内部上拉驱动时，以灌电流方式驱动发光二极管，如图2-15a所示。采用推挽输出驱动时，可以使用拉电流的方式驱动LED，如图2-15b所示。

在实际应用中，应尽量采用灌电流驱动方式，这样可以提高系统的负载能力和可靠性。特别要求供电线路比较简单时，才会采取拉电流驱动方式。

用I/O设计矩阵键盘扫描电路，每个I/O引脚均要加限流电阻。因为按键按下时，交叉的两个I/O瞬间短接在一起，若此时两个I/O口均输出低电平，而CMOS电路的两个输出引脚不能直接短接在一起。在按键扫描电路中，一个I/O口线为了读另一个口线的状态，必须先置“1”，才能读另一个引脚的状态。而单片机的弱上拉模式，在“0”变“1”电平时，会有两个时钟的强推挽输出电流，输出到另一个输出低电平的I/O口，这样有可能会造成I/O口损坏。因此，在按键扫描电路中，两侧应各串接一个限流电阻，在软件编程处理方面，不要出现按键两端的I/O口同时为低电平的情况。

图2-15 发光二极管驱动电路

a）灌电流驱动 b）拉电流驱动

3.混合电压供电互连方法

STC15单片机的典型工作电压为5V，也有的为3.3V。当5V单片机与3.3V低压器件连接时，为了防止低压器件承受不了5V电压，可将5V器件的I/O口设置成开漏配置，断开内部上拉电阻，并串接一个330Ω限流电阻与低压器件的I/O口相连接；在低压器件的I/O口上加一个10kΩ上拉电阻到3.3V电源，如图2-16所示。这样高电平时为3.3V，低电平时为0V，可以保证正常的输入、输出。

图2-16 5V器件与3.3V器件的I/O口互连电路(www.xing528.com)

4.上电复位时输出控制

STC单片机上电复位时，所有I/O口为弱上拉高电平输出。而在很多实际应用中，要求上电时某些端口应输出低电平，否则系统会误动作（例如，控制对象为电动机时，就可能发生电动机误动作）。为了解决这个问题，有以下3种解决办法：

1）通过硬件实现高、低电平的逻辑反转功能。如图2-14所示，在单片机复位后，端口输出高电平致VT1导通，使晶体管集电极输出低电平，实现了高、低电平转换。

2）STC单片机既有弱上拉输出模式，也有强推挽输出模式，可在单片机I/O口上串接一个下拉电阻，阻值选用1kΩ、2kΩ或3kΩ，如图2-17所示。此时，当单片机上电复位时，从I/O口输出高电平，由于内部连接是弱上拉方式，上拉能力有限；而外部下拉电阻较小，无法在I/O口输出高电平。因此，上电复位后，在该I/O口线上输出低电平。

3）设计接口电路采用I/O口输出低电平有效触发控制对象。如图2-18所示，单片机复位后，I/O口输出高电平，使VT1晶体管截止，集电极输出高电平，不会导致误动作。只有当程序控制I/O口输出低电平时，控制对象才会有效动作。

图2-17 下拉电阻方式控制输出低电平

图2-18 晶体管方式控制输出低电平

5.PWM输出状态控制

PWM是输出信号频率不变、脉冲宽度可调节的信号输出。当I/O口用作PWM时，需要使用强推挽或外部接强上拉输出，该I/O口的状态变化见表2-9。

表2-9 PWM应用时I/O口状态