无论用户使用哪种类型的单片机系统,总要涉及到单片机输出电路。单片机输出电路是将单片机送出的弱电控制信号进行放大、转换到输出设备需要的信号,以驱动电机、电磁阀、继电器和功率管等被控制设备的执行元件,才能在实际控制系统中使用。提出了几种常用的单片机输出电路并进行了分析。
《MCS-51单片机输出电路的选择与应用》
单片机在现代电子系统中的应用广泛，其中，MCS-51单片机因其性能稳定、性价比高而受到青睐。然而，无论何种类型的单片机，其输出电路的设计至关重要，因为它负责将单片机的弱电控制信号转换为能够驱动实际执行元件的强电信号。本文主要讨论了几种常见的MCS-51单片机输出电路，并对其进行了深入分析。
1. 低电平动作的输出电路
这类电路中，单片机的输出脚在常态下呈现逻辑“1”，负载未通电。当输出脚变为逻辑“0”时，负载接收到信号。例如，直接驱动LED时，单片机输出“1”时LED熄灭，输出“0”时LED亮起。如果需要驱动大电流的直流负载，可以通过晶体管进行放大。如图2所示，两个晶体管TR1和TR2在单片机输出“0”时导通，负载通电。此外，继电器驱动电路（图3）在保护单片机不受负载故障影响方面具有优势，因为负载的通断由继电器的触点控制。固态继电器（SSR）驱动电路（图4）则通过光耦合器实现单片机与负载之间的电气隔离，即使负载出现问题，也能保护单片机不受损害。
2. 高电平动作的输出电路
在高电平动作的电路中，单片机的输出引脚在常态下为逻辑“0”，负载不通电。MCS-51单片机的高电平输出内阻极高，不适于直接驱动负载。对于LED驱动，需要晶体管或反向器进行电流放大（图5）。驱动直流负载时，可以采用达林顿管组成的电路（图6），或者使用ULN2003A或ULN2803A这样的集成晶体管阵列，它们能轻松驱动0.5A以下的负载。
3. 光电耦合输出电路
光电耦合器在输出电路中起到隔离和信号传输的作用。如图7所示，它能传递开关信号或线性信号，尤其适用于需要隔绝单片机与外部设备的场合，以保护单片机免受外部干扰。
总结来说，MCS-51单片机的输出电路设计需根据负载特性和系统需求来选择，确保弱电信号能够有效地转换为执行元件所需的控制信号。低电平和高电平动作电路各有优缺点，光电耦合电路则提供了电气隔离和信号传输的解决方案。在实际应用中，应综合考虑系统的安全、可靠性和效率，合理选择和设计输出电路。
