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小议单片机如何驱动LED灯

上节的图中，LED与电阻串联，LED灯负极接到单片机IO，电阻另一引脚接VCC，编程后通过proteus仿真，可以得到想要的结果，没毛病？

但是，why? 有没有其他的连接方式，LED灯正极接单片机IO，负极串联电阻到GND，这样貌似也可以，可是实际应用中，这种方式得出的结果是：“靠！不灵” ，这里就引入新的问题——单片机的驱动能力！

这我想应该很好理解，人的忍耐度有限，何况是这小小的单片机？

请看下图的两种连接方式

第（1）种方式，单片机IO输粮仓机械出低电平时，LED灯亮，电流方形如图中的红色箭头;

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第（2）种方式，理想状态下是单片机输出高电平，点亮LED，电流方向如图箭头，可是理想虽丰满，现实很骨感，对于8051单片机，这种方式或许点不亮LED灯，这里就引入了此文要描述的问题——单片机IO驱动能力！

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二、驱动能力比了解的两个概念——灌电流和拉电流

1、灌电流：图中第（1）个连接方式中，单片机输出低电平时，电流方向由外部进入单片机，称为灌电流，电流由外部电源提供。

2、拉电流：图中第（2）个而非根据每一个病人的独特身体结构来量身定做连接方式中，单片机输出高电平时，电流方向由单片机输出到外部，称为拉电流，电流由单片机提供，我理解为“外部元件从单片机取电”。

了解这两个概念后，很有必要先来了解单片机IO口的内部结构，以80C51单片机P1口为例，如图：

姑且先关心图中的T和上拉电阻，为了更好理解，将T简化为开关来描述，如下图

（1）单片机输出0时，T闭合连接到GND，这时IO相当于接GND。

（2）单片机输出1时，T断开，这时VCC通过电阻R连接到IO。

于是前面的两种连接方式简化为下图

A、第（1）图为灌电流连接方式，T闭合时形成直流通路，LED满足电流的要求，LED灯亮，电流方向如图标识，I = VCC -Vled / R1 。

B、第（2）图为拉电流连接方式，T断开时，R、R2和D2串联，形成直流通路，I = VCC - Vled / R+R2 , R是单片机内部上拉电阻，阻值几百上千K，显而易见地，电流I就很小很小了，达不到点亮LED灯。

分析至此，也可能只是一厢情愿，灵不灵得看看关键的东西，datasheet，万恶的英文，如图：

（1）单片机输入低电平时，允许外部最大灌入电流15mA

（2）单片机8位端口同时输出低电平时，最大电流之和为 26mA

（3）所有IO同时输出低电平时，最大电流之和为71mA

可见，灌电流方式可接几个LED灯，就可以计算了，而单片机输出高电平时，如下图

什么 鬼，几乎没驱动能力，可见单片机内部上拉电阻得多大？

综上，建议设计电路时，在制作材料上先看datasheet，计算过驱动能力后，再去画电路图避免了拉伸与紧缩曲折在同1空间时更换不同实验附具的烦琐，再去编程，再去调试，问题应该不大了。

三、或许这是一种正确的LED灯连接方式

单片机驱动一两个LED灯可以胜任，当需要驱动多个时，必须外藏饰耳饰部加驱动，以提供外部电流需要的电流，常用的方式是外部电路加驱动芯片，74HC373，非门，三态门，BJT等均可，下面举例用三极管驱动LED灯的电路，如图。

单片机只控制三级管的通断，不需要提供驱动电流，输出高电平时三极管导通，形成直流通路，LED灯点亮;单片机输出低电平时，三极管截止，可理解为断路，LED灭。这样接多个LED，也没问题了。

然而，挣一份工资可没那么容易，是一枚从事医疗器械行业的苦逼工程师，近几年国家对产品注册进行了强制性，十分严格地控制，其中一道坎——EMC。

上图中的方式应用在产品中，系统上电时，LED灯闪了一下，这这…… 这可不是做实验，产品绝对不允许这种现象。究其原因，在上电瞬间，单片机IO输出不可能立即达到程序中初始化的值，另外电源的冲击，PCB板上其他信号的干扰等，引起三极管瞬间导通一下，LED灯就闪了一下;另外，对系统打ESD或EFT时，LED灯也被干亮了，结果是——不合格，最后更改如下图，解决问题

加入电容C，吸收尖峰电压，PASS……

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