前言

數電和模電到底什么？單片機的IO口處理的是什么？硬件通訊是怎么來完成的？

這就是我們這里的內容。

數字量

數字量，是一種布爾類型，它只有兩種狀態——真假、高低、有無等等。

在電子設計當中，我們所“使用”的就是“高低”狀態，比如我們單片機所說的高電平、低電平。

我們通過給三極管的基極高低電平，實現對三極管集電極和發射機的導通性控制，這就是一個應用，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的一個傳感器，分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。

蜂鳴器的實質跟揚聲器差不多，一些線圈+磁鐵的方式，給線圈提供交流電，線圈在磁鐵的作用下帶動薄膜震動發出聲音。

有源蜂鳴器的內部集成有震蕩電路，可以將直流電信號轉變為交流電信號從而發出聲音。

但是由于內部的震蕩電路頻率是固定的，所以發出的聲音頻率是不可變，我們只能通過調節功率的大小實現對聲音大小的控制。

無源蜂鳴器的內容沒有震蕩電路，我們需要使用交流電信號才能讓其發出聲音。

我們可以通過單片機的IO引腳產生指定頻率的信號來驅動、也可以借助一些時鐘芯片（比如NE555）來產生周期性的變化電流來驅動。

通過頻率的不同，發出的聲音也是不同的，這也就是那些midi音樂的原理。

蜂鳴器模塊由三根引腳，分別是VCC、GND兩個供電引腳和IO信號引腳構成。

單片機的IO口不可以直接驅動，一是單片機的IO驅動電流不夠可能無法發聲（功率不足、音量過低），二是蜂鳴器的線圈會通過IO對單片機內部造成傷害。

所以這個時候我們需要來設計以一個驅動電路來實現控制。

三極管的三個極分別是基極、集電極、發射極，通過三極管分為NPN和PNP兩種。

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

單片機IO來控制基極、基極控制集電極和發射機是否導通、最終實現蜂鳴器驅動電路的設計。

這是使用S8050三極管實現的蜂鳴器驅動電路。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射極導通，VCC經過蜂鳴器、經過三極管的集電極和發射極、流向GND形成閉路（閉合的電路），蜂鳴器發出聲音。

這也是最基礎一個正邏輯、共陽性驅動電路。

根據三極管電壓、電流的范圍，我們可以將這個電路應用在更多的方面。

比如驅動一個功率大一點的LED、驅動一個直流電機等等，這一類屬于是數字輸出型、高電平觸發型傳感器驅動電路。

如果蜂鳴器是有源蜂鳴器，那么通過高低電平即可實現蜂鳴器的狀態——“響和不響”；

如果蜂鳴器是無源蜂鳴器，我們在基極（IO引腳）施加頻率脈沖信號時，根據三極管的特性，蜂鳴器會產生相應頻率的聲音。

這是一種高電平觸發的傳感器，那么有沒有低電平觸發的呢？

有的，大家可以在這個電路的基礎上增加一個“反相電路”，又或者是使用PNP三極管即可實現。

但是低電平觸發的傳感器，需要在特定的場景下才能進行使用。

單片機IO的模式有以下幾種：

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

當然還有推挽和開漏，這部分內容我們后期解鎖。

很多單片機在使用的時候如果沒有對相關引腳進行初始化，那么這個引腳將處于浮空模式，不知道它是高還是低。

現在很多單片機內部集成了處理默認是低電平模式，當然你也可以配置寄存器實現默認是高電平電路設計。

如果你現在的蜂鳴器模塊是低電平觸發的，那么在你還沒有上傳程序的時候將會一直發聲。

我們默認了真、高、有是一類，默認了假、低、無是一類，這也就是所說的正邏輯。

而低電平發出聲音、高電平不發出聲音，這屬于是負邏輯。

對于我們的很多時候的設計，會有不同的影響。