LED在开发板上的设计应用

出处：面包板发布于：2020-02-27 15:27:33

LED(light-emitting diode)，即发光二极管，俗称 LED 小灯，它的种类很多，参数也不尽相同，我们板子上用的是普通的贴片发光二极管。这种二极管通常的正向导通电压是 1.8V到 2.2V 之间，工作电流一般在 1mA～20mA 之间。其中，当电流在 1mA～5mA 之间变化时，随着通过 LED 的电流越来越大，我们的肉眼会明显感觉到这个小灯越来越亮，而当电流从5mA～20mA 之间变化时，我们看到的发光二极管的亮度变化就不是太明显了。当电流超过20mA 时，LED 就会有烧坏的危险了，电流越大，烧坏的也就越快。所以我们在使用过程中应该特别注意它在电流参数上的设计要求。

那么下面我们来看一下这个发光二极管在开发板上的设计应用。首先来看图 2-3。

图 2-3 USB 接口电路
图 2-3 是我们开发板上的 USB 接口电路，通过 USB 线，电脑给我们的开发板供电和程序以及实现电脑和开发板之间的通信。从图上可以看出，USB 座共有 6 个接口，其中 2脚和 3 脚是数据通信引脚，1 脚和 4 脚是电源引脚，1 脚是 VCC 正电源，4 脚是 GND 即地线。5 脚和 6 脚是外壳，我们直接接到了 GND 上，大家可以观察一下开发板上的这个 USB座的 6 个引脚。
我们现在主要来看 1 脚 VCC 和 4 脚 GND。1 脚通过 F1（自恢复保险丝）接到右侧，在正常工作的情况下，保险丝可以直接看成导线，因此左右两边都是 USB 电源+5V，自恢复保险丝的作用是，当你后级电路哪个地方有发生短路的时候，保险丝会自动切断电路，保护开发板以及电脑的 USB 口，当电路正常后，保险丝会恢复畅通，正常工作。

右侧有 2 条支路，条是在+5V 和 GND 接了一个 470uF 的电容，电容是隔离直流的，所以这条支路是没有电流的，电容的作用，我们下节课再介绍，这节课我们主要看第二条支路。我们把第二条支路摘取出来就是如图 2-4 这个样子。

图 2-4 LED 小灯电路（一）
发光二极管是二极管中的一种，因此和普通二极管一样，这个二极管也有阴极和阳极，习惯上也称之为负极和正极。原理图里的 LED 画成这样方便在电路上观察，方向必须接对了才会有电流通过让 LED 小灯发光。刚才提到了我们接入的 VCC 电压是 5V，发光二极管自身压降大概是 2V，那么在右边 R34 这个电阻上承受的电压就是 3V。那么现在我们要求电流范围是 1~20mA 的话，就可以根据欧姆定律 R=U/I，把这个电阻的上限和下限值求出来。
U=3V，当电流是 1mA 的时候，电阻值是 3K；当电流是 20mA 的时候，电阻值是 150欧，也就是 R34 的取值范围是 150~3K 欧姆。这个电阻值大小的变化，直接可以限制整条通路的电流的大小，因此这个电阻我们通常称之为“限流电阻”。在图 2-3 中，我们用的电阻是1K，这条支路电流的大小，我想大家可以轻松计算出来了，而这个发光二极管在这里的作用，是作为电源指示灯的，使用 USB 线将开发板和电脑连起来，这个灯就会亮了。

同理，我们在板子后级开关控制的地方，又添加了一个 LED10 发光二极管，作用就是当我们打开开关时，这个二极管才会亮起，如图 2-5 所示。

图 2-5 USB 供电电路
大家注意，这里的开关虽然只有一个，但是是 2 路的，2 路开关并联能更好的确保给后级提供更大的电流。电容 C19 和 C10，都是隔离断开直流的，作用我们下节课介绍，这里大家可以忽略。

那么下面呢，我们把图 2-4 进行一下变化，把右侧的 GND 去掉，改成一个单片机的 IO口，如图 2-6 所示。

图 2-6 LED 小灯电路（二）
图 2-4 由于电源从正极到负极有电压差，并且电路是导通的，所以就会有电流通过，LED小灯因为有了电流通过，所以就会直接发光。我们把右侧的原 GND 处接到单片机 P0.0 引脚上，那么如果我们单片机输出一个低电平，也就是跟 GND 一样的 0V 电压，就可以让 LED小灯和图 2-4 一样发光了。
因为我们的单片机是可以编程控制的，我们可以让 P0.0 这个引脚输出一个高电平，就是跟 VCC 一样的 5V 电压，那么这个时候，左侧 VCC 电压和右侧的 P0.0 的电压是一致的，那就没有电压差，没有电压差就不会产生电流，没有电流 LED 小灯就不会亮，也就是会处于熄灭状态。下面，我们就用我们的编程软件来实现控制小灯的亮和灭。

关键词：LED

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