3.6 元器件插曲之四：三端稳压与单片机系统电源

3.6.1 三端稳压基础知识

稳压，也就要在负载等条件改变时尽量稳定、稳住电源的输出电压，使电路中的用电器不受影响。许多电子电路中都使用集成电路稳压器（IC regulator，代表电路符号 ）对电源进行稳压。

集成电路稳压器按管脚的多少可分为三端固定式、三端可调式、多端可调式等。其中以三端式集成电路稳压器（简称三端稳压）最为常用。如图3-16所示为78系列三端稳压的外观及管脚排布，该系列三端稳压可提供最大1A的电流，在大电流流过时发热量较大，所以在使用时通常都在器件背面安装散热器。

78系列三端稳压共有10个型号的器件（其管脚排布相同，见图3-16）：7805、7806、7808、7809、7810、7812、7815、7818、7820、7824。每个型号后两位数字表示器件的稳压值，比如图3-17所示的三端稳压基本应用电路，在220V AC经过变压器降压、整流全桥整流、电容滤波之后，输入到7805的IN端，从其OUT端输出的信号就形成稳定的5V直流电压（5V DC）。即便输入电压（市电）或负载电流在一定范围内变化，三端稳压总能将输出电压维持在5V DC。电容C1、C3起到储能、滤波的作用，电容C2、C4容量较小，可对高频噪音进行滤波。

三端稳压的输入电压一般要高于其稳压值3V以上才有比较好的效果，但是不应该超过35V。对于如图3-17所示的7805，输入端IN的输入电压范围为8～35V。如果没有特殊原因，一般可取次级电压与稳压值相等或略高的变压器，比如图3-18中变压器的次级为6V AC。

3.6.2 单片机系统电源方案一：自制直流稳压电源

AT89S51单片机的VCC（40管脚）和GND（20管脚）是供电端（见图3-5），工作电压为+5V。在学习和设计单片机系统时，首先要解决的问题就是电源。

对于一般的单片机系统电源完全可以自制，我们可对如图3-17所示的电路稍微改动一下，如图3-18所示，添加一个电源开关S1、电源指示灯D5、限流电阻R1。当S1闭合时，D5发光说明工作正常，此时测量电源的输出端应该接近+5V。

如图3-18所示的电源+5V端与单片机的VCC（40管脚）相连，GND端与单片机的GND（20管脚）相连，这样单片机就可获得+5V的工作电压。

3.6.3 单片机系统电源方案二：电源适配器

当然，最省事的方法是到电子市场或网上直接购买一个额定电流不小于500mA、额定电压5V DC的电源适配器，如图3-19所示，适配器插到市电插座中，其直流输出端就出现一个稳定的直流电压。将输出端通过一个直流插座引出，与单片机系统的供电端连接即可（注意区别正、负极）。

3.6.4 单片机系统电源方案三：USB口供电

USB口作为计算机与外设的接口已经被广泛地使用，如鼠标、键盘、打印机等设备都通过USB口与计算机连接。我们也许会思考这样一个问题，为什么当鼠标插入USB口后就能工作？而我们并没有往鼠标中安装电池。这很容易就联想到是计算机的USB口向鼠标提供了电源。

我们先看USB插头的结构，如图3-20所示为A型USB插头，它由4个引线组成，分别是+5V、D-、D+、GND。其中+5V和GND是USB口的供电端，也是我们即将要利用的“电源”，D+和D-是USB口的串行数据传输线。从手边随便拿起一个USB插头都会看到这4个引线都“贴”在一个塑料层上，整个塑料层由一个金属外壳包围着。

注意观察还能发现，4个引线中，+5V和GND的引线较长，D+和D-较短。这并不是我们手上的USB插头劣质所致，而是有意设计的。当USB插头插入USB口时，这两个较长的引线首先接触到计算机USB口的+5V和GND端。这样，在D+和D-引线连接之前的瞬间（取决于我们插的速度），USB设备已经与计算机USB口的电源连接上了，当D+和D-端接触上之后，设备马上可以正常运转。

通过对USB插头的结构分析，我们的目光集中到了+5V和GND这两个引线上。因为这个+5V的电压正好是AT89S51单片机系统所需要的供电电压。那么电流有没有什么限制？如果我们要利用计算机的USB口向单片机系统或其他设备供电，其电流最好不要超过500mA。否则，过大的电流会对计算机的USB口造成损害。

在自制计算机USB口供电电路时，可到电子市场或网上买一个USB插头，有的USB插头带引线，有的不带。带引线的USB插头有4根线，把它插入计算机的USB口中，用万用表的电压挡测量看哪两根线之间有恒定的+5V电压，然后标记好正、负极后就可以连接到单片机系统中充当电源了。

如果使用的USB插头是不带引线的，我们可以自己接引线，这时只需连接+5V和GND两根就可以了，如图3-21所示。通过引线把USB口的+5V电源引出来后，可以对这个电源进行简单的滤波，使其工作得更出色，方法是把图3-19中虚线之后的电路接到图3-22的引线上。