51单片机IO及上拉电阻

1、单片机 IO 口结构及上拉电阻 2009-12-1 2:40:00 | By: zydlyq 8051 有 4 组 8 位 I/O 口： P0、P1、P2 和 P3 口， P1、P2 和 P3 为准双向口， P0 口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线：· P0 口和 P2 口：右图为 P0 口和 P2 口其中一位的电路图，由图可见， 电路中包含一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动和控制电路。这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O 扩展口，而不能象P1、P3 直接用作输出口。它们一起可以作为外部地址总线，P0

2、口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。参考图2。P2 口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8 位输出口AB8-AB15，P0 口由 ALE 选通作为地址总线的低8 位输出口AB0-AB7。外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR 和 RD 读写信号选通，因为216=64k，所以 8051 最大可外接64kB 的程序存储器和数据存储器。·P1 口：右图为 P1 口其中一位的电路图，P1 口为 8 位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时， 1 写入锁存器， Q(非)=0，T2 截止，内上拉电阻将电位拉至"1" ，

3、此时该口输出为1，当 0 写入锁存器， Q(非 )=1,T2 导通，输出则为0。作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2 截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1 口常称为准双向口。需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况，其一是：首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读修改写操作，象 JBC(逻辑判断 )、CPL(取反 )、INC(递增 )、DEC(递减 )、ANL(与逻辑 )和 ORL(逻辑或 )指令均属于这类操作。其二是：读P1 口线状态时，打开三态门G2,将外部状态读入CPU。· P3 口：P3

4、 口的电路如上图所示， P3 口为准双向口，为适应引脚的第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑，在真正的应用电路中，第二功能显得更为重要。由于第二功能信号有输入输出两种情况，我们分别加以说明。P3 口的输入输出及P3 口锁存器、中断、定时/ 计数器、串行口和特殊功能寄存器有关，P3 口的第一功能和 P1 口一样可作为输入输出端口，同样具有字节操作和位操作两种方式，在位操作模式下，每一位均可定义为输入或输出。我们着重讨论P3 口的第二功能，P3 口的第二功能各管脚定义如下：·串行输入口 (RXD)·串行输出口 (TXD)·外中断 0(INT0)·外中断 1

5、(INT1)·定时 / 计数器 0 的外部输入口(T0)·定时 / 计数器 1 的外部输入口(T1)·外部数据存储器写选通(WR)·外部数据存储器读选通(RD)对于第二功能为输出引脚，当作 I/O 口使用时，第二功能信号线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出口数据输出通路畅通无阻。而当作第二功能口线使用时，该位的锁存器置高电平，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。对于第二功能为输入的信号引脚，在口线上的输入通路增设了一个缓冲器，输入的第二功能信号即从这个缓冲器的输出端取得。而作为 I/O 口线输入端时，取自三态缓冲

6、器的输出端。这样，不管是作为输入口使用还是第二功能信号输入，输出电路中的锁存器输出和第二功能输出信号线均应置“1”。1. p0 作为地址数据总线时，T1 和 T2 是一起工作的时， T1 截止， T2 打开。这种情况下不用外接上拉电阻部电源直接通过T1 输出到p0 口线上 ,因此驱动能力个 TTL 负载 " 的原因。,构成推挽结构。高电平时，T1 打开， T2 截止；低电平.而且 ,当 T1 打开 ,T2 截止 ,输出高电平的时候,因为内(电流 )可以很大 ,这就是为什么教科书上说可以"驱动 82. p0 作为一般端口时， T1 就永远的截止， T2 根据输出数据 0 导通

7、和 1 截止，导通时拉地，当然是输出低电平； 要输出高电平， T2 就截止， p0 口就没有输出了，(注意 ,这种情况就是所谓的高阻浮空状态如果加上外部上拉电阻，输出就变成了高电平1。),3. 其他端口 p1,p2,p3, 在内部直接将 p1 口中的 T1 换成了上拉电阻 ,所以不用外接， 但内部上拉电阻太大，电流太小，有时因为电流不够，也会再并一个上拉电阻。4. 在某个时刻 ,p0 口上输出的是作为总线的地址数据信号还是作为普通I/O 口的电平信号,是依靠多路开关 MUX 来切换的 .而 MUX 的切换 ,又是根据单片机指令来区分的.当指令为外部存储器/IO 口读 / 写时 ,比如MOVXA

8、,DPTR ,MUX是切换到地址/ 数据总线上；而当普通MOV 传送指令操作p0 口时 ,MUX 是切换到内部总线上的。5. p0(i/o),p1,p2,p3 口用于输入时， 需要写 1 使 IO 下拉的 MOS 管截止，以免 MOS 管导通将输入拉底为 0，当一直用于输入时不用置 1（先使用该 IO 输出，该 IO 锁存器里可能是 0，再用该 IO 输入则会使 MOS管导通），将 IO 写 1 后，该 IO 锁存器不会变了，所以再一直用于输入不用置入不用写 1 ，因为 MUX 没和锁存器相连。1。p0用于地址数据线时输PS:Because Ports 1, 2, and 3 have fix

9、ed internal pullups, they are sometimes called- bidirectional” ports“quasi.因为端口 1 、2、 3 有固定的内部上拉,所以有时候他们被称为"准双向 "口。Port 0, on the other hand, is considered“ true ” bidirectional, because when configured as. an input it float端口 0, 从另外一方面来说,就被认为是 " 真正的 " 双向 ,因为当它被设置为输入的时候是浮空(高阻态 )的

10、。P0 口上拉电阻选择如果是驱动 led，那么用1K 左右的就行了。如果希望亮度大一些，电阻可减小，最小不要小于200欧姆，否则电流太大；如果希望亮度小一些，电阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情况，以亮度合适为准，一般来说超过3K 以上时，亮度就很弱了，但是对于超高亮度的 LED，有时候电阻为 10K 时觉得亮度还能够用。我通常就用1k 的。对于驱动光耦合器，如果是高电位有效，即耦合器输入端接端口和地之间，那么和LED 的情况是一样的；如果是低电位有效， 即耦合器输入端接端口和VCC之间，那么除了要串接一个1之间的电阻以外，同时上拉电阻的阻值就可以用的特别大，用100k 500K 之间的都行

11、，当然用10K 的也可以，但是考虑到省电问题，没有必要用那么小的。对于驱动晶体管，又分为PNP 和 NPN 管两种情况：对于 NPN，毫无疑问 NPN 管是高电平有效的，因此上拉电阻的阻值用2K 20K 之间的，具体的大小还要看晶体管的集电极接的是什么负载，对于LED类负载，由于发管电流很小，因此上拉电阻的阻值可以用20k 的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大， 因此上拉电阻的阻值最好不要大于，有时候甚至用 2K 的。对于 PNP 管，毫无疑问 PNP管是低电平有效的，因此上拉电阻的阻值用100K 以上的就行了，且管子的基极必须串接一个1 10K 的电阻，阻值的大小要看管子集电极的负载是什么，对于LED类负载，由于发光电流很小，因此基极串接的电阻的阻值可以用 20k 的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此基极电阻的阻值最好不要大于。对于驱动 TTL集成电路，上拉电阻的阻值要用1 10K 之间的，有时候电阻太大的话