3.6 基本IO结构.ppt

1、3.6 基本I/O结构,引 言,VCC,VSS,ALE/PROG,8051,RST,目 录,基本输入电路,基本输入I/O口电路的内部结构,基本输入I/O口电路的工作原理,？,工作原理 ：, 未执行“读”指令时, 执行“读”指令时,基本输入I/O口电路的工作原理,工作原理 ：,基本输入I/O口电路,基本输入I/O口的内部结构图,施密特触发输入电路的内部结构图,施密特触发输入电路,施密特触发器的作用是将缓慢变化的或畸变的输入脉冲信号整理成近似于理想的矩形脉冲信号。,施密特触发输入电路的工作原理,畸变的脉冲信号,施密特触发输入电路的内部结构图,施密特触发输入电路,弱上拉输入电路,弱上拉输入电路的内部

2、结构图,弱上拉输入电路的工作原理,外部干扰信号,CPU读取管脚的状态，可能为0，也可能为1,1,电路处于悬空状态,默认的输入状态为1，不受外部干扰信号影响,总结I/O结构特性表,高阻抗 施密特触发,仅输入,-,-,-,-,目 录,推挽电路的内部结构,反馈输入缓冲器,T1和T2构成CMOS反相器,输出锁存器,推挽电路的工作原理,工作原理：,Q, 执行“读”操作时, 执行“写”操作时,Data,推挽电路的工作原理,CMOS反相器的工作原理：,T1和T2导通时都表现为较低的阻抗（数十至数百）,推挽电路的工作原理,CMOS反相器的工作原理：,0,1,1,1, 内部总线输出“1”时,推挽电路的工作原理,

3、CMOS反相器的工作原理：,1,0,0,0, 内部总线输出“0”时,总结I/O结构特性表,CMOS互补输出上下对称,仅输出,强,强,目 录,开漏电路,开漏电路与推挽电路相比，只有下拉晶体管T1，无上拉晶体管T2，因此T1的漏极是悬空的。,U2的输入端与T1的漏极相连,U2的输入端与U1的输出端Q相连,开漏输出I/O口的工作原理,开漏输出I/O口的工作原理,U2的输入端与U1的输出端Q相连,工作原理：, 内部总线输出“1”时，T1断开； 内部总线输出“0”时，T1直接连接到GND。, 执行“写”操作时,1,1,0,0,0,1,0,双向开漏I/O口的工作原理,U2的输入端与T1的漏极相连,工作原理

4、：, T1导通，读到的状态始终为“0”；, 执行“读”操作时,0,0,Pin管脚被强制拉到GND,应用： 如果Vcc通过限流电阻接入开漏电路； 如果去掉限流电阻R，在开漏电路中强制接入Vcc。,T1导通时表现为较低阻抗,双向开漏I/O口的工作原理,工作原理：, T1导通，读到的状态始终为“0”； T1断开，读到的状态为Pin管脚的状态。, 执行“读”操作时,双向开漏I/O口的工作原理,工作原理：, 内部总线输出“1”时，T1断开，Pin管脚悬空；, 执行“写”操作时,在实际应用中，一般都会外接一个上拉电阻Rp，以获得高电平输出。 缺点：驱动能力较弱，可驱动逻辑电路，不适宜直接用作功率输出接口电

5、路。,完全没有驱动能力,1,双向开漏I/O口的工作原理,工作原理：, 内部总线输出“1”时，T1断开，Pin管脚悬空； 内部总线输出“0”时，T1导通，Pin管脚为低电平。, 执行“写”操作时,0,具有较强的驱动能力,1,开漏结构的好处, 开漏结构的好处之一：能够很方便地实现“线与”逻辑。,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1,符合“与”逻辑关系： L = A B,内部总线输出，即两者单独输出时的值,开漏结构的好处, 开漏结构的好处之一：能够很方便地实现“线与”逻辑。,两个推挽电路的管脚直接相连,0,1,构成一个消耗很大电流的通路，使电路无法正常工作，甚至会烧

6、毁内部电路,开漏结构的好处, 开漏结构的好处之二：能够很方便地实现不同逻辑电平之间的转换。,3.3V,3.3V,5V,不论MCU是3.3V还是5V,即可以是3.3V，也可以是5V,总结I/O结构特性表,不支持,不兼容,无上拉晶体管 强下拉晶体管,输出或双向,无,强,支持,很好,目 录,开漏电路,开漏输出I/O口的内部结构,双向开漏I/O口的内部结构,弱上拉输出I/O口的内部结构,准双向I/O口的内部结构,弱上拉和准双向电路,与开漏输出相比，这种结构多了一个内部弱上拉电阻Rp，因此可以在不接外部上拉电阻的情况下输出高电平。,弱上拉I/O口电路的特性,工作特性：, 弱上拉电路结构不具备Pin管脚读取功能，只能读取其自身的输出状态； 输出高电平时驱动能力弱，输出低电平时驱动能力强； 具有“线与”逻辑功能； 在不同逻辑电平之间互连时，其兼容性不如开漏结构。,U2的输入端与U1的输出端Q相连,1,0,弱上拉电阻Rp （数十K）,导通时表现为较低阻抗（数十至数百）,0,V=I R,准双向I/O口电路的特性,准双向I/O口的内部结构,工作特性：, 在作为输入使用前，必须先向该口进行写“1”操作关闭T1，然后才能正确读到外部信号； 输出高电平时