p0口为什么接上拉电阻

单片机p0端口的结构及工作原理 p0端口8位中的一位结构图见下图:
由上图可见,p0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边,标号为p0.x引脚的图标,也就是说p0.x引脚可以是p0.0到p0.7的任何一位,即在p0口有8个与上图相同的电路组成。
单片机端口上拉电阻的作用 顾名思义,上拉就是把电平拉高(一般到电源),下拉就是拉低(一般到地)。上拉主要是为了提高灌电流驱动能力,相当于从电源借点儿功率到io口,下拉主要是在io口功率足够的情况下,为了保护io口,静态时为0电平。
对于不同的单片机和端口,上拉电阻的作用不同,最常见的由于内部结构的问题,不能处于悬空状态。我就以51单片机进行叙述,以其p0口为例,p0口是集电极开路输出,也就是oc门,这种结构没有输出高电平的能力就相当于一个一端接地的开关, 按下去就输出低电平0v,断开就没有电压,是悬空状态。至于用不用上拉电阻,取决于外部电路,如果要输出高电平控制一个器件,而这个器件本身又没有内置上拉,就必须自己接一个上拉电阻,如果要用低电平控制一个器件,则可以不用加上拉。一般来讲,做板子时都会在p0口放一个排阻,10kohm就可以了。
p0口作为i/o口输出的时候时,输出低电平为0 输出高电平为高组态(并非5v,相当于悬空状态,也就是说p0 口不能真正的输出高电平)。给所接的负载提供电流,因此必须接上拉电阻(一电阻连接到vcc),由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。p0作输入时不需要上拉电阻,但要先置1。因为p0口作一般i/o口时上拉场效应管一直截止,所以如果不置1,下拉场效应管会导通,永远只能读到0。因此在输入前置1,使下拉场效应管截止,端口会处于高阻浮空状态,才可以正确读入数据。
单片机p0口为什么要加上拉电阻 p0口内部没有上拉电阻,是开漏的,不管它的驱动能力多大,相当于它是没有电源的,需要外部的电路提供,绝大多数情况下p0口是必需加上拉电阻的。
p0口和其它三个口的内部电路是不同的,如下图:
p0口是接在两个三极管d0和d1之间的,而p1-p3口的上部是接一个电阻的。p0口的上面那个三极管d0是在进扩展存储器或扩展总线时使用movx指令时才会控制它的导通和截止,在不用此指令时都是截止的。在平常我们使用如:p0_1=0 p0_1=1这些语句时控制的都是下面那个三极管d1。
我们先假设p1口接一个74hc373,来看一看它的等效图
当at89s51的p1口上接了74hc373后就等于接了一个负载,如上图右边。一般来说这些数字电路的输入阻抗都很大,都在几百k到上兆欧姆,而p1口内的电阻r一般在几十k以内。
如上图,当我们发出指令p1=0时,三极管d导通,见中间的等效图,这时p1点的电位为0。
当发出p1=1的指令后,三极管d截止,见右边等效图,因为rx的阻值要比r的阻值大得多,因此p1点的电位是接近电源电压的。即高电平。
我们再来看看p0口接负载时的图
当p0=0时,等效图是中间的,三极管d1导通,p0点的电位为0。
而当p0=1时,等效图是右边的,三极管d1截止,而上面的三极管d0始终是截止的,这样p0点就等效于悬空了,它处在不稳定状态,p0点又是rx的高阻抗输入点,很容易受到外界和周围电路的干扰从而直接影响到74hc373的输出状态。因此就得加上个电阻。如下图
加上电阻rc后,电路的状态就和p1口一样了,这个电阻rc就是上拉电阻。
但你如果只是为了让p0口驱动个发光管,那电路可以直接简化成下图那样。s51内部的电流最好不超过15ma,如果发光管的电压为2.2v那电阻就是(5-2.2)÷15=0.18k,也就是180欧姆。
当p0=0时p0点为低电位,发光管亮起,流过d1的电流约为15ma。
当p0=1时,p0点为悬空,但发光管和180欧电阻都是低阻抗元件,p点电位就为高电位,再说也无任何输出影响,因此这样电路是可以的

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