51單片機(jī)IO及上拉電阻

1、單片機(jī)IO口結(jié)構(gòu)及上拉電阻2009-12-12:40:00|By:zydlyqP1、P2和P3為準(zhǔn)雙向口，P0口則為雙向三態(tài)輸入輸出口,8051有4組8位I/O口：P0、P1、P2和P3口,下面我們分別介紹這幾個(gè)口線：讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制住讀鎖存器P03內(nèi)部總統(tǒng)寫FD口鎖存器汕淫沖器姑構(gòu)讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制面讀凱存需內(nèi)部總統(tǒng)Y電阻11|idP2.喪1找口諼存爵和堤沖器結(jié)街內(nèi)部總統(tǒng)寫讀引腳-<kBQCFQ讀銳存器內(nèi)部總雄寫讀弓腳VCG第二輸出功能?CFQ1第二輸入功能n口敏存器和援i中器皓構(gòu)-P0口和P2口：右圖為P0口和P2口其中一位的電路圖，由圖可見，電路中包含一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器和兩個(gè)

2、三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器，另外還有一個(gè)數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)和控制電路。這兩組口線用來作為CPU外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器和I/O擴(kuò)展口，而不能象P1、P3直接用作輸出口。它們一起可以作為外部地址總線，P0口身兼兩職，既可作為地址總線，也可作為數(shù)據(jù)總線。參考圖2。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器的地址總線的高8位輸出口AB8-AB15,P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出口AB0-AB7。外部的程序存儲(chǔ)器由PSEM言號(hào)選通，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則由WRRD讀寫信號(hào)選通，因?yàn)?16=64k,所以8051最大可外接64kB的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。-P1口：右圖為P1口其中一位的電路圖，P1口為8位準(zhǔn)雙向口

3、，每一位均可單獨(dú)定義為輸入或輸出口，當(dāng)作為輸入口時(shí)，1寫入鎖存器，Q（非）=0,T2截止，內(nèi)上拉電阻將電位拉至”1”,此時(shí)該口輸出為1,當(dāng)0寫入鎖存器，Q（非）=1,T2導(dǎo)通，輸出則為0。作為輸入口時(shí)，鎖存器置1,Q（非）=0,T2截止，此時(shí)該位既可以把外部電路拉成低電平，也可由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平，正因?yàn)檫@個(gè)原因，所以P1口常稱為準(zhǔn)雙向口。需要說明的是，作為輸入口使用時(shí)，有兩種情況，其一是：首先是讀鎖存器的內(nèi)容，進(jìn)行處理后再寫到鎖存器中，這種操作即讀一修改一寫操作，象JBC（邏輯判斷）、CPL（取反）、INC（遞增）、DEC建減）、ANL（與邏輯）和ORL（邏輯或）指令均屬于這類操作。其二

4、是：讀P1口線狀態(tài)時(shí)，打開三態(tài)門G2,將外部狀態(tài)讀入CPU-P3口：P3口的電路如上圖所示，P3口為準(zhǔn)雙向口，為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號(hào)有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說明。P3口的輸入輸出及P3口鎖存器、中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，P3口的第一功能和P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。我們著重討論P(yáng)3口的第二功能，P3口的第二功能各管腳定義如下：- 串行輸入口(RXD)- 串行輸出口(TXD)- 外中斷0(INT0)-

5、 外中斷1(INT1)- 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入口(T0)- 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入口(T1)- 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通(WR)- 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通(RD)對(duì)于第二功能為輸出引腳，當(dāng)作I/O口使用時(shí)，第二功能信號(hào)線應(yīng)保持高電平，與非門開通，以維持從鎖存器到輸出口數(shù)據(jù)輸出通路暢通無阻。而當(dāng)作第二功能口線使用時(shí)，該位的鎖存器置高電平，使與非門對(duì)第二功能信號(hào)的輸出是暢通的，從而實(shí)現(xiàn)第二功能信號(hào)的輸出。對(duì)于第二功能為輸入的信號(hào)引腳，在口線上的輸入通路增設(shè)了一個(gè)緩沖器，輸入的第二功能信號(hào)即從這個(gè)緩沖器的輸出端取得。而作為I/O口線輸入端時(shí)，取自三態(tài)緩沖器的輸出端。這樣，不管是作為輸入口使用還是第二

6、功能信號(hào)輸入，輸出電路中的鎖存器輸出和第二功能輸出信號(hào)線均應(yīng)置“1”。1. p0作為地址數(shù)據(jù)總線時(shí)，T1和T2是一起工作的，構(gòu)成推挽結(jié)構(gòu)。高電平時(shí)，T1打開，T2截止；低電平時(shí)，T1截止，T2打開。這種情況下不用外接上拉電阻.而且，當(dāng)T1打開,T2截止，輸出高電平的時(shí)候，因?yàn)閮?nèi)部電源直接通過T1輸出到p0口線上，因此驅(qū)動(dòng)能力(電流)可以很大，這就是為什么教科書上說可以"驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載"的原因。p0作為一般端口時(shí)，T1就永遠(yuǎn)的截止，T2根據(jù)輸出數(shù)據(jù)0導(dǎo)通和1截止，導(dǎo)通時(shí)拉地，當(dāng)然是輸出低電平；要輸出高電平，T2就截止，p0口就沒有輸出了，(注意，這種情況就是所謂的高阻浮空

7、狀態(tài))，如果加上外部上拉電阻，輸出就變成了高電平1。2. 其他端口p1，p2，p3，在內(nèi)部直接將p1口中的T1換成了上拉電阻，所以不用外接，但內(nèi)部上拉電阻太大，電流太小，有時(shí)因?yàn)殡娏鞑粔颍矔?huì)再并一個(gè)上拉電阻。在某個(gè)時(shí)刻，p0口上輸出的是作為總線的地址數(shù)據(jù)信號(hào)還是作為普通I/O口的電平信號(hào)，是依靠多路開關(guān)MUX切換的.而MUX勺切換，又是根據(jù)單片機(jī)指令來區(qū)分的.當(dāng)指令為外部存儲(chǔ)器/IO口讀/寫時(shí)，比如MOVXA，DPTR，MU濕切換到地址/數(shù)據(jù)總線上；而當(dāng)普通MO相送指令操作p0口時(shí)，MUX是切換到內(nèi)部總線上的。p0(i/o)，p1，p2，p3口用于輸入時(shí)，需要寫1使IO下拉的MO磨截止，以免

8、MO磨導(dǎo)通將輸入拉底為0,當(dāng)一直用于輸入時(shí)不用置1(先使用該IO輸出，該IO鎖存器里可能是0,再用該IO輸入則會(huì)使MO昉導(dǎo)通），將IO寫1后，該IO鎖存器不會(huì)變了，所以再一直用于輸入不用置1。p0用于地址數(shù)據(jù)線時(shí)輸入不用寫1,因?yàn)镸UX和鎖存器相連。PS:BecausePorts1,2,and3havefixedinternalpullups,theyaresometimescalled"quasi-bidirectional"ports.因?yàn)槎丝?、2、3有固定的內(nèi)部上拉，所以有時(shí)候他們被稱為”準(zhǔn)雙向”口。Port0,ontheotherhand,isconsidered

9、"true"bidirectional,becausewhenconfiguredasaninputitfloats.端口0,從另外一方面來說，就被認(rèn)為是"真正的”雙向，因?yàn)楫?dāng)它被設(shè)置為輸入的時(shí)候是浮空（高阻態(tài)）的。P0口上拉電阻選擇如果是驅(qū)動(dòng)led，那么用1K左右的就行了。如果希望亮度大一些，電阻可減小，最小不要小于200歐姆，否則電流太大；如果希望亮度小一些，電阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情況，以亮度合適為準(zhǔn)，一般來說超過3K以上時(shí)，亮度就很弱了，但是對(duì)于超高亮度的LED,有時(shí)候電阻為10K時(shí)覺得亮度還能夠用。我通常就用1k的。對(duì)于驅(qū)動(dòng)光耦合器，如果是高

10、電位有效，即耦合器輸入端接端口和地之間，那么和LED的情況是一樣的；如果是低電位有效，即耦合器輸入端接端口和VCC之間，那么除了要串接一個(gè)1之間的電阻以外，同時(shí)上拉電阻的阻值就可以用的特別大，用100k500K之間的都行，當(dāng)然用10K的也可以，但是考慮到省電問題，沒有必要用那么小的。對(duì)于驅(qū)動(dòng)晶體管，又分為PNP和NP溯兩種情況：對(duì)于NPN毫無疑問NPNt是高電平有效的，因此上拉電阻的阻值用2K20K之間的，具體的大小還要看晶體管的集電極接的是什么負(fù)載，對(duì)于LED類負(fù)載，由于發(fā)管電流很小，因此上拉電阻的阻值可以用20k的，但是對(duì)于管子的集電極為繼電器負(fù)載時(shí)，由于集電極電流大，因此上拉電阻的阻值最好不要大于，有時(shí)候甚至用2K的。對(duì)于PNP管，毫無疑問PNP管是低電平有效的，因此上拉電阻的阻值用100K以上的就行了，且管子的基極必須串接一個(gè)110K的電阻，阻值的大小要看管子集電極的負(fù)載是什么，對(duì)于LED類負(fù)載，由于發(fā)光電流很小，因此基極串接的電阻的阻值可以用20k的，但是對(duì)于管子的集電極為繼電器負(fù)載時(shí)，由于集電極電流大，因此基極電阻的阻值最好不要大于。對(duì)于驅(qū)動(dòng)TTL集成電路，上拉電阻的阻值要用110K之間的，有時(shí)候電阻太大的話是拉不起來