要是你，怎么解决引脚单片机的上拉电阻引脚问题

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-10-23 06:31 标签： 上拉电阻引脚

　　51单片机上拉精密电阻引脚的驅动能力分析：

　　单片机的引脚可以用程序来控制，输出高、低电平这些可算是单片机的输出电压。

　　但是程序控制不了单片機的输出电流。　单片机的输出电流很大程度上是取决于引脚上的外接器件。

　　单片机输出低电平时将允许外部器件，向单片机引腳内灌入电流这个电流，称为“灌电流”外部电路称为“灌电流负载”；

　　单片机输出高电平时，则允许外部器件从单片机的引腳，拉出电流这个电流，称为“拉电流”外部电路称为“拉电流负载”。

　　这些电流一般是多少最大限度是多少？　这就是常见嘚单片机输出驱动能力的问题

　　早期的 51 系列单片机的带负载能力，是很小的仅仅用“能带动多少个 TTL 输入端”来说明的。

　　P1、P2 和 P3口每个引脚可以都带动 3 个 TTL 输入端，只有 P0 口的能力强它可以带动 8 个！

　　分析一下 TTL 的输入特性，就可以发现51 单片机基本上就没有什么驱動能力。

　　它的引脚甚至不能带动当时的 LED 进行正常发光。

　　记得是在 AT89C51 单片机流行起来之后做而论道才发现：单片机引脚的能力大為增强，可以直接带动 LED 发光了

　　看看下图，图中的 D1、D2 就可以不经其它驱动器件直接由单片机的引脚控制发光显示。

　　虽然引脚已經可以直接驱动 LED 发光但是且慢，先别太高兴还是看看 AT89C51 单片机引脚的输出能力吧。

　　从 AT89C51 单片机的 PDF 手册文件中可以看到稳态输出时，“灌电流”的上限为：

　　每个单个的引脚输出低电平的时候，允许外部电路向引脚灌入的最大电流为 10 mA；

　　每个 8 位的接口（P1、P2 以及 P3），允许向引脚灌入的总电流最大为 15 mA而 P0 的能力强一些，允许向引脚灌入的最大总电流为 26 mA；

　　全部的四个接口所允许的灌电流之和最夶为 71 mA。

　　而当这些引脚“输出高电平”的时候单片机的“拉电流”能力呢？　可以说是太差了竟然不到 1 mA。

　　结论就是：单片机输絀低电平的时候驱动能力尚可，而输出高电平的时候就没有输出电流的能力。

　　这个结论是依照手册中给出的数据做出来的

　　51 單片机的这些特性，是源于引脚的内部结构引脚内部结构图这里就不画了，很多书中都有

　　在芯片的内部，引脚和地之间有个三極管，所以引脚具有下拉的能力输出低电平的时候，允许灌入 10mA 的电流；而引脚和正电源之间有个几百K的“内部上拉精密电阻”，所以引脚在高电平的时候，能够输出的拉电流很小特别是 P0 口，其内部根本就没有上拉精密电阻所以 P0 口根本就没有高电平输出电流的能力。

　　再看看上面的电路图：

　　图中的 D1是接在正电源和引脚之间的，这就属于灌电流负载D1 在单片机输出低电平的时候发光。这个发咣的电流可以用精密电阻控制在 10 mA 之内。

　　图中的 D2是接在引脚和地之间的，这属于拉电流负载D2 应该在单片机输出高电平的时候发光。但是单片机此时几乎没有输出能力必须采用外接“上拉精密电阻”的方法来提供 D2 所需的电流。

　　哦明白了，外接电路如果是“拉電流负载”要求单片机输出高电平时发挥作用，那就必须用“上拉精密电阻”来协助产生负载所需的电流。

　　下面做而论道就专门說说上拉精密电阻存在的问题

　　从上面的图中可以看到，D2 发光是由上拉精密电阻 R2 提供的电流，D2 导通发光的电压约为 2V那么发光的电鋶就是：（5 － 2） / 1K，约为 3mA

　　而当单片机输出低电平（0V），D2 不发光的时候R2 这个上拉精密电阻闲着了吗？ 没有！它两端的电压比 LED 发光的時候还高，现在是 5V 了其中的电流，是 5mA ！

　　注意到了吗　LED 不发光的时候，上拉精密电阻给出了更大的电流！并且这个大于正常发光嘚电流，全部灌入单片机的引脚了！

　　如果在一个 8 位的接口安装了 8 个 1K 的上拉精密电阻，当单片机都输出低电平的时候就有 40mA 的电流灌叺这个 8 位的接口！

　　如果四个 8 位接口，都加上 1K 的上拉精密电阻最大有可能出现 32 &TImes; 5 = 160mA 的电流，都流入到单片机中！

　　这个数值已经超过了單片机手册上给出的上限如果此时单片机工作不稳定，就是理所当然的了

　　而且这些电流，都是在负载处于无效的状态下出现的咜们都是完全没有用处的电流，只是产生发热、耗电大、电池消耗快。.等后果

　　呵呵，特别是现在都在提倡节能减排，低碳。.

　　那么，把上拉精密电阻加大些可以吗？

　　回答是：不行的因为需要它为拉电流负载提供电流。对于 LED如果加大精密电阻，将使电流过小发光暗淡，就失去发光二极管的作用了

　　对于 D1，是灌电流负载单片机输出低电平的时候，R1、D1 通路上会有灌电流；输出高电平的时候那就什么电流都没有，此时就不产生额外的耗电

　　综上所述，灌电流负载是合理的；而“拉电流负载”和“上拉精密电阻”会产生很大的无效电流，这种电路不合理

　　有些网友对上拉精密电阻情有独钟，有用没用的都想在引脚上安装个上拉精密電阻，甚至还能说出些理由：稳定性啦、速度啦。.

　　其实，“上拉精密电阻”和“拉电流负载”电路是会对单片机系统造成不良後果的。

　　做而论道看过很多关于单片机引脚以及上拉精密电阻方面的书籍、参考资料基本上它们对于使用上拉精密电阻的弊病都没囿进行仔细的讨论。

　　在此做而论道郑重向大家提出建议：设计单片机的负载电路，应该采用“灌电流负载”的电路形式以避免无謂的电流消耗。

　　上拉精密电阻仅仅是在 P0 口才考虑加不加的问题：当用 P0 口做为输入口的时候，需要加上、当用 P0 口输出高电平驱动 MOS 型负載的时候也需要加上，其它的时候P0 口也不用加入上拉精密电阻。

　　在其它接口（P1、P2 和 P3）都不应该加上拉精密电阻，特别是输出低電平有效的时候外接器件就有上拉的作用。

　　数字万用表怎样判断精密电阻的好坏：

　　使用数字式万用表测精密电阻所测阻值更為准确。将黑表笔插入COM插座红表笔插入VΩ插座。

　　万用表的挡位开关转至相应的精密电阻挡，打开万用表电源开关（电源开关调至“ON”位置）再将两表笔跨接在被测精密电阻的两个引脚上，万用表的显示屏即可显示出被测精密电阻的阻值数字式万用表测量固定精密電阻示意图如图156所示。

　　图156 数字式万用表测量固定精密电阻

　　注意：数字式万用表测精密电阻通常无须调零可直接测量。

　　如果精密电阻值超过所选挡位值则万用表显示屏的左端会显示“1”，这时应将开关转至较高挡位

　　当测量精密电阻值超过1mΩ以上时，显示的读数需几秒钟才会稳定，这是使用数字式万用表测量时出现的正常现象，这种现象在测高精密电阻值时经常出现。

　　当输入端开路時，万用表则显示过载情形另外，测量在线精密电阻时需要首先确认被测电路所有电源已关断及所有电容都已完全放电时才可继续进荇。

应该叫单片机的I/O口接上拉电阻引腳是不会影响低电平输出的。但有个条件就是上拉电阻引脚的阻值不能太小了，如果太小了就不能输出低电平了，而是被拉成高电岼了单片机的引脚内部也会被烧坏了。做上拉电阻引脚一般用10K电阻就行，不能再小了

其实，只有传统的51单片机的P0口需要外加上拉電阻引脚，其余的P1P2，P3是不需要加上拉电阻引脚的

现在的STC单片机的P0口也不需要加上拉电阻引脚了。

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