單片機準雙向口IO詳解

2020-12-12 電子產品世界

單片機的幾種IO口配置

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201611/315988.htm

單片機學習、開發和應用中,IO口的配置對功能的實現起著重要的作用,下面介紹常見的四種配置,而現在很多單片機都兼有這四種配置,可供選擇。

一.準雙向口配置

如下圖,當IO輸出為高電平時,其驅動能力很弱,外部負載很容易將其拉至低電平。當IO輸出為低電平時,其驅動能力很強,可吸收相當大的電流。

準雙向口有三個上拉電晶體,一個「極弱上拉」,當端鎖存器為邏輯「1」時打開,當埠懸空時,「極弱上拉」將埠上拉至高電平。

第二個上拉電晶體為「弱上拉」,當埠鎖存器為邏輯「1」且埠本身也為「1」時打開,此上拉提供的電流,使準雙向口輸出為「1」。如果此時埠被
外部裝置拉到邏輯「0」時,通過施密特觸發器,控制「弱上拉」關閉,而「極弱上拉」維持開狀態,為了把這個埠拉低,外部裝置必須有足夠的灌電流能力,使
管腳上的電壓,降到門檻電以下。

第三個上拉電晶體為「強上拉」,當埠鎖存器由「0」跳變到「1」時,這個上拉用來加快埠由邏輯「0」到邏輯「1」的轉換速度。

準雙向口做為輸入時,通個一個施密特觸如器和一個非門,用以幹擾和濾波。

準雙向口用作輸入時,可對地接按鍵,如下圖1,當然也可以去掉R1直接接按鍵,當按鍵閉合時,埠被拉至低電平,當按鍵鬆開時,埠被內部「極弱上
拉」電晶體拉至高電平。當埠作為輸出時,不應對地外接LED如圖形控制,這樣埠的驅動能力很弱,LED只能發很微弱的光,如果要驅動LED,要採用圖
3的方法,這樣準雙向口在輸出為低時,可吸收20mA的電流,故能驅動LED。圖4的方法也可以,不過LED不發光時,埠要吸收收很大電流。

二.開漏輸出配置

這種配置,關閉所有上拉電晶體,只驅動下拉電晶體,下拉與準雙向口下拉配置相同,因此只能輸出低電平(吸收電流),和高阻狀態。不能輸出高電平(輸也電流)。如果要作為邏輯輸出,必須接上拉電阻到VCC。這種配置也可以通過上圖3和圖4來驅動LED。

三.推輓輸出配置

這種配置的下拉與準雙向口和開漏配置相同,具有較強的拉電流能力,不同的是,具有持續的強上拉。因此可以用上圖2的方法來驅動LED。

四.僅為輸入配置(高阻配置)

這種配置不能輸出電流,也不能有收電流,只能作為輸入數據使用。

以上四種配置各有其特點,在使用中應根據其特點靈活運用。

準雙向口的最大特點是既可以作為輸入,也可以作為輸出,不需要通過控制切換。

推輓輸出的特點是,無論輸也高電平還是低電平都有較大的驅動能力,在輸也高電平時,也能直接點亮LED,這在準雙向口中是不能辦到的。這種配置不宜作為輸入,因為這需要外部設備有很強的拉電流的能胃。

僅為輸入配置的特點是埠只能作為輸入使用,可以獲得很高的輸入阻抗,在有模擬比較器或ADC的埠中用得較多。

開漏輸出配置與準又向口相似,但內部沒有上拉電阻。有很好的電氣兼容性,外部接上拉電阻到3V電源,就能和3V邏輯器件連接。外部接上拉電阻到5V電源,就要以和5V器件連接。

需要說明的是以上四種配置均可以作為輸入,也就是都可以檢測端的邏輯狀態,但其特性不同,不是每種配置都可以直接接按鍵。


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