單片機有很多引腳，這些引腳負(fù)責(zé)控制外面的設(shè)備。圖2-47所示的是用Vcc驅(qū)動LED小燈，這個LED小燈可以用發(fā)光二極管或者是數(shù)碼管。圖 2-47 點亮一個發(fā)光二極管的電路圖
現(xiàn)在當(dāng)我們把GND去掉，換成I/O口，把VCC去掉，換成I/O口。當(dāng)I/O口輸出大電流時，它是有一定的要求的，把單片機的這個I/O畫出來了，如圖2-48所示。
圖 2-48 單片機引腳內(nèi)部原理圖
這個是單片機的一個I/O口，方框里是單片機的內(nèi)部，方框外是單片機引腳外部，內(nèi)部和三極管的原理是一樣的，所以我們用三極管來說明，當(dāng)單片機輸出一個高電平時，三極管不會導(dǎo)通，外部也輸出一個高電平；當(dāng)單片機輸出一個低電平時，三極管導(dǎo)通，外部I/O口就輸出一個低電平。在輸出高電平時，這里有一個電阻。
表2-4是I/O口工作類型的設(shè)定參數(shù)表。
表 2-4 I/O口工作類型的設(shè)定參數(shù)
從圖2-49中可以看到I/O口是準(zhǔn)雙向口，它是可設(shè)的，是
可編程的。這就是說，我們內(nèi)部可以進(jìn)行一個設(shè)置；另外，這個特殊功能寄存器在使用的時候，如果不進(jìn)行設(shè)置，它默認(rèn)的是00，也就是標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)雙向口，它的灌電流比較大，可以輸入20mA，它的輸出電流在250～160uA這個范圍之內(nèi)。大家要注意，單引腳灌電流達(dá)20mA，但是整體電流推進(jìn)不要超過55mA，否則可能影響到單片機芯片的壽命。因此可以從這里看到，單片機是一個控制模塊、控制中心，而不是一個驅(qū)動器。要避免給單片機輸入或者是輸出一個大電流，這是普通I/O口要注意的。這是一個強推挽輸出，可以達(dá)到20mA。什么是推挽輸出？先看圖2-50。這個是一個普通的I/O口，是帶
上拉電阻的，是強推挽輸出。
圖 2-49 單片機引腳強推挽輸出的內(nèi)部原理圖
這是一個內(nèi)部總線，它幾乎沒這個上下拉電阻，一但內(nèi)部總線輸出一個高電平，三極管就導(dǎo)通了，導(dǎo)通后這個電流就下來了，這里是高電平。這是一個反相器，是一個低電平。下面這個三極管是截止的，電流就直接從上面的三極管直接輸出了，若沒有限流電阻，則這個電流是非常大。因此，外部需要加限流電阻，要注意，若不接上拉電阻，也有可能燒壞單片機的引腳。當(dāng)?shù)碗娖綍r，上面的三極管是戒截止的，一但產(chǎn)生低電平，經(jīng)過反相器，第二個三極管接的是一個高電平，三極管導(dǎo)通，這個三極管輸出電流也是非常大的，因此外部也要加限流電阻，這個是一個強推挽輸出。
下面介紹開漏，又叫開集。內(nèi)部總線經(jīng)過一個反相器，原理圖如下圖2-50所示。
圖 2-50 單片機引腳開漏輸出內(nèi)部原理圖
假設(shè)是一個高電平經(jīng)過反相器變成低電平，電路內(nèi)部沒有上拉電阻，即使是高電平，三極管導(dǎo)通也不會輸出一個高電平，還是輸出一個低電平。因此開漏的時候，外部一定要加上拉電阻，它才有可能輸出高電平，不加上拉電阻，它就不會輸出高電平。比如說我們這個89C51的P0口就是一個開漏的雙向I/O口，寫1的時候，P0口懸浮，可用作高阻態(tài)輸入。如果說寫1，外部沒上拉電阻，還是一個懸空的，不可能輸出一個高電平，所以外部一定是要加一個上拉電阻。它的作用也很多，比如在實際運用系統(tǒng)中，要避免直接接高電平，可以在做電平轉(zhuǎn)換時，使用這條電路。一個5V的系統(tǒng)要控制一個12V的系統(tǒng)時，用5V的電平控制三極管的導(dǎo)通，一但導(dǎo)通了，外部就是12V，則進(jìn)行了一個電平的轉(zhuǎn)換。在這里要避免單片機直接接外部電路，要進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。
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