幾種常用單片機I/O口線的驅動能力

摘要： 詳細分析了幾種常見單片機的I/O口結構，并據此分析其驅動能力大小
關鍵詞： 單片機 驅動能力
幾種常用單片機I/O口線的驅動能力

    在控制系統中，經常用單片機的Ｉ／Ｏ口驅動其他電路。幾種常用單片機Ｉ／Ｏ口驅動能力在相關的資料中的說法是：ＧＭＳ９７Ｃ２０５１、ＡＴ８９Ｃ２０５１的Ｐ１、Ｐ３的口線分別具有 １０ｍＡ、２０ｍＡ的輸出驅動能力，ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３的口線具有１０ｍＡ的輸出驅動能力。在實際應用中，僅有這些資料是遠遠不夠的。筆者通過實驗測出了上述幾種單片機的Ｉ／Ｏ口線的伏安特性（圖１、圖２），從中可以得到這些Ｉ／Ｏ口的實際驅動能力。

    說明：１、測試方法：所測試的口線輸出的信號是周期為４秒的方波。當測試口線為低電平時的驅動能力時，該口線通過電阻箱接＋５Ｖ電源，測出該口線對地的電壓，從而計算出通過電阻的電流，即灌電流；測出這樣的一組數據，得到口線為低電平時的伏安特性曲線。當測試口線為高電平時的驅動能力時，該口線通過電阻接地，測出該口線對地的電壓，從而計算出通過電阻的電流，即拉電流；測出這樣的一組數據，得到口線為高電平時的伏安特性曲線。２、ＡＴ８９Ｃ２０５１、ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ１．０和Ｐ１．１及ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０口的８條口線為漏極開路，其輸出伏安特性取決于外接的上拉電阻，本實驗不包括這些口線。實驗發現，ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ１口為高電平時能夠驅動ＣＭＯＳ和ＬＳＴＴＬ，但驅動能力較差，其輸出伏安特性曲線未標在圖２中。３、圖中繪出ＬＳＴＴＬ電平的上下限值ＶOL（MAX）＝０．５Ｖ和ＶOH（MIN）＝２．７Ｖ，據此可求出口線的最大扇出Ｎ。

    ＡＴ８９Ｃ５１：Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口線為低電平時，ＮL≤３８，Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口線為高電平時，ＮH≤１０，取Ｎ＝１０。

    ＡＴ８９Ｃ２０５１：Ｐ１、Ｐ３口線為低電平時，ＮL≤９１，Ｐ１、Ｐ３口線為高電平時，ＮH≤９，取Ｎ＝９。

    ＧＭＳ９７Ｃ２０５１：Ｐ１、Ｐ３口線為低電平時，ＮL≤５１，Ｐ３口線為高電平時，ＮH≤１７，取Ｎ＝１７。

根據圖１、圖２及上述說明，可以得出如下結論：

    1） 這幾種芯片的Ｉ／Ｏ口線的低電平的驅動能力明顯高于高電平的驅動能力；2） ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ３口作Ｉ／Ｏ口的驅動能力為：Ｎ＝１７， Ｐ１口高電平的驅動能力相對較差，最好不用Ｐ１口高電平作驅動；3） ＡＴ８９Ｃ２０５１的Ｐ１、Ｐ３口做Ｉ／Ｏ口的驅動能力為：Ｎ＝９；4） ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口做Ｉ／Ｏ口的驅動能力為：Ｎ＝１０。

    根據以上結論，筆者建議用Ｉ／Ｏ口線的低電平來作驅動輸出；典型的驅動電路如圖３。