单片机准双向口IO详解

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单片机准双向口IO详解

 

单片机的几种IO口配置

 

在单片机学习、开发和应用中，IO口的配置对功能的实现起着重要的作用，下面介绍常见的四种配置，而现在很多单片机都兼有这四种配置，可供选择。

 

一.准双向口配置

 

如下图，当IO输出为高电平时，其驱动能力很弱，外部负载很容易将其拉至低电平。当IO输出为低电平时，其驱动能力很强，可吸收相当大的电流。

 

准双向口有三个上拉晶体管，一个“极弱上拉”，当端锁存器为逻辑“1”时打开，当端口悬空时，“极弱上拉”将端口上拉至高电平。

 

第二个上拉晶体管为“弱上拉”，当端口锁存器为逻辑“1”且端口本身也为“1”时打开，此上拉提供的电流，使准双向口输出为“1”。如果此时端口被
外部装置拉到逻辑“0”时，通过施密特触发器，控制“弱上拉”关闭，而“极弱上拉”维持开状态，为了把这个端口拉低，外部装置必须有足够的灌电流能力，使
管脚上的电压，降到门槛电以下。

 

第三个上拉晶体管为“强上拉”，当端口锁存器由“0”跳变到“1”时，这个上拉用来加快端口由逻辑“0”到逻辑“1”的转换速度。

 

准双向口做为输入时，通个一个施密特触如器和一个非门，用以干扰和滤波。

 

 

 

准双向口用作输入时，可对地接按键，如下图1，当然也可以去掉R1直接接按键，当按键闭合时，端口被拉至低电平，当按键松开时，端口被内部“极弱上
拉”晶体管拉至高电平。当端口作为输出时，不应对地外接LED如图形控制，这样端口的驱动能力很弱，LED只能发很微弱的光，如果要驱动LED，要采用图
3的方法，这样准双向口在输出为低时，可吸收20mA的电流，故能驱动LED。图4的方法也可以，不过LED不发光时，端口要吸收收很大电流。

 

 

 

二.开漏输出配置

 

这种配置，关闭所有上拉晶体管，只驱动下拉晶体管，下拉与准双向口下拉配置相同，因此只能输出低电平（吸收电流），和高阻状态。不能输出高电平（输也电流）。如果要作为逻辑输出，必须接上拉电阻到VCC。这种配置也可以通过上图3和图4来驱动LED。

 

 

 

三.推挽输出配置

 

这种配置的下拉与准双向口和开漏配置相同，具有较强的拉电流能力，不同的是，具有持续的强上拉。因此可以用上图2的方法来驱动LED。

 

 

 

四.仅为输入配置（高阻配置）

 

这种配置不能输出电流，也不能有收电流，只能作为输入数据使用。

 

 

 

以上四种配置各有其特点，在使用中应根据其特点灵活运用。

 

准双向口的最大特点是既可以作为输入，也可以作为输出，不需要通过控制切换。

 

推挽输出的特点是，无论输也高电平还是低电平都有较大的驱动能力，在输也高电平时，也能直接点亮LED，这在准双向口中是不能办到的。这种配置不宜作为输入，因为这需要外部设备有很强的拉电流的能胃。

 

仅为输入配置的特点是端口只能作为输入使用，可以获得很高的输入阻抗，在有模拟比较器或ADC的端口中用得较多。

 

开漏输出配置与准又向口相似，但内部没有上拉电阻。有很好的电气兼容性，外部接上拉电阻到3V电源，就能和3V逻辑器件连接。外部接上拉电阻到5V电源，就要以和5V器件连接。

 

需要说明的是以上四种配置均可以作为输入，也就是都可以检测端的逻辑状态，但其特性不同，不是每种配置都可以直接接按键。