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51单片机的IO口驱动才能、灌电流、拉电流、上拉电阻的挑选

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机的输出电流。单片机的输出电流,很…

单片机的引脚,可以用程序来操控,输出高、低电平,这些可算是单片机的输出电压。可是程序操控不了单片机的输出电流。单片机的输出电流,很大程度上是取决于引脚上的外接器材。

单片机输出低电平时,将答应外部器材,向单片机引脚内灌入电流,这个电流,称为“灌电流”,外部电路称为“灌电流负载”,如下图1所示;单片机输出高电平时,则答应外部器材,从单片机的引脚拉出电流,这个电流,称为“拉电流”,外部电路称为“拉电流负载”,如下图2所示。

这些电流一般是多少?最大极限是多少? 这便是常见的单片机输出驱动才能的问题。每个单个的引脚,输出低电平的时分,答应外部电路,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),答应向引脚灌入的总电流最大为 15 mA,而 P0 的才能强一些,答应向引脚灌入的最大总电流为 26 mA;悉数的四个接口所答应的灌电流之和,最大为 71 mA。而当这些引脚“输出高电平”的时分,单片机的“拉电流”才能呢?可以说是太差了,居然不到 1 mA。

序幕便是:单片机输出低电平的时分,驱动才能尚可,而输出高电平的时分,就没有输出电流的才能。

下面咱们剖析一下拉电流负载和灌电流负载的差异:
图1中,是灌电流负载。单片机输出低电平时,LED亮,;输出高电平的时分,那就什么电流都没有,此刻就不发生额定的耗电。
图2中,是拉电流负载。单片机输出低电平的时分,LED不亮,此刻VCC通过R2把电流悉数灌进单片机IO口,而且电流时5ma,单片机输出高电平的时分,VCC通过R2将电流注入到LED中,led亮。注意到了吗? LED 不发光的时分,上拉电阻给的电流悉数灌入单片机的引脚了!假设在一个 8 位的接口,安装了 8 个 1K 的上拉电阻,当单片机都输出低电平的时分,就有 40mA 的电流灌入这个 8 位的接口!假设四个 8 位接口,都加上 1K 的上拉电阻,最大有或许呈现 32 × 5 = 160mA 的电流,都流入到单片机中!这个数值现已超过了单片机手册上给出的上限。此刻单片机就会呈现作业不稳定的现象。而且这些电流,都是在负载处于无效的状态下呈现的,它们都是彻底没有用途的电流,仅仅发生发热、耗电大、电池耗费快…等结果。
综上所述,灌电流负载,是合理的;而“拉电流负载”和“上拉电阻”会发生很大的无效电流,而且功耗大。

那么,把上拉电阻加大些,可以吗? 
答复是:不可的,由于需求它为拉电流负载供给电流。关于 LED,假设加大电阻,将使电流过小,发光昏暗,就失掉发光二极管的作用了。在图2中,假设单片机输出的高电平时4V,此刻R2两头的电压差为5V-3V=2V。通过R2的电流为I=2V/1000=2ma,这一部分电流将悉数流入LED。假设加大电阻,上拉电阻供给的电流将会减小。上拉电阻的巨细一般挑选在1K-10K之间就行。

规划单片机的负载电路,应该选用“灌电流负载”的电路方式,以防止无谓的电流耗费。

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