看来许多网友都搞不清灌电流和拉电流的概念,下面就此解释一下,期望看过本文后不再就此困扰。
一个重要的条件:灌电流和拉电流是针对端口而言的。 名词解释——灌:注入、填充,由外向内、由虚而实。渴了,来一大杯鲜榨橙汁,一饮而尽,饱了,这叫“灌”。 灌电流(sink current) ,对一个端口而言,假如电流方向是向其内部活动的则是“灌电流”,比方一个IO经过一个电阻和一个LED衔接至VCC,当该IO输出为逻辑0时能不能点亮LED,去查该器材手册中sink current参数。 名词解释——拉:流出、排空,由内向外,由实而虚。一大杯鲜橙汁喝了,过会儿,憋的慌,赶忙找卫生间,一阵“大雨”,舒坦了,这叫“拉”。 拉电流(sourcing current),对一个端口而言,假如电流方向是向其外部活动的则是“拉电流”,比方一个IO经过一个电阻和一个LED连至GND,当该IO输出为逻辑1时能不能点亮LED,去查该器材手册中sourcing current参数。 |
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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”(sink current)
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“(source current)
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。
剖析一下 TTL 的输入特性,就可以发现,51 单片机基本上就没有什么驱动才能。
它的引脚,乃至不能带动其时的 LED 进行正常发光。
记住是在 AT89C51 单片机流行起来之后,做而论道才发现:单片机引脚的才能大为增强,可以直接带动 LED 发光了。
看看下图,图中的 D1、D2 就可以不经其它驱动器材,直接由单片机的引脚操控发光显现。
尽管引脚现已可以直接驱动 LED 发光,可是且慢,先别太高兴,仍是看看 AT89C51 单片机引脚的输出才能吧。
从 AT89C51 单片机的 PDF 手册文件中可以看到,稳态输出时,“灌电流”的上限为:
Maximum IOL per port pin: 10 mA;
Maximum IOL per 8-bit port:Port 0: 26 mA,Ports 1, 2, 3: 15 mA;
Maximum total I for all output pins: 71 mA.
这儿是说:
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。
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单片机驱动蜂鸣器-.
这儿驱动蜂鸣器电阻为14k 假如电压为3V的时分需求电流为21ma,可是单片机供给的电流最大也就10ma左右,所以需求三极管来扩大电流
如图P26高电平的时分蜂鸣器作业,P26低电平的时分断开。 蜂鸣器作业电压3V,所以取RES2为2v / 21ma为100欧左右。先需求21ma二极管的扩大倍数将近100倍,所以基极电流最小为0.21ma,现E点电压为3v所以R=U/A 电阻最大需求取2V/0.21ma=10000K 假如电阻取100欧那基极电流便是20ma,单片机驱动不了。最大为10ma可知电阻的最小为200欧姆,扩大2倍则蜂鸣器就可以作业了。。(在饱满,扩大的临界状态所以可以运用 IB=β*%&&&&&%,)
而当这些引脚“输出高电平”的时分,单片机的“拉电流”才能呢? 有10 mA的驱动才能。
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。
这个序幕是按照手册中给出的数据做出来的。
51 单片机的这些特性,是源于引脚的内部结构,引脚内部结构图这儿就不画了,许多书中都有。
在芯片的内部,引脚和地之间,有个三极管,所以引脚具有下拉的才能,输出低电平的时分,答应灌入 10mA 的电流;而引脚和正电源之间,有个几百K的“内部上拉电阻”,所以,引脚在高电平的时分,可以输出的拉电流很小。特别是 P0 口,其内部根本就没有上拉电阻,所以 P0 口根本就没有高电平输出电流的才能。
哦,理解了,外接电路假如是“拉电流负载”,要求单片机输出高电平时发挥效果,那就必须用“上拉电阻”来帮忙,发生负载所需的电流。
下面做而论道就专门说说上拉电阻存在的问题。
假如在一个 8 位的接口,装置了 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!
假如四个 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。假如此刻单片机作业不稳定,便是天经地义的了。
并且这些电流,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。
,特别是现在,都在发起节能减排,低碳…。
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,假如加大电阻,将使电流过小,发光昏暗,就失掉发光二极管的效果了。
关于 D1,是灌电流负载,单片机输出低电平的时分,R1、D1 通路上会有灌电流;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。
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,这种电路不合理。
有些网友对上拉电阻情有独钟,有用没用的,都想在引脚上装置个上拉电阻,乃至还能说出些理由:稳定性啦、速度啦…。
其实,“上拉电阻”和“拉电流负载”电路,是会对单片机体系形成不良结果的。
做而论道看过许多关于单片机引脚以及上拉电阻方面的书本、参考资料,基本上它们关于运用上拉电阻的弊端都没有进行细心的评论。
在此,做而论道慎重向我们提出主张: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。
上拉电阻,仅仅是在 P0 谈锋考虑加不加的问题:当用 P0 口做为输进口的时分,需求加上、当用 P0 口输出高电平驱动 MOS 型负载的时分,也需求加上,其它的时分,P0 口也不必参加上拉电阻。
在其它接口(P1、P2 和 P3),都不应该加上拉电阻,特别是输出低电平有用的时分,外接器材就有上拉的效果。