單片機(jī)準(zhǔn)雙向口IO詳解

在單片機(jī)學(xué)習(xí)、開發(fā)和應(yīng)用中，IO口的配置對(duì)功能的實(shí)現(xiàn)起著重要的作用，下面介紹常見的四種配置，而現(xiàn)在很多單片機(jī)都兼有這四種配置，可供選擇。

一.準(zhǔn)雙向口配置

如下圖，當(dāng)IO輸出為高電平時(shí)，其驅(qū)動(dòng)能力很弱，外部負(fù)載很容易將其拉至低電平。當(dāng)IO輸出為低電平時(shí)，其驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，可吸收相當(dāng)大的電流。

準(zhǔn)雙向口有三個(gè)上拉晶體管，一個(gè)“極弱上拉”，當(dāng)端鎖存器為邏輯“1”時(shí)打開，當(dāng)端口懸空時(shí)，“極弱上拉”將端口上拉至高電平。

第二個(gè)上拉晶體管為“弱上拉”，當(dāng)端口鎖存器為邏輯“1”且端口本身也為“1”時(shí)打開，此上拉提供的電流，使準(zhǔn)雙向口輸出為“1”。如果此時(shí)端口被
外部裝置拉到邏輯“0”時(shí)，通過施密特觸發(fā)器，控制“弱上拉”關(guān)閉，而“極弱上拉”維持開狀態(tài)，為了把這個(gè)端口拉低，外部裝置必須有足夠的灌電流能力，使
管腳上的電壓，降到門檻電以下。

第三個(gè)上拉晶體管為“強(qiáng)上拉”，當(dāng)端口鎖存器由“0”跳變到“1”時(shí)，這個(gè)上拉用來(lái)加快端口由邏輯“0”到邏輯“1”的轉(zhuǎn)換速度。

準(zhǔn)雙向口做為輸入時(shí)，通個(gè)一個(gè)施密特觸如器和一個(gè)非門，用以干擾和濾波。

準(zhǔn)雙向口用作輸入時(shí)，可對(duì)地接按鍵，如下圖1，當(dāng)然也可以去掉R1直接接按鍵，當(dāng)按鍵閉合時(shí)，端口被拉至低電平，當(dāng)按鍵松開時(shí)，端口被內(nèi)部“極弱上
拉”晶體管拉至高電平。當(dāng)端口作為輸出時(shí)，不應(yīng)對(duì)地外接LED如圖形控制，這樣端口的驅(qū)動(dòng)能力很弱，LED只能發(fā)很微弱的光，如果要驅(qū)動(dòng)LED，要采用圖
3的方法，這樣準(zhǔn)雙向口在輸出為低時(shí)，可吸收20mA的電流，故能驅(qū)動(dòng)LED。圖4的方法也可以，不過LED不發(fā)光時(shí)，端口要吸收收很大電流。

二.開漏輸出配置

這種配置，關(guān)閉所有上拉晶體管，只驅(qū)動(dòng)下拉晶體管，下拉與準(zhǔn)雙向口下拉配置相同，因此只能輸出低電平（吸收電流），和高阻狀態(tài)。不能輸出高電平（輸也電流）。如果要作為邏輯輸出，必須接上拉電阻到VCC。這種配置也可以通過上圖3和圖4來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。

三.推挽輸出配置

這種配置的下拉與準(zhǔn)雙向口和開漏配置相同，具有較強(qiáng)的拉電流能力，不同的是，具有持續(xù)的強(qiáng)上拉。因此可以用上圖2的方法來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。

四.僅為輸入配置（高阻配置）

這種配置不能輸出電流，也不能有收電流，只能作為輸入數(shù)據(jù)使用。

以上四種配置各有其特點(diǎn)，在使用中應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)靈活運(yùn)用。

準(zhǔn)雙向口的最大特點(diǎn)是既可以作為輸入，也可以作為輸出，不需要通過控制切換。

推挽輸出的特點(diǎn)是，無(wú)論輸也高電平還是低電平都有較大的驅(qū)動(dòng)能力，在輸也高電平時(shí)，也能直接點(diǎn)亮LED，這在準(zhǔn)雙向口中是不能辦到的。這種配置不宜作為輸入，因?yàn)檫@需要外部設(shè)備有很強(qiáng)的拉電流的能胃。

僅為輸入配置的特點(diǎn)是端口只能作為輸入使用，可以獲得很高的輸入阻抗，在有模擬比較器或ADC的端口中用得較多。

開漏輸出配置與準(zhǔn)又向口相似，但內(nèi)部沒有上拉電阻。有很好的電氣兼容性，外部接上拉電阻到3V電源，就能和3V邏輯器件連接。外部接上拉電阻到5V電源，就要以和5V器件連接。

需要說(shuō)明的是以上四種配置均可以作為輸入，也就是都可以檢測(cè)端的邏輯狀態(tài)，但其特性不同，不是每種配置都可以直接接按鍵。