原创 关于51单片机的上拉问题

关于51单片机P0口的结构及上拉问题
 

１.P0作为地址数据总线时，Ｔ１和Ｔ２是一起工作的,构成推挽结构。高电平时，Ｔ１打开，Ｔ２截止；低电平时，Ｔ１截止，Ｔ２打开。这种情况下不用外接上拉电阻.而且,当T1打开,T2截止,输出高电平的时候,因为内部电源直接通过T1输出到P0口线上,因此驱动能力(电流)可以很大,这就是为什么教科书上说可以"驱动8个TTL负载"的原因.

２.P0作为一般端口时，Ｔ１就永远的截止，Ｔ２根据输出数据０导通和1截止，导通时拉地，当然是输出低电平；截止时，ＰＯ口就没有输出了，(注意,这种情况就是所谓的高阻浮空状态),如果加上外部上拉电阻，输出就变成了高电平1.

３.其他端口Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３,在内部直接将P1口中的T1换成了上拉电阻,所以不用外接，但内部上拉电阻太大，电流太小，有时因为电流不够，也会再并一个上拉电阻。

4.在某个时刻,P0口上输出的是作为总线的地址数据信号还是作为普通I/O口的电平信号,是依靠多路开关MUX来切换的.而MUX的切换,又是根据单片机指令来区分的.当指令为外部存储器/IO口读/写时,比如 MOVX A,@DPTR ,MUX是切换到地址/数据总线上;而当普通MOV传送指令操作P0口时,MUX是切换到内部总线上的.

PS:

Because Ports 1, 2, and 3 have fixed internal pullups, they are sometimes called “quasi- bidirectional” ports.
因为端口1、2、3有固定的内部上拉,所以有时候他们被称为"准双向"口.

Port 0, on the other hand, is considered “true” bidirectional, because when configured as an input it floats. 
端口0,从另外一方面来说,就被认为是"真正的"双向,因为当它被设置为输入的时候是浮空(高阻态)的.

       51单片机P0口的作为I/O的问题，其实看了51的P1口的电路就很容易理解了，主要是一个锁存器和推拉结构，在此作些说明。

       当用作输出，所有口线的状态都与SFR锁存位的设置有密切的联系。
       P0口为低除外。当P0口的一个位写入0时，这个位被拉低。但是对P0口的其中一个位写入1时，这个位呈现高阻，也就是未能连机，不能使用。要想获得1输出，你必须在P0口外加上拉电阻。一般驱动LED的上拉电阻为470Ω，外接逻辑电路的上拉电阻为4.7K。       补充：一些口线被作为简单的高电平输入也与SFR锁存位有关。因为P1、P2、P3有内部上拉电阻，可以随意被拉高，拉低。而P0口作为高电平输入时，也会呈现高阻态。
       P0口和P2口的输入缓冲被用来作存取外部存贮用，P0口用作外部存贮器的低位字节的位址，并与数据读写多工。输出第一位元址，当位置线是16位时，P2口用作高8位的位址线，因此当对外面存贮时，P0口、P2口没法当作I/O口线。
       P1口具有内部上拉电阻，当端口用作输入时，必须通过指令将端口的位锁存器置1，以关闭输出驱动场效应管，这时P1口的引脚由内部上拉电阻拉为高电平，所以向P1写入1，工作正常。
       P0则不同，它没有内部上拉电阻，在驱动场效应管的上方有一个提升场效应管，它只是在对外存储器进行读写操作，用作地址/数据时才起作用，当向位锁存器写入1，使驱动场效应管截止，则引脚浮空，所以写入1而未获得。

P0口上拉电阻的阻值：

1、如果是驱动led，那么用1K左右的就行了。如果希望亮度大一些，电阻可减小，最小不要小于200欧姆，否则电流太大；如果希望亮度小一些，电阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情况，以亮度合适为准，一般来说超过3K以上时，亮度就很弱了，但是对于超高亮度的LED，有时候电阻为10K时觉得亮度还能够用。我通常就用1k的。

2、对于驱动光耦合器，如果是高电位有效，即耦合器输入端接端口和地之间，那么和LED的情况是一样的；如果是低电位有效，即耦合器输入端接端口和VCC之间，那么除了要串接一个1——4.7k之间的电阻以外，同时上拉电阻的阻值就可以用的特别大，用100k——500K之间的都行，当然用10K的也可以，但是考虑到省电问题，没有必要用那么小的。

3、对于驱动晶体管，又分为PNP和NPN管两种情况：对于NPN，毫无疑问NPN管是高电平有效的，因此上拉电阻的阻值用2K——20K之间的，具体的大小还要看晶体管的集电极接的是什么负载，对于LED类负载，由于发管电流很小，因此上拉电阻的阻值可以用20k的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此上拉电阻的阻值最好不要大于4.7K，有时候甚至用2K的。对于PNP管，毫无疑问PNP管是低电平有效的，因此上拉电阻的阻值用100K以上的就行了，且管子的基极必须串接一个1——10K的电阻，阻值的大小要看管子集电极的负载是什么，对于LED类负载，由于发光电流很小，因此基极串接的电阻的阻值可以用20k的，但是对于管子的集电极为继电器负载时，由于集电极电流大，因此基极电阻的阻值最好不要大于4.7K。

3、对于驱动TTL集成电路，上拉电阻的阻值要用1——10K之间的，有时候电阻太大的话是拉不起来的，因此用的阻值较小。但是对于CMOS集成电路，上拉电阻的阻值就可以用的很大，一般不小于20K，我通常用100K的，实际上对于CMOS电路，上拉电阻的阻值用1M的也是可以的，但是要注意上拉电阻的阻值太大的时候，容易产生干扰，尤其是线路板的线条很长的时候，这种干扰更严重，这种情况下上拉电阻不宜过大，一般要小于100K，有时候甚至小于10K。

根据以上分析，上拉电阻的阻值的选取是有很多讲究的，不能乱用，具体情况比较复杂，如果你是个莱鸟，那么你尽量用小一些的，这样牺牲一些电源功耗。不过最好请教一下有关人员。