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一般的51单片机P0口为什么要加上拉电阻？

bigbaicai 2019-03-06 10:10:22

一、概述

51单片机（通常指AT89C51,AT89C52,STC89C51,STC89C52）P0口作为I/O口输出的时候时，输出低电平为0 输出高电平为高组态，所谓的高阻态就相当于浮空状态，不能真正的输出高电平。

P0端口8位中的一位结构图见下图：

由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成半导体。

当作为输出给所接的负载提供电流时，必须接上拉电阻(一电阻连接到VCC)，由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。P0作输入时不需要上拉电阻，但要先置1。因为P0口作一般I/O口时上拉场效应管一直截止，所以如果不置1，下拉场效应管会导通，永远只能读到0。因此在输入前置1，使下拉场效应管截止，端口会处于高阻浮空状态，才可以正确读入数据。　

二、上拉情况分类

由于P0口内部没有上拉电阻，是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，绝大多数情况下P0口是必需加上拉电阻的。

1、一般51单片机的P0口在作为地址/数据复用时不接上拉电阻。

2、作为一般的I/O口时用时，由于内部没有上拉电阻，故要接上上拉电阻。

3、当p0口用来驱动PNP管子的时候，就不需要上拉电阻，因为此时的低电平有效;

4、当P0口用来驱动NPN管子的时候，就需要上拉电阻的，因为此时只有当P0为1时候，才能够使后级端导通。简单一点说就是它要驱动LDE亮就必须要有电源驱动，否则亮不了，而恰好P0口没有电源，所以就要外接电源，接上电阻是起到限流的作用;如果接P1、P2、P3端口就不用外接电源和电阻了。

P0口是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，绝大多数情况下P0口是必需加上拉电阻的;

5、51单片机的P0口用作数据和地址总线时不必加上拉电阻。

有些IC的驱动能力并不强，如果P0口作为输入而加了不必要的上拉，有可能驱动IC无法将其拉回到低电平，从而使输入失败!

三、常用驱动实例

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。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半导体。

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。

4、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IC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。