C51单片机的IO口介绍(下)

CHANBAEK 2023-11-02 2626

描述

上一篇文章我们对C51的IO简单的介绍了一下，现在我们来简单了解C51的IO的结构

这里我们学习一下比较常见的单片机的IO模式，分别是准双向，开漏输出和推挽输出

（这里要提一嘴，我们用的STC88C52RC是没有推挽输出功能的，STC公司后续推出的一些机型才有推挽输出功能）

接下来我们来看看这几种模式

1.准双向

看看下面的原理图，机内信号通过一个非门取反后送入一个MOS管，MOS管负责控制这个IO的高低电平，配合内部上拉电阻完成高低电平的输出

MOS管

为了方便我们分析，我们把这个MOS管看成一只NPN三极管。区别是三极管靠电流导通，MOS管靠电压导通

MOS管

结合前面我们讲过的知识，对于一只NPN三极管，基极b电压比集电极c电压大0.7V的时候，三极管发射极e与集电极c之间导通

准双向输出高电平

当机内给高电平信号的时候，经过非门取反，得到低电平信号，在这里我视作0V，非门取反后直接接到三极管b极，相当于b极电压0V，三极管的c极接地，视作0V。此时由于b极电压与c极电压差小于0.7V，三极管截止

MOS管

电源正极的电流就经过内部上拉电阻流向c极，只有一路电流从正极到上拉电阻再流出IO，这时候相当于IO接入高电平

准双向输出低电平

当机内给低电平信号的时候，经过非门取反，得到高电平信号，在这里我视作5V，非门取反后直接接到三极管b极，相当于b极电压5V，三极管的c极接地，视作0V。此时由于b极电压与c极电压差达到0.7V以上，三极管导通

MOS管

电源正极的电流就经过内部上拉电阻流向c极，c，e之间导通，所以直通，一直流至负极。另一路电流从外部IO经过三极管的C极，再流向e极，最后流至地，实现接低

这时候我想你会问，那电流为什么不从vcc流向电阻，最后流出IO呢？我想说，我相信你高中的时候学过，电流总是从正极流向负极。我们来观察，在这个电路里面，正极的电流已经流向负极了，IO这一路电流也流向负极，也就实现了低电平输出

2.开漏输出

开漏输出的结构如下

MOS管

细心的朋友已经发现了，开漏输出的电路结构跟准双向的区别就是没有内部上拉电阻

内部输出0的时候，原理跟准双向输出相同

MOS管

但是如果内部输出为1的时候

MOS管

这时候IO是悬空状态，相当于IO跟单片机断开了

如果需要输出高电平，这时候就需要外部上拉电阻

MOS管

3.推挽输出（了解）

所谓的推挽，就是指使用两个三极管或者MOS管交替地将信号推到正和负极性，实现放大的效果

推挽输出的电路结构

MOS管

在这个结构中，两个MOS管配合，实现推挽输出，最大的特点就是输出电流够大（大约20mA）

在这里，T1 MOS管可以看成PNP三极管，T2 MOS管可看成NPN三极管

MOS管

输出高电平的原理：

内部输出高电平信号经过非门取反，送到两个三极管的b极，上面的PNP三极管导通，下面的NPN三极管截止，电流从VCC流过PNP管，流出IO。

MOS管

输出低电平的原理：

内部输出低电平信号经过非门取反，送到两个三极管的b极，上面的PNP三极管截止，下面的NPN三极管导通，IO电流经过NPN三极管流过地，实现输出低电平

C51的IO模式

我们的AT89C52单片机只支持开漏输出和准双向输出

P0组IO只支持开漏输出，仔细观察，你的开发板上的P0组IO是不是有一排上拉电阻？

MOS管

P1，P2，P3支持准双向IO输出

这些是单片机设计的时候就配置好的

我们无法修改，但是根据不同IO组的输出功能进行合理利用，依旧能达到我们想要的效果

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