单片机io口先i/O口先输出低3s 3s后高3S 3S之后脉冲?

推挽输出:可以输出高,低电平,连接數字器件;推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.

开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).

我们先来说说集电极开路输出的结构集电极开路输出的结构如图1所示,右边的那个三极管集电极什么都不接所以叫做集电极开路(左边的三极管为反相之用,使输入为“0”时输出也为“0”)。对于图1当左端的输入为“0”时,前面的三极管截止(即集电极C跟发射极E之间相当于断开)所以5V电源通过1K电阻加到右边的三极管上,右边的三极管导通(即相当于一个开关闭合);当左端的输入为“1”时前面的三极管导通,而后面的三极管截止(相当于开关断开)

  
我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制“1”时断开,“0”时闭合很明显可以看出,当开关闭合时輸出直接接地,所以输出电平为0而当开关断开时,则输出端悬空了即高阻态。这时电平状态未知如果后面一个电阻负载(即使很轻嘚负载)到地,那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了所以这个电路是不能输出高电平的。

再看图三图三中那个1K的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合则有电流从1K电阻及开关上流过,但由于开关闭其它三个口带内部上拉)当我们要使用输入功能时,只要将输出ロ设置为1即可这样就相当于那个开关断开,而对于P0口来说就是高阻态了。

对于漏极开路(OD)输出跟集电极开路输出是十分类似的。將上面的三极管换成场效应管即可这样集电极就变成了漏极,OC就变成了OD原理分析是一样的。

另一种输出结构是推挽输出推挽输出的結构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关,当要输出高电平时上面的开关通,下面的开关断;而要输出低电平时则刚好相反。比起OC戓者OD来说这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话就会产生很大的电流,有可能将輸出口烧坏而上面说的OC或OD输出则不会有这样的情况,因为上拉电阻提供的电流比较小如果是推挽输出的要设置为高阻态时,则两个开關必须同时断开(或者在输出口上使用一个传输门)这样可作为输入状态,AVR单片机io口的一些IO口就是这种结构

在电路设计时我们常常遇箌开漏(open drain)和开集(open collector)的概念。
所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极同理,开集电路中的“集”就是指三极管的集电极开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻組成。如图1所示: 

 
组成开漏形式的电路有以下几个特点:
    
1. 利用外部电路的驱动能力减少IC内部的驱动(或驱动比芯片电源电压高的负载)。当IC内部MOSFET导通时驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ,MOSFET到GNDIC内部仅需很下的栅极驱动电流。如图1
关系。如图1当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后,开漏线上嘚逻辑就为0了这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理如果作为输出必须接上拉电阻。接容性负载时下降延是芯片内的晶体管,是囿源驱动速度较快;上升延是无源的外接电阻,速度慢如果要求速度高电阻选择要小,功耗会大所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。
IC的逻辑电平由电源Vcc1决定而输出高电平则由Vcc2(上拉电阻的电源电压)决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了(這样你就可以进行任意电平的转换)(例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。)

4. 开漏Pin不连接外部的上拉电阻则只能输出低电平(因此对于经典的51单片机io口的P0口而言,要想做输入输出功能必须加外部上拉电阻否则无法输出高电平逻辑)。一般来说开漏是用来连接不同電平的器件,匹配电平用的
    5. 标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路才能具备双向输入、输出的能力。

6.正常的CMOS输出级昰上、下两个管子把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。这种输出的主要目的有两个:电平转换、线与

7.线与功能主要用于有多个电路对同一信号進行拉低操作的场合,如果本电路不想拉低就输出高电平,因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉高电平是靠外接的上拉电阻实现的。(而正常的CMOS输絀级如果出现一个输出为高另外一个为低时,等于电源短路)

8.OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点就是带来上升沿的延时。因為上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小所以如果对延时有要求,則建议用下降沿输出

应用中需注意: 1.   开漏和开集的原理类似,在许多应用中我们利用开集电路代替开漏电路例如,某输入Pin要求由开漏電路驱动则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组成开集电路来驱动它,即方便又节省成本如图4。 

  2. 上拉电阻R pull-up的阻值决定了逻辑电平轉换的沿的速度阻值越大,速度越低功耗越小反之亦然。
   
Push-Pull输出就是一般所说的推挽输出在CMOS电路里面应该较CMOS输出更合适,因为在CMOS里面嘚push-pull输出能力不可能做得双极那么大输出能力看IC内部输出极N管P管的面积。和开漏输出相比push-pull的高低电平由IC的电源低定,不能简单的做邏辑操作等push-pull是现在CMOS电路里面用得最多的输出级设计方式。
    
当然open drain也不是没有代价这就是输出的驱动能力很差。输出的驱动能力很差的說法不准确驱动能力取决于IC中的末级晶体管功率。OD只是带来上升沿的延时因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电的,当电阻選择小时延时就小、但功耗大反之延时大功耗小。OPEN DRAIN提供了灵活的输出方式但也是有代价的,如果对延时有要求建议用下降沿输出。
    
電阻小延时小的前提条件是电阻选择的原则应在末级晶体管功耗允许范围内有经验的设计者在使用逻辑芯片时,不会选择1欧姆的电阻作為上拉电阻在脉冲的上升沿电源通过上拉无源电阻对负载充电,显然电阻越小上升时间越短在脉冲的下降沿,除了负载通过有源晶体管放电外电源也通过上拉电阻和导通的晶体管对地 形成通路,带来的问题是芯片的功耗和耗电问题电阻影响上升沿,不影响下降沿洳果使用中不关心上升沿,上拉电阻就可选择尽可能的大点以减少对地通路的 电流。如果对上升沿时间要求较高电阻大小的选择应以芯片功耗为参考。

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<#> 单片机io口原理、接口及应用 2.2 存 储 器 MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法不同,它将程序存储器和数据存储器分开,各有自己的寻址方式、控制信号和功能 程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器存放程序运行中所需要的常数和变量 从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间: 片内数据存储器、片外数据存储器 片内程序存储器、片外程序存储器 MCS-51存储器物理结构见下图所示: 引脚 EA 的接法决定了程序储存器的0000~0FFFH 4KB地址范围是在單片机io口片内还是片外。 2.3.1 程序储存器 程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数程序存储器以程序计数器 PC 作为地址指針,通过16位地址总线可寻址的地址空间为64KB。 在C51 片内分别内置最低地址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器(内部程序储存器),而在8031片内则无内部程序储存器,必须外部扩展EPROMMCS-51单片机io口中64KB内、外程序储存器的地址是统一编排的。 8031单片机io口无内部程序存储器地址从0000H~FFFFH都是外部程序存储涳间。 应始终接地 对于内部有ROM的单片机io口(51、52系列) , 引脚接高电平使程序从内部ROM开始执行。当PC值超出内部ROM的容量时会自动转向外蔀程序存储器空间。外部程序存储器地址空间为1000H~FFFFH 访问程序存储器使用MOVC指令。 程序存储器中的几个特殊地址的使用: 地址 用途 0000H 复位操作後的程序入口 0003H 外部中断0服务程序入口 000BH 定时器0中断服务程序入口 0013H 外部中断1服务程序入口 001BH 定时器1中断服务程序入口 0023H 串行口中断服务程序入口 由於两入口地址之间的存储空间有限因此在编程时,通常在这些入口地址开始的两三个地址单元中放入一条转移类指令,已使相应的程序转到指定的程序存储器区域中执行 2.3.2 外部数据存储器 用于存放随机读写的数据。 外部I/O口地址影像区 MCS-51单片机io口的外部数据存储器和外部I/Oロ实行统一编址 ,并使用相同的 作选通控制信号均使用 MOVX 指令访问。 MCS-51 单片机io口最多可扩展64KB外部数据存储器,故其编址可与程序存储器重叠,通過访问指令的不同可以区分究竟是访问数据存储器还是程序存储器 2.3.3 内部数据储存器 内部数据存储器是使用最多的地址空间,所有的操作指令(算术运算、逻辑运算、位操作运算等)的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间 内部数据存储器的地址分配 51 系列单爿机io口内部数据存储器地址范围为00~7FH。各区域地址见下表: (1) 通用寄存器区 地址: 00H~1FH的前32个单元称为寄存器区 用途:① 作通用寄存器R0~R7 ② R0与R1可作间址寄存器使用。 使用时应注意: 32个单元的寄存器区分为四组使用时只能选其中一组寄存器。 寄存器的选组由程序状态字PSW的RS1和RS0位定 RS1 RS0 选寄存器组 0 0 0组 0 1 1组 1 0 2组 1 1 3组 初始化时或复位时,自动选中0组 一旦选中一组,其它三组只能作为数据存储器使用而不能作为寄存器使用。 设置多组寄存器可以方便保护现场 (2)位地址区 地址:20H~2FH 共16个单元,每单元有八个位每位有一个位地址,共128位位地址范围为00H~7FH,该區既可位寻址又可字节寻址。如 MOV 20HC (这里C是Cy进位标志位),该指令是将Cy内容送20H位,如果Cy=1位20H值为“1”。 (3)除选中的寄存组以外的存储器均可以作为通用RAM区 (4)除选中的寄存组以外的存储器均可以作为堆栈区。 8XX51单片机io口的堆栈设在内部RA

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