51系列單片機(jī)IO引腳的驅(qū)動(dòng)能力與上拉電阻分析

單片機(jī)輸出低電平時(shí)，將允許外部器件，向單片機(jī)引腳內(nèi)灌入電流，這個(gè)電流，稱為“灌電流”，外部電路稱為“灌電流負(fù)載”；單片機(jī)輸出高電平時(shí)，則允許外部器件，從單片機(jī)的引腳，拉出電流，這個(gè)電流，稱為“拉電流”，外部電路稱為“拉電流負(fù)載”。

這些電流一般是多少？最大限度是多少？　這就是常見的單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)能力的問題。

早期的 51 系列單片機(jī)的帶負(fù)載能力，是很小的，僅僅用“能帶動(dòng)多少個(gè) TTL 輸入端”來說明的。P1、P2 和 P3口，每個(gè)引腳可以都帶動(dòng) 3 個(gè) TTL 輸入端，只有 P0 口的能力強(qiáng)，它可以帶動(dòng) 8 個(gè)！

分析一下 TTL 的輸入特性，就可以發(fā)現(xiàn)，51 單片機(jī)基本上就沒有什么驅(qū)動(dòng)能力。它的引腳，甚至不能帶動(dòng)當(dāng)時(shí)的 LED 進(jìn)行正常發(fā)光。記得是在 AT89C51 單片機(jī)流行起來之后，做而論道才發(fā)現(xiàn)：單片機(jī)引腳的能力大為增強(qiáng)，可以直接帶動(dòng) LED 發(fā)光了。
看

看下圖，圖中的 D1、D2 就可以不經(jīng)其它驅(qū)動(dòng)器件，直接由單片機(jī)的引腳控制發(fā)光顯示。

雖然引腳已經(jīng)可以直接驅(qū)動(dòng) LED 發(fā)光，但是且慢，先別太高興，還是看看 AT89C51 單片機(jī)引腳的輸出能力吧。
從 AT89C51 單片機(jī)的 PDF 手冊文件中可以看到，穩(wěn)態(tài)輸出時(shí)，“灌電流”的上限為：

Maximum IOL per port pin: 10 mA;
Maximum IOL per 8-bit port:Port 0: 26 mA,Ports 1, 2, 3: 15 mA;
Maximum total I for all output pins: 71 mA.

這里是說：
每個(gè)單個(gè)的引腳，輸出低電平的時(shí)候，允許外部電路，向引腳灌入的最大電流為 10 mA；
每個(gè) 8 位的接口（P1、P2 以及 P3），允許向引腳灌入的總電流最大為 15 mA，而 P0 的能力強(qiáng)一些，允許向引腳灌入的最大總電流為 26 mA；
全部的四個(gè)接口所允許的灌電流之和，最大為 71 mA。

而當(dāng)這些引腳“輸出高電平”的時(shí)候，單片機(jī)的“拉電流”能力呢？　可以說是太差了，竟然不到 1 mA。

結(jié)論就是：單片機(jī)輸出低電平的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)能力尚可，而輸出高電平的時(shí)候，就沒有輸出電流的能力。
這個(gè)結(jié)論是依照手冊中給出的數(shù)據(jù)做出來的。