關(guān)于單片機(jī)I/0口置低的引腳不能拉高的問(wèn)題

       平時(shí)沒(méi)注意單片機(jī)的I/0結(jié)構(gòu)，以為軟件置0的端口，加個(gè)外部高電平就可以拉高，下次采樣的時(shí)候，就成了高電平了?，F(xiàn)在看了一下P口結(jié)構(gòu)才知道，不行。

　　P0口做通信用，輸出用時(shí)，必須外部加上拉電阻，拉高到電源，不然會(huì)出錯(cuò)!!!!!

　　內(nèi)部把端口置0之后，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通到地，把電平拉到了地。就算外部加一個(gè)高電平信號(hào)，因?yàn)榇藭r(shí)引腳相當(dāng)于對(duì)地短接，所以引腳狀態(tài)還是低電平。

　　但是：如果外部加一個(gè)電流很大的高電平信號(hào)，還是可以把引腳電平拉高的。因?yàn)閮?nèi)部場(chǎng)效應(yīng)管有一定內(nèi)阻。但是注意用是不允許的。會(huì)縮短單片機(jī)壽命。

　　所以：單片機(jī)采樣引腳外部電平信號(hào)時(shí)，一般要內(nèi)部把引腳抬高，采樣外部拉低信號(hào)。如果非要采樣外部引腳高電平的信號(hào)。那必須初始狀態(tài)引腳為低電平，而內(nèi)部又不能置低。解決辦法是：引腳接一個(gè)電阻到到地，外部沒(méi)有高信號(hào)來(lái)時(shí)，引腳被“外部拉低”，來(lái)高電平信號(hào)時(shí)，才“外部抬高”引腳。

　　一、P0端口的結(jié)構(gòu)及工作原理

　　P0端口8位中的一位結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)下圖：

　　由上圖可見(jiàn)，P0端口由鎖存器、輸入緩沖器、切換開(kāi)關(guān)、一個(gè)與非門(mén)、一個(gè)與門(mén)及場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。再看圖的右邊，標(biāo)號(hào)為P0.X引腳的圖標(biāo)，也就是說(shuō)P0.X引腳可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8個(gè)與上圖相同的電路組成。

　　下面，我們先就組成P0口的每個(gè)單元部份跟大家介紹一下：

　　先看輸入緩沖器：在P0口中，有兩個(gè)三態(tài)的緩沖器，在學(xué)數(shù)字電路時(shí)，我們已知道，三態(tài)門(mén)有三個(gè)狀態(tài)，即在其的輸出端可以是高電平、低電平，同時(shí)還有一種就是高阻狀態(tài)(或稱(chēng)為禁止?fàn)顟B(tài))，大家看上圖，上面一個(gè)是讀鎖存器的緩沖器，也就是說(shuō)，要讀取D鎖存器輸出端Q的數(shù)據(jù)，那就得使讀鎖存器的這個(gè)緩沖器的三態(tài)控制端(上圖中標(biāo)號(hào)為‘讀鎖存器’端)有效。下面一個(gè)是讀引腳的緩沖器，要讀取P0.X引腳上的數(shù)據(jù)，也要使標(biāo)號(hào)為‘讀引腳’的這個(gè)三態(tài)緩沖器的控制端有效，引腳上的數(shù)據(jù)才會(huì)傳輸?shù)轿覀儐纹瑱C(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上。

　　D鎖存器：構(gòu)成一個(gè)鎖存器，通常要用一個(gè)時(shí)序電路，時(shí)序的單元電路在學(xué)數(shù)字電路時(shí)我們已知道，一個(gè)觸發(fā)器可以保存一位的二進(jìn)制數(shù)(即具有保持功能)，在51單片機(jī)的32根I/O口線中都是用一個(gè)D觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成鎖存器的。大家看上圖中的D鎖存器，D端是數(shù)據(jù)輸入端，CP是控制端(也就是時(shí)序控制信號(hào)輸入端)，Q是輸出端，Q非是反向輸出端。

　　對(duì)于D觸發(fā)器來(lái)講，當(dāng)D輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)，如果這時(shí)控制端CP沒(méi)有信號(hào)(也就是時(shí)序脈沖沒(méi)有到來(lái))，這時(shí)輸入端D的數(shù)據(jù)是無(wú)法傳輸?shù)捷敵龆薗及反向輸出端Q非的。如果時(shí)序控制端CP的時(shí)序脈沖一旦到了，這時(shí)D端輸入的數(shù)據(jù)就會(huì)傳輸?shù)絈及Q非端。數(shù)據(jù)傳送過(guò)來(lái)后，當(dāng)CP時(shí)序控制端的時(shí)序信號(hào)消失了，這時(shí)，輸出端還會(huì)保持著上次輸入端D的數(shù)據(jù)(即把上次的數(shù)據(jù)鎖存起來(lái)了)。如果下一個(gè)時(shí)序控制脈沖信號(hào)來(lái)了，這時(shí)D端的數(shù)據(jù)才再次傳送到Q端，從而改變Q端的狀態(tài)。

　　多路開(kāi)關(guān)：在51單片機(jī)中，當(dāng)內(nèi)部的存儲(chǔ)器夠用(也就是不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，這里講的存儲(chǔ)器包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及程序存儲(chǔ)器)時(shí)，P0口可以作為通用的輸入輸出端口(即I/O)使用，對(duì)于8031(內(nèi)部沒(méi)有ROM)的單片機(jī)或者編寫(xiě)的程序超過(guò)了單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器容量，需要外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口就作為‘地址/數(shù)據(jù)’總線使用。那么這個(gè)多路選擇開(kāi)關(guān)就是用于選擇是做為普通I/O口使用還是作為‘數(shù)據(jù)/地址’總線使用的選擇開(kāi)關(guān)了。大家看上圖，當(dāng)多路開(kāi)關(guān)與下面接通時(shí)，P0口是作為普通的I/O口使用的，當(dāng)多路開(kāi)關(guān)是與上面接通時(shí)，P0口是作為‘地址/數(shù)據(jù)’總線使用的。

　　輸出驅(qū)動(dòng)部份：從上圖中我們已看出，P0口的輸出是由兩個(gè)MOS管組成的推拉式結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)，這兩個(gè)MOS管一次只能導(dǎo)通一個(gè)，當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí)，V2就截止，當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)，V1截止。

　　與門(mén)、與非門(mén)：這兩個(gè)單元電路的邏輯原理我們?cè)诘谒恼n數(shù)字及常用邏輯電路時(shí)已做過(guò)介紹，不明白的同學(xué)請(qǐng)回到第四節(jié)去看看。

　　前面我們已將P0口的各單元部件進(jìn)行了一個(gè)詳細(xì)的講解，下面我們就來(lái)研究一下P0口做為I/O口及地址/數(shù)據(jù)總線使用時(shí)的具體工作過(guò)程。

　　1、作為I/O端口使用時(shí)的工作原理

　　P0口作為I/O端口使用時(shí)，多路開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)為0(低電平)，看上圖中的線線部份，多路開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)同時(shí)與與門(mén)的一個(gè)輸入端是相接的，我們知道與門(mén)的邏輯特點(diǎn)是“全1出1，有0出0”那么控制信號(hào)是0的話，這時(shí)與門(mén)輸出的也是一個(gè)0(低電平)，與讓的輸出是0，V1管就截止，在多路控制開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)是0(低電平)時(shí)，多路開(kāi)關(guān)是與鎖存器的Q非端相接的(即P0口作為I/O口線使用)。

　　P0口用作I/O口線，其由數(shù)據(jù)總線向引腳輸出(即輸出狀態(tài)Output)的工作過(guò)程：當(dāng)寫(xiě)鎖存器信號(hào)CP 有效，數(shù)據(jù)總線的信號(hào)→鎖存器的輸入端D→鎖存器的反向輸出Q非端→多路開(kāi)關(guān)→V2管的柵極→V2的漏極到輸出端P0.X。前面我們已講了，當(dāng)多路開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)為低電平0時(shí)，與門(mén)輸出為低電平，V1管是截止的，所以作為輸出口時(shí)，P0是漏極開(kāi)路輸出，類(lèi)似于OC門(mén)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)上接電流負(fù)載時(shí)，需要外接上拉電阻。

　　下圖就是由內(nèi)部數(shù)據(jù)總線向P0口輸出數(shù)據(jù)的流程圖(紅色箭頭)。

　　數(shù)據(jù)輸入時(shí)(讀P0口)有兩種情況

　　1、讀引腳

　　讀芯片引腳上的數(shù)據(jù)，讀引腳數(shù)時(shí)，讀引腳緩沖器打開(kāi)(即三態(tài)緩沖器的控制端要有效)，通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸入，請(qǐng)看下圖(紅色簡(jiǎn)頭)。

　　通過(guò)打開(kāi)讀鎖存器三態(tài)緩沖器讀取鎖存器輸出端Q的狀態(tài)，請(qǐng)看下圖(紅色箭頭)：

在輸入狀態(tài)下，從鎖存器和從引腳上讀來(lái)的信號(hào)一般是一致的，但也有例外。例如，當(dāng)從內(nèi)部總線輸出低電平后，鎖存器Q=0，Q非=1，場(chǎng)效應(yīng)管T2開(kāi)通，端口線呈低電平狀態(tài)。此時(shí)無(wú)論端口線上外接的信號(hào)是低電乎還是高電平，從引腳讀入單片機(jī)的信號(hào)都是低電平，因而不能正確地讀入端口引腳上的信號(hào)。又如，當(dāng)從內(nèi)部總線輸出高電平后，鎖存器Q=1，Q非=0，場(chǎng)效應(yīng)管T2截止。如外接引腳信號(hào)為低電平，從引腳上讀入的信號(hào)就與從鎖存器讀入的信號(hào)不同。為此，8031單片機(jī)在對(duì)端口P0一P3的輸入操作上，有如下約定：為此，8051單片機(jī)在對(duì)端口P0一P3的輸入操作上，有如下約定：凡屬于讀-修改-寫(xiě)方式的指令，從鎖存器讀入信號(hào)，其它指令則從端口引腳線上讀入信號(hào)。