P0口

学习ARM嵌入式的时候,发现自己对以前学过的数模器件的知识遗忘了不少,按照我的进度本来应该继续学习ARM微处理器控制的课程,但想着后来势必还会遇到相同的问题所以就准备中断一下,杀回来把汇编和一些电路知识再总结一下,查漏补缺。如果有写的不合理的地方,还请多多指教。

言归正传,先来一幅图片来引入今天要讲述的三个知识点:

锁存器(由一个D触发器构成)

D:数据输入端;

CP/CLK:时序信号输入端;

Q:输出端;

~Q:反向输出端;

工作原理:

当D端输入数据信号,CP/CLK端没有时序信号时,Q和~Q端将不会有信号输出;

当D端输入数据信号,CP/CLK端有时序信号时,Q和~Q端有信号输出;

当D端和CP/CLK端同时有信号输入后突然撤掉CP/CLK信号时,D的值将会被保存到(“锁”)在器件内,此时Q和~Q端并没有信号输出,等下一个时序再次输入到CP/CLK端,Q和~Q将会正常输出D端传送的信号;

三态缓冲器(三态门)

三态:输出端的高电平,低电平,高阻态;

这里小哥偷个懒,百度一哥们儿给的解释,图文并茂想必更加清晰;

这里给各位初学者提个醒:连个三态缓冲器的输出端并不是说输出到了锁存器的D端借口上,而是输出到了单片机内部总线上,至于怎么传的那是后话;

输出驱动器

看图可知管脚的输出是靠两个MOS组成的推挽式结构,而且两个MOS管一次只能导通一个;

多路开关

首先,P0管口是复用管口,由于多路开关的存在是的P0口既可以用作普通I/O口,也可以用作外部拓展时传输数据和地址信号的总线功能;

P0口做低八位地址总线和数据总线,P2做高八位地址总线;

这里解释一下:不同的单片机结构不同,比如8031系列单片机内部没有程序储存器ROM,这就是的必须外置ROM,这是就必须牺牲管脚去外接ROM;

来源:网络

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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(并非5V,相当于悬空状态,也就是说P0 口不能真正的输出高电平)。给所接的负载提供电流,因此必须接(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。

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LCD显示屏显示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!

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。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。

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。

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。

根据以上分析,上拉电阻的阻值的选取是有很多讲究的,不能乱用。

来源: 21ic

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