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標(biāo)題: 51系列I/O口上拉電阻使用點(diǎn)滴 [打印本頁]

作者: 單片機(jī) 時(shí)間: 2009-5-25 11:46
標(biāo)題: 51系列I/O口上拉電阻使用點(diǎn)滴
按常規(guī)，在51端口（P1、P2、P3）某位用作輸入時(shí)，必須先向?qū)?yīng)的鎖存器寫入1，使FET截止。一般情況是這樣，也有例外。所謂IO口內(nèi)部與電源相連的上拉電阻而非一常規(guī)線性電阻，實(shí)質(zhì)上，該電阻是由兩個(gè)場效應(yīng)管并聯(lián)在一起：一個(gè)FET為負(fù)載管，其阻值固定；另一個(gè)FET可工作在導(dǎo)通或截止兩種狀態(tài)（姑且叫可變FET）。使其總電阻值變化近似為0或阻值較大（20千歐--40千歐）兩種情況。當(dāng)和端口鎖存器相連的FET由導(dǎo)通至截止時(shí)，該阻值近似為0，可將引腳快速上拉至高電平；當(dāng)和鎖存器相連的FET由截止至導(dǎo)通時(shí)，該電阻呈現(xiàn)較大阻值，限制了和端口鎖存器相連的FET的導(dǎo)通電流。

51I/O口作為輸入端和外部信號相連有時(shí)必須考慮上述特性，本人在設(shè)計(jì)LTP1245熱敏打印頭驅(qū)動(dòng)板時(shí)，資料上推介熱敏頭“抬頭”和“紙盡”信號由頭中內(nèi)嵌檢測電路提供，MCU IO口采集該信號時(shí)需加緩沖（如74HC04）。當(dāng)時(shí)本人認(rèn)為51IO口上拉電阻為一較大阻值的固定電阻，對輸入信號無影響，故未加緩沖電路（為降低成本能省則省）。可到調(diào)試PCBA時(shí)發(fā)現(xiàn)，“抬頭”、“紙盡”狀態(tài)變化時(shí)，采集信號只在3.90V--5.10V之間變化,應(yīng)為低電平時(shí)無低電平輸出。究其原因，打印頭的“抬頭”、“缺紙”信號輸出為一光敏三極管的集電極輸出，集電極和電源間原有一個(gè)負(fù)載電阻，飽和導(dǎo)通設(shè)計(jì)工作電流僅為450--1100微安，當(dāng)該集電極直接和MCU IO口某位相連時(shí)，IO口上拉電阻和光敏三極管負(fù)載電阻并聯(lián)，當(dāng)IO口上拉時(shí)，上拉電阻極小致使光敏三極管直流負(fù)載線斜率陡然增大，工作狀態(tài)進(jìn)入放大區(qū)而非希望的飽和區(qū)。當(dāng)時(shí)在不改硬件的條件下，我?guī)缀鯚o計(jì)可施，甚至想到了準(zhǔn)備燒斷IO口上拉電阻（前兩天我曾發(fā)帖求救怎么燒斷IO口上拉電阻的方法）后來聽網(wǎng)友建議該方法風(fēng)險(xiǎn)較大，所以總想用軟件方法解決。

后來我的解決方法是：采樣信號前不是先向?qū)?yīng)鎖存器寫1，而是先寫入0，再寫入1，延時(shí)約10毫秒以上，然后再采樣（當(dāng)然此法只適應(yīng)于采樣頻率很低的情況）。這樣作的目的是：先寫入0迫使IO口上拉電阻先為一較大值，此時(shí)如果外部光敏三極管本來處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)完成上述一系列鎖存器的寫入過程后光敏管仍為截止態(tài)，IO口正確采樣到高電平；此時(shí)如果外部光敏三極管基極電流足夠大有容許三極管飽和導(dǎo)通的條件（即基極吸收到充分光強(qiáng)），雖然采樣一開始集電極被人為鉗位在低電平，但當(dāng)下一時(shí)隙和IO口相連的鎖存器被寫入1時(shí)，在IO口上拉電阻中的可變FET導(dǎo)通之前，光敏三極管已先進(jìn)入飽和態(tài)而又把引腳鉗位在實(shí)際輸出的低電平，此時(shí)MCU IO口的上拉電阻仍為較大阻值，同時(shí)和原光敏三極管集電極負(fù)載電阻并聯(lián)（考慮并聯(lián)后阻值變化，原光敏三極管集電極負(fù)載電阻需增大到適當(dāng)阻值）充當(dāng)飽和導(dǎo)通后光敏三極管的負(fù)載電阻，事實(shí)上，IO口上拉電阻中的可變FET未來得及導(dǎo)通又被截止了，由此又保證了信號低電平的正確采樣。經(jīng)過波形測試問題得。

作者: McuPlayer 時(shí)間: 2009-6-19 00:41
51其實(shí)完全可以放棄外部總線，把IO口做成類似PIC的IO，再也不用考慮什么弱上拉/準(zhǔn)雙向口之類的折磨了。
實(shí)際上已經(jīng)有廠家這么做了..........

作者: jxb01033016 時(shí)間: 2009-6-19 08:52
好

作者: xllin 時(shí)間: 2009-6-30 15:46
就是。支持

作者: 高速上的板車 時(shí)間: 2010-9-4 09:23
雞翅

作者: mqxc 時(shí)間: 2010-9-15 21:43
非常感謝

作者: alpha321 時(shí)間: 2010-10-12 19:25
感謝樓主分享經(jīng)驗(yàn)!
這種問題確實(shí)很少見,一般都會(huì)把51單片機(jī)的口線(除P0外)當(dāng)做線性電阻上拉的.但如果口線作為輸入且負(fù)載有要求時(shí),該輸入腳是不能作為高阻態(tài)的.這種問題通常和具體的芯片有關(guān).
PIC等的口線不用準(zhǔn)上拉,可是輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換時(shí)必須由程序切換,而不像51的口線那樣方便.有些特性是根據(jù)具體應(yīng)用而定的,芯片的功能各有千秋.

作者: pcbkey 時(shí)間: 2015-2-7 10:24
支持一下

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