AJ的笔记之上拉电阻的工作原理分析

第二章：聊一聊上拉电阻的工作原理

**********本文所采用的单片机是：STC89C52RC系********************

【重点提要】其实，理解上拉电阻的原理，关键是理解这两个词：锁存器&开漏输出。

（1）关于锁存器

我们知道，单片机是由微处理器、存储器以及输入输出接口组成的芯片，具体到引脚，我们了解到单片机的结构如下图所示：

原来P1，P2，P3接口对应的元器件是锁存器（一种存储器），而锁存器有一个特征就是存储单元电路。锁存，其实就是缓存的意思，可以把信号暂存为某种电平状态：高电平或低电平，但是具体是哪种，其实是不确定的。我们通过程序控制信号输入“0”和“1”，其实就是改变锁存器的电平状态。“0”为低电平（电压），“1”为高电平。

（2）关于开漏输出

然而，单片机输出属于开漏输出，也就是无法输出电压，不管单片机有多大的蓄能，它的引脚也不输出电压，我们也可以称之为悬空状态。

（3）上拉电阻的工作原理

当我们接入上拉电阻的时候，就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，输入电流，电阻同时起到限流的作用（钳位是指将某点的电位限制在规定电位的措施，是一种过压保护技术。）这个时候，输出高电平的电压会拉到上拉电阻的电压。（如下图所示）

我们再接入一个LED灯，其正极接入P0^1,负极接地（如下图所示）。

这时，P0^1的电平已经被固定在高电平了，在无信号输入的情况下或输入高电平信号“1”的时候，可以保持在高电平状态，上拉电阻的Vcc电源输出的经过上拉电阻限流后的电流流过LED灯，灯就会亮，如下图所示。值得注意的是，LED的电压不是单片机芯片提供的，而是上拉电阻输出端提供的。当我们再并联一个上拉电阻，总电阻变小，电流变大，LED灯变得更亮。输入信号（0或1），就是改变锁存器的电平状态，进而控制Vcc的电源提供的电流是流过LED灯还是流向地。

例如，一盏LED灯接入带上拉电阻的单片机接口（如下图所示），而另一盏灯直接通过同样的10K电阻接入，不过不接入单片机，可以发现，这两盏灯的亮度是一样的。换句话说，P0^1端并没有为LED灯在亮的时候提供任何电源，P0^1的作用就是在输出低电平（0）的时候接地，从而导致LED灯短路不亮，仅此而已。

同理，如果我们把电阻接入负极（地），那么就不叫上拉电阻了，而叫下拉电阻，其作用也不是让单片机输出端保持高电平，而是低电平。

以上就是上拉电阻控制电路的原理，如果没有上拉电阻，那么由于单片机的开漏输出，P0^1将无法输出电压，LED灯也不会亮。

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