单片机拉电流和灌电流.doc

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1、51单片机的IO口驱动能力、灌电流、拉电流、上拉电阻的选择(2014-06-0910:44:08)标签：io负载分类：科研开发单片机的引脚，可以用程序来控制，输出高、低电平，这些可算是单片机的输出电压。但是程序控制不了单片机的输出电流。单片机的输出电流，很大程度上是取决于引脚上的外接器件。单片机输出低电平时，将允许外部器件，向单片机引脚内灌入电流，这个电流，称为“灌电流”，外部电路称为“灌电流负载；单片机输出高电平时，则允许外部器件，从单片机的引脚拉出电流，这个电流，称为“拉电流”，外部电路称为“拉电流负载”。这些电流一

2、般是多少？最大限度是多少？这就是常见的单片机输出驱动能力的问题。每个单个的引脚，输出低电平的时候，允许外部电路，向引脚灌入的最大电流为10mA；每个8位的接口（P1、P2以及P3），允许向引脚灌入的总电流最大为15mA，而P0的能力强一些，允许向引脚灌入的最大总电流为26mA；全部的四个接口所允许的灌电流之和，最大为71mA。而当这些引脚“输出高电平”的时候，单片机的“拉电流”能力呢？可以说是太差了，竟然不到1mA。结论就是：单片机输出低电平的时候，驱动能力尚可，而输出高电平的时候，就没有输出电流的能力。下面我们分析一下

3、拉电流负载和灌电流负载的区别：图左是灌电流负载。单片机输出低电平时，LED亮，；输出高电平的时候，那就什么电流都没有，此时就不产生额外的耗电。图右是拉电流负载。单片机输出低电平的时候，LED不亮，此时VCC通过R2把电流全部灌进单片机IO口，并且电流时5ma，单片机输出高电平的时候，VCC通过R2将电流注入到LED中，led亮。注意到了吗？　LED不发光的时候，上拉电阻给的电流全部灌入单片机的引脚了！如果在一个8位的接口，安装了8个1K的上拉电阻，当单片机都输出低电平的时候，就有40mA的电流灌入这个8位的接口！如果四个

4、8位接口，都加上1K的上拉电阻，最大有可能出现32×5=160mA的电流，都流入到单片机中！这个数值已经超过了单片机手册上给出的上限。此时单片机就会出现工作不稳定的现象。而且这些电流，都是在负载处于无效的状态下出现的，它们都是完全没有用处的电流，只是产生发热、耗电大、电池消耗快...等后果。综上所述，灌电流负载，是合理的；而“拉电流负载”和“上拉电阻”会产生很大的无效电流，并且功耗大。那么，把上拉电阻加大些，可以吗？　回答是：不行的，因为需要它为拉电流负载提供电流。对于LED，如果加大电阻，将使电流过小，发光暗淡，就失去

5、发光二极管的作用了。在图右，假如单片机输出的高电平时3V，此时R2两端的电压差为5V-3V=2V。经过R2的电流为I=2V/1000=2ma,这一部分电流将全部流入LED。如果加大电阻，上拉电阻提供的电流将会减小。上拉电阻的大小一般选择在1K-10K之间就行。设计单片机的负载电路，应该采用“灌电流负载”的电路形式，以避免无谓的电流消耗