单片机拉电流和灌电流.doc

51单片机的IO口驱动能力、灌电流、拉电流、上拉电阻的选择(2014-06-09 10:44:08) 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 10 mA；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 15 mA，而 P0 的能力强一些，允许向引脚灌入的最大总电流为 26 mA；全部的四个接口所允许的灌电流之和，最大为 71 mA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 1 mA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 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。