上拉电阻

在单片机系统中，上拉电阻逐渐成为最稳定也最可靠的主要组成部分。

大多数人知道上拉电阻在电路中的作用很大，但是同样的，单片机系统也是由电路组成的，所以上拉电阻在单片机系统中的作用也非常重要。

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下面我们就来看看上拉电阻为什么在单片机系统中如此重要？为什么大部分单片机引脚都要接上拉电阻？

我们知道，上拉电阻就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平。输入电流时，电阻同时起到限流作用。阻值的强弱只是上拉电阻的阻值不同而已，实际上并没有什么严格的区分。对于非集电极开路输出型电路或者漏极开路输出型电路来说，上拉电阻在这种类型的电路中对提升电流和电压的能力是有限的，它的主要功能还是为集电极开路输出型线路提供电流通道。

<strong>Q：在电路中，上拉和下拉电阻有什么作用？</strong>

A：电阻在电路中起限制电流的作用。上拉电阻和下拉电阻是经常提到也是经常用到的电阻。在每个系统的设计中都用到了大量的上拉电阻和下拉电阻。概括来说上拉和下拉电阻的作用主要有以下6点：

<strong>上拉电阻和下拉电阻的主要作用</strong>

1. 提高电压准位

当TTL电路驱动CMOS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于CMOS电路的最低高电平，这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值；OC门电路必须加上拉电阻，以提高输出的高电平值。

2. 加大输出引脚的驱动能力

有的单片机引脚上也常使用上拉电阻。

3. N/A引脚（没有连接的引脚）防静电、防干扰

在CMOS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的引脚不能悬空，一般接上拉电阻降低输入阻抗，提供泄荷通路。同时引脚悬空就比较容易接收外界的电磁干扰。

4. 电阻匹配

抑制反射波干扰，长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻使电阻匹配，能有效的抑制反射波干扰。

5. 预设空间状态/默认电位

在上一篇文章“<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2019/100046141.html">单片机上拉电阻、下拉电阻的详解和选取（一）</a>”中，我们介绍了上拉电阻、下拉电阻的作用和应用原则。在本文，我们将介绍上拉电阻、下拉电阻的阻值选择原则。

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<strong>四、上拉电阻的阻值选择原则</strong>

<strong>一、定义</strong>

1、上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平，电阻同时起限流作用。下拉同理。

2、上拉是对器件注入电流，下拉是输出电流。

3、弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。

4、对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路），提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路提供电流通道。

<strong>二、上、下拉电阻作用</strong>

1、一般作单键触发使用时，如果IC本身没有内接电阻，为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态，必须在IC外部另接一个电阻。

2、数字电路有三种状态：高电平、低电平和高阻状态。有些应用场合不希望出现高阻状态，可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使其处于稳定状态，具体视设计要求而定。

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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口是必须加上拉电阻的。

01、一般51单片机的P0口在作为地址/数据复用时不接上拉电阻。

02、作为一般的I/O口使用时，由于内部没有上拉电阻，故要接上上拉电阻。

03、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。

04、当P0口用来驱动NPN管子的时候，就需要上拉电阻，因为此时只有当P0为1的时候，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。

提到51单片机的IO引脚，很多人就会联想到上拉电阻。在单片机的相关问题中，很多问题同样与上拉电阻的息息相关，在本文中，小编将为大家介绍51单片机中IO引脚与上拉电阻与拉电流负载对电路造成的不良影响。

在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”。

<strong>那么这些电流一般是多少？最大限度是多少？</strong>

早期的51系列单片机的带负载能力，是很小的，仅仅用“能带动多少个TTL输入端”来说明的。P1、P2和P3口，每个引脚可以都带动3个TTL输入端，只有P0口的能力强，它可以带动8个。分析一下TTL的输入特性就可以发现，51单片机基本上就没有什么驱动能力。它的引脚甚至不能带动当时的LED进行 正常发光。

常见各类技术资料上，有些技术规范写道“无用的管脚不允许悬空状态，必须接上拉或下拉电阻以提供确定的工作状态”。

这个提法基本是对的，但也不全对。下面详细加以说明。

管脚上拉下拉电阻设计出发点有两个：

一个是在正常工作或单一故障状态下，管脚均不应出现不定状态，如接头脱落后导致的管脚悬空；

二是从功耗的角度考虑，就是在长时间的管脚等待状态下，管脚端口的电阻上不应消耗太多电流，尤其是对电池供电设备。

从抗扰的角度，信号端口优选上拉电阻。上拉电阻时，在待机状态下，源端输入常为高阻态，如果没有上拉电阻或下拉电阻，输入导线呈现天线效应，一旦管脚受到辐射干扰，管脚输入状态极容易被感应发生变化。所以，这个电阻是肯定要加的。下一个问题就是加上拉还是下拉。

如果加了下拉，在平常状态下，输入表现为低电平，但辐射干扰进来后，会通过下拉电阻泻放到地，就会发生从Low—High的一个跳变，产生误触发。相当于一个乞丐，你给了他10万元，他的生活方式就会从穷人到富人发生一个改变。

<strong>一、单片机上拉电阻的选择</strong>

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大家可以看到复位电路中电阻R1=10k时RST是高电平 ，而当R1=50时RST为低电平，很明显R1=10k时是错误的，单片机一直处在复位状态时根本无法工作。出现这样的原因是由于RST引脚内含三极管，即便在截止状态时也会有少量截止电流，当R取的非常大时，微弱的截止电流通过就产生了高电平。

<strong>二、LED串联电阻的计算问题</strong>

通常红色贴片LED：电压1.6V-2.4V，电流2-20mA，在2-5mA亮度有所变化，5mA以上亮度基本无变化。

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，因此必须接上拉电阻(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51单片机的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;