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端口的输入输出电流-《单片机与嵌入式系统实践》

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:前面介绍了HCS08单片机GPIO接口的相关寄存器及其设置方法,在具体使用GPIO接口驱动外围设备时,我们往往实际关注的是端口的输入和输出电流的能力,对应不同类型的芯片或者不同的I/O端口,驱动能力虽有差别但其基本原理是一致的。在图4-4中,I/O端口1使用“灌电流”输入的方式驱动LED,由于不同种类的发光二极管的最大正向电流是不一样的。图4-4 I/O端口输入电路图

端口的输入输出电流-《单片机与嵌入式系统实践》

前面介绍了HCS08单片机GPIO接口的相关寄存器及其设置方法,在具体使用GPIO接口驱动外围设备时,我们往往实际关注的是端口的输入和输出电流的能力,对应不同类型的芯片或者不同的I/O端口,驱动能力虽有差别但其基本原理是一致的。

1.输出电流

输出电流是指芯片供给外围设备并由其驱动外围设备的电流。输出电流形象点可以理解为外部设备从芯片引脚处将电流从芯片内“拉”出来,因此在有些场合下我们又称其为“拉电流”。

当我们需要用输出电流来驱动外围设备时,驱动电路设计必须要考虑输出电流的驱动能力,即输出电流的大小。如果输出电流大于驱动设备的工作电流,就需要串联一个限流电阻;相反地,输出电流小于驱动设备的工作电流,需要增加放大电路,提高驱动电流,I/O端口输出电流示意图如图4-3所示。

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图4-3 I/O端口输出电流示意图

在图4-3中I/O端口1驱动一个LED,其驱动电流完全由单片机的I/O端口提供,因而端口可以设置为高输出驱动模式以提高驱动能力,但当端口输出电流大于LED的工作电流时则需要串联一个限流电阻;同样,在图4-3中,I/O端口2需驱动一个蜂鸣器,由于蜂鸣器工作电压为5V,典型工作电流为25mA左右,而I/O口驱动电流通常会在10~15mA。此时就需要在端口外增加驱动芯片或驱动电路来解决I/O口驱动能力不足的问题。(www.xing528.com)

2.输入电流

输入电流是指从接口外设“流入”到芯片的电流。如果芯片是主动接纳外部电流,那么这种输入电流也称为“吸收电流”;若芯片是被动接纳外部电流,那么这种输入电流也称为“灌电流”。在实际使用时,要特别注意芯片I/O口所能承受的输入电流最大值,如长时间超过端口所能承受的最大值,或瞬间电流峰值很大时,极易损坏芯片端口。通常HCS08系列的微控制器的I/O端口只有20mA左右的电流吸纳能力,因而在遇到大输入电流的情况下必须在电路中串联一个限流电阻或加入有限流作用的器件,控制输入到端口引脚上的电流大小,保护芯片端口,I/O端口输入电路图如图4-4所示。

在图4-4中,I/O端口1使用“灌电流”输入的方式驱动LED,由于不同种类的发光二极管的最大正向电流是不一样的。我们常用的直径5mm的发光二极管的最大正向电流一般都是25mA,实际应用中常工作在20mA左右,而图4-4中,驱动电流由电源提供,为了保护器件和芯片我们要综合考虑端口和器件所能承受的输入电流最大值,通常会在电路中串联一个限流型电阻来保护器件。

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图4-4 I/O端口输入电路图

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