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51系列I/O口上拉電阻使用點(diǎn)滴
51系列I/O口上拉電阻使用點(diǎn)滴
 更新時間:2008-7-26 19:35:26  點(diǎn)擊數(shù):3
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按常規(guī) , 在51端口(P1、P2、P3)某位用作輸入時,必須先向?qū)?yīng)的鎖存器寫入1,使FET截止。一般情況是這樣,也有例外。所謂IO口內(nèi)部與電源相連的上拉電阻而非一常規(guī)線性電阻,實質(zhì)上,該電阻是由兩個場效應(yīng)管并聯(lián)在一起:一個FET為負(fù)載管,其阻值固定;另一個FET可工作在導(dǎo)通或截止兩種狀態(tài)(姑且叫可變FET)。使其總電阻值變化近似為0或阻值較大(20千歐--40千歐)兩種情況。當(dāng)和端口鎖存器相連的FET由導(dǎo)通至截止時,該阻值近似為0,可將引腳快速上拉至高電平;當(dāng)和鎖存器相連的FET由截止至導(dǎo)通時,該電阻呈現(xiàn)較大阻值,限制了和端口鎖存器相連的FET的導(dǎo)通電流。

51I/O口作為輸入端和外部信號相連有時必須考慮上述特性,本人在設(shè)計LTP1245熱敏打印頭驅(qū)動板時,資料上推介熱敏頭“抬頭”和“紙盡”信號由頭中內(nèi)嵌檢測電路提供,MCU IO口采集該信號時需加緩沖(如74HC04)。當(dāng)時本人認(rèn)為51IO口上拉電阻為一較大阻值的固定電阻,對 輸入信號無影響,故未加緩沖電路(為降低成本能省則。。可到調(diào)試PCBA時發(fā)現(xiàn),“抬頭”、“紙盡”狀態(tài)變化時,采集信號只在3.90V--5.10V之間變化,應(yīng)為低電平時無低電平輸出。究其原因,打印頭的“抬頭”、“缺紙”信號輸出為一光敏三極管的集電極輸出,集電極和電源間原有一個負(fù)載電阻,飽和導(dǎo)通設(shè)計工作電流僅為450--1100微安,當(dāng)該集電極直接和MCU IO口某位相連時,IO口上拉電阻和光敏三極管負(fù)載電阻并聯(lián),當(dāng)IO口上拉時,上拉電阻極小致使光敏三極管直流負(fù)載線斜率陡然增大,工作狀態(tài)進(jìn)入放大區(qū)而非希望的飽和區(qū)。當(dāng)時在不改硬件的條件下,我?guī)缀鯚o計可施,甚至想到了準(zhǔn)備燒斷IO口上拉電阻(前兩天我曾發(fā)帖求救怎么燒斷IO口上拉電阻的方法)后來聽網(wǎng)友建議該方法風(fēng)險較大,所以總想用軟件方法解決。

后來我的解決方法是:采樣信號前不是先向?qū)?yīng)鎖存器寫1,而是先寫入0,再寫入1,延時約10毫秒以上,然后再采樣(當(dāng)然此法只適應(yīng)于采樣頻率很低的情況)。這樣作的目的是:先寫入0迫使IO口上拉電阻先為一較大值,此時如果外部光敏三極管本來處于截止?fàn)顟B(tài),當(dāng)完成上述一系列鎖存器的寫入過程后光敏管仍為截止態(tài),IO口正確采樣到高電平;此時如果外部光敏三極管基極電流足夠大有容許三極管飽和導(dǎo)通的條件(即基極吸收到充分光強(qiáng)),雖然采樣一開始集電極被人為鉗位在低電平,但當(dāng)下一時隙和IO口相連的鎖存器被寫入1時,在IO口上拉電阻中的可變FET導(dǎo)通之前,光敏三極管已先進(jìn)入飽和態(tài)而又把引腳鉗位在實際輸出的低電平,此時MCU IO口的上拉電阻仍為較大阻值,同時和原光敏三極管集電極負(fù)載電阻并聯(lián)(考慮并聯(lián)后阻值變化,原光敏三極管集電極負(fù)載電阻需增大到適當(dāng)阻值)充當(dāng)飽和導(dǎo)通后光敏三極管的負(fù)載電阻,事實上,IO口上拉電阻中的可變FET未來得及導(dǎo)通又被截止了,由此又保證了信號低電平的正確采樣。經(jīng)過波形測試問題得。

 

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