单片机io口输出单片机IO口科普：推挽输出，开漏输出详解|技术文档|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

单片机IO口科普：推挽输出、开漏输出详解

在学单片机和选用逻辑器件的时候我们常别人说这款芯片是推挽输出驱动能力强，这个引脚是开漏输出需要加上拉电阻。是不是有时候感觉一头雾水？今天就详解一下推挽和开漏，以后你买芯片的时候就可以和别人大声理论了。

1. 什么是推挽输出

推挽输出既可以输出低电平，也可以输出高电平，可以直接驱动功耗不大的数字器件。

2. 推挽输出电路的结构

推挽电路是由两个三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，电路工作时，两只对称的开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高、既提高电路的负载能力，又提高开关速度。其示意结构如下图所示：

当内部输出1电平时，上边的MOS管导通同时下边的MOS管截至，IO口输出高电平；

当内部输出0电平时，上边的MOS管截至同时下边的MOS管导通，IO口输出低电平；

3. 什么是开漏输出

开漏输出只能输出低电平，如果要输出高电平必须通过上拉电阻才能实现。就类似于三极管的集电极输出。

4. 开漏输出电路的结构

如上图：

内部输出1时MOS管截止，输出与地断开，这时候IO口其实是没有驱动能力的，需要外部连接上拉电阻才能输出高电平，才能驱动数字器件；

内部输出0时MOS管导通，输出低电平，所以开漏能输出低电平；

5. 准双向IO

在学51单片机的时候老师告诉我们，51单片机的IO口是准双向的，什么是准双向的？示意如下：

其结构类似于开漏输出，只不过是把上拉电阻集成到了单片机内部。

6. IO口如何应用

对于推挽输出的IO口可以直接输出高低电平驱动功耗较小的数字器件，但对于开漏输出的话必须要在外部接上拉电阻才行。比如说LPC11C14单片机的片上I2C资源就是开漏输出的，如果要使用这两个引脚做输出就必须加上拉电阻，如下图所示：

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51单片机IO口的四种使用方法

传统51单片机IO接口只可以作为标准双向IO接口，如果用其来驱动LED只能用灌电流的方式或是用三极管外扩驱动电路。

灌电流方式：LED正极接VCC，负极接IO口。IO为高电平是LED两极电平相同，没有电流，LED熄灭;IO为低电平时，电流从VCC流入IO，LED点亮。但是当你吧LED正极接在IO接口，负极接GND时，将IO接口置于高电平，LED会亮，但因为IO接口上拉能力不足而使亮度不理想，可以用下面介绍的方式解决这个问题。

推挽工作方式：LED正负极分别接在两个IO口上，然后设置正极IO接口为推挽输出，负极IO接口为标准双向灌电流输入。推挽方式具有强上拉能力，可以实现高电平驱动LED。

IO口的四种使用方法

从I/O口的特性上看，标准51的P0口在作为I/O口使用时，是开漏结构，在实际应用中通常要添加上拉电阻1、P2、P3都是准双向I/O，内部有上拉电阻，既可作为输入又可以作为输出。而LPC900系列单片机的I/O口特性有一定的不同，它们可以被配置成4种不同的工作模式：准双向I/O、推挽输出、高阻输入、开漏。

准双向I/O模式与标准51相比，虽然在内部结构上是不同的，但在用法上类同，比如要作为输入时都必须先写“1”置成高电平，然后才能去读引脚的电平状态。!!!!!为什么是这样子?见下面分析。