单片机输入信号自学单片机第十八篇：信号的输入检测|产品概述|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

自学单片机第十八篇：信号的输入检测

通过前段时间的学习，我们基本上已经掌握了关于单片机的端口控制，可以通过控制端口的电位变化来实现一些功能。有时间也可以练习一些复杂的变化，来熟悉自己的所学知识。

输出是说的差不多了，那么接下来的一段时间，就要开始叨叨输入的哪些事情了。

如果说输出是向世界发出声音，那么输入就是聆听世界的声音，婴儿刚出生的一声啼哭，就是通过向外界输出自己的力量，来证明自己的降生，慢慢到了婴儿时期，就会通过聆听周围的声音，观察周围人的动作，来学习这个世界的生存技能。我们学习单片机也是一样，先展示自己的力量，然后再去感受周围的力量，这个过程需要漫长的磨砺，不断的练习和付出。

单片机的输入和输出是使用的同一个引脚，所以我们之前说51的引脚为IO口，意思是既可以作为IN输入端口，也可以作为OUT输出端口，所以简写为IO端口，属于复用端口，有利于节省空间。我们先来看下输入端口的结构，大致了解下。

这个是P1的端口结构，我们暂且不用理会左边那一大堆东西，只看右边这一部分，首先看到的是一个上拉电阻，然后是我们的针脚，接着是一个三极管（实际上是一个场效应管，我们简单理解就好），还有一路单独引出来了，这部分电路看似简单，但却承担着内部与外界的所有数据交换，可谓地位之重。我通过模拟器来简单实现端口的控制，直观的了解下端口是如何读取输入的数据的。

电路尽可能的与原理图一致，我们分为了电源部分、输入输出部分、端口部分、和外部电路，首先我们来说下当输出部分输出高电位时，电路的状态。

注：接下来的解释，需要用到三极管的部分知识，这个需要高中以上的物理知识，如果不理解，我们可以在留言中讨论。我尽量通俗的说，如果真的听不懂，也不影响接下来的学习。

从图中可以看出，当三极管基极（也就是左边横着那个电极），电位为5V高电位，那么三极管就处于截止状态，相当于上下电路是断开的，好比我打差号的部分断开，所以下方的输入电路就读取到了一个高电位，这个高电位是通过上拉电阻送过来的，如果此时外电路接的有小灯泡，那么小灯泡就会点亮了。

当我们让单片机输出0时，三极管的基极（图中b）就会处于低电位，于是三极管导通，图中的a和c就导通了，相当于通过导线直接相连在了一起，所以a点就也是0V低电位了，外部电路也是0V低电位，输入读取电路f也是0V低电位。

通过控制基极的电位，我们就可以让外电路出现与控制器相同的高低电位状态，同时驱动能力也有了很大的提升。但是由于内电路的导线很细，所以驱动功率也是很小的，不要尝试大功率设备，会烧坏芯片内部电路的。我们了解了输出的控制。那么，如果此时我在IO口上接一个SW1开关，人为的给引脚设置高低电位，情况又会是什么样呢？

当我们把SW1设置为0V低电位时，我们会发现，电路状态从接近0V降到了完全的0V，这主要是因为在三极管中存在电阻，而外接的电路不存在电阻，所以电压被拉低到了完全的0V。我们通过时间调整，看下实际情况下当内部电路输出0时，外电路切换高低电位对IO口的电位影响。

我们反复的切换外电路的状态，发现输入电路f读取的a点的状态如上图波形，当SW1切换到5V高电位，此时a点电位是494mV，完全达不到3V高电位的最低电压，所以控制器输入电路读取到的电位就是0.494V，认为输入的是低电位，当SW1切换到0V低电位时，此时a点电位是0V，低于低电位1V的标准，所以控制器输入电路就读取到0V，认为输入的是低电位，通过这个实验，我们发现，不论外电路如何变化，内电路都是读取的低电位，这还怎么知道我输入的是低电位还是高电位，怎么知道我的按键什么时间按下了？

所以我们把控制器的输出从0改为1再试一下，我们还是对SW1进行反复的切换，观察a点的电位和输入电路的波形变化。

此时可以直观的看出，上方的波形已经从几毫伏的变化，变成了现在的0到5V，当SW1切换到5V高电位，由于三极管截止了，所以a点就是5V高电位，f读取到的就是5V高于3V，于是控制器认为输入的是一个高电位，当SW1切换到0V低电位，还是因为三极管截止的原因，a点相当于通过SW1直接与负极相连，所以a点就是0V低电位，f读取到的就是0V低于1V，于是控制器就认为输入的是一个低电位，这样外部的信号与控制器读取的信号就一致了。

所以，我们就有一个要求，在你需要读取外部信号时，除了程序中需要做出读取的相应操作，你的需要读取的引脚在控制器中要先输出一个高电位，也就是置1.不然你就读不到东西。

有人会说了，在前边当控制器输出0时，你如果把SW1连接5V的电阻取消，那么控制器不就可以读取到5V的高电位了吗？实际情况并不这么理想，

我们可以看到，此时芯片的IO口电流已经达到了3A，这对芯片来说就是毁灭的灾难。所以是不允许这么做的，如果你这么做了芯片依然坚持了过来，感到幸运吧。不是每次都有这么好运的。在IO口外接电路时，我们是不允许直接毫无控制直连正负极的，计算好自己的功耗和电流，然后匹配相应的电阻才是最佳的选择。

好了通过以上的解释，我们知道了IO口需要读取外部信息时，是需要内部对IO口提前置1的。下篇我们就尝试读取P1口的信号来看看。

你觉得一个IO口，单片机最大可以带动多大的电流？欢迎留言讨论。

自学单片机第十九篇：输入信号硬件仿真

大致说下之前的文章，不说就没法往下玩，说多了就又不给传了。我们先是分析了关于输入端口如何采集信号，然后通过程序进行了实现，不过都是实时采集，就是说按键按下，相应代码动作，按键释放，所有动作停止，就相当于点动操作，然后我们对此作了升级，让开关信号进行传递，传递中保存开关的信号，这样就做到了自锁，可以在释放开关时，信号不随之发生变化。这个才是我们使用开关的正常操作，当然对于一些场合，实时响应的开关也是有很多用途的，不是每个开关都需要对信号进行存储的。视情况而定。

那么今天，我们就来在硬件上测试一下按键的操作。我们直接测试两个按键，一个是带自锁代码的，一个不带自锁代码的。

首先对之前的代码进行适当的更改。