幾種常用51單片機的I/O口驅動(dòng)能力分析

在控制系統中，經(jīng)常用單片機的Ｉ／Ｏ口驅動(dòng)其他電路。幾種常用單片機Ｉ／Ｏ口驅動(dòng)能力在相關(guān)的資料中的說(shuō)法是：ＧＭＳ９７Ｃ２０５１、ＡＴ８９Ｃ２０５１的Ｐ１、Ｐ３的口線(xiàn)分別具有 １０ｍＡ、２０ｍＡ的輸出驅動(dòng)能力，ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３的口線(xiàn)具有１０ｍＡ的輸出驅動(dòng)能力。在實(shí)際應用中，僅有這些資料是遠遠不夠的。筆者通過(guò)實(shí)驗測出了上述幾種單片機的Ｉ／Ｏ口線(xiàn)的伏安特性（圖１、圖２），從中可以得到這些Ｉ／Ｏ口的實(shí)際驅動(dòng)能力。

說(shuō)明：１、測試方法：所測試的口線(xiàn)輸出的信號是周期為４秒的方波。當測試口線(xiàn)為低電平時(shí)的驅動(dòng)能力時(shí)，該口線(xiàn)通過(guò)電阻箱接＋５Ｖ電源，測出該口線(xiàn)對地的電壓，從而計算出通過(guò)電阻的電流，即灌電流；測出這樣的一組數據，得到口線(xiàn)為低電平時(shí)的伏安特性曲線(xiàn)。當測試口線(xiàn)為高電平時(shí)的驅動(dòng)能力時(shí)，該口線(xiàn)通過(guò)電阻接地，測出該口線(xiàn)對地的電壓，從而計算出通過(guò)電阻的電流，即拉電流；測出這樣的一組數據，得到口線(xiàn)為高電平時(shí)的伏安特性曲線(xiàn)。２、ＡＴ８９Ｃ２０５１、ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ１．０和Ｐ１．１及ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ０口的８條口線(xiàn)為漏極開(kāi)路，其輸出伏安特性取決于外接的上拉電阻，本實(shí)驗不包括這些口線(xiàn)。實(shí)驗發(fā)現，ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ１口為高電平時(shí)能夠驅動(dòng)ＣＭＯＳ和ＬＳＴＴＬ，但驅動(dòng)能力較差，其輸出伏安特性曲線(xiàn)未標在圖２中。３、圖中繪出ＬＳＴＴＬ電平的上下限值ＶOL（MAX）＝０．５Ｖ和ＶOH（MIN）＝２．７Ｖ，據此可求出口線(xiàn)的最大扇出Ｎ。

ＡＴ８９Ｃ５１：Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口線(xiàn)為低電平時(shí)，ＮL≤３８，Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口線(xiàn)為高電平時(shí)，ＮH≤１０，?。危剑保?。

ＡＴ８９Ｃ２０５１：Ｐ１、Ｐ３口線(xiàn)為低電平時(shí)，ＮL≤９１，Ｐ１、Ｐ３口線(xiàn)為高電平時(shí)，ＮH≤９，?。危剑?。

ＧＭＳ９７Ｃ２０５１：Ｐ１、Ｐ３口線(xiàn)為低電平時(shí)，ＮL≤５１，Ｐ３口線(xiàn)為高電平時(shí)，ＮH≤１７，?。危剑保?。

根據圖１、圖２及上述說(shuō)明，可以得出如下結論：

1） 這幾種芯片的Ｉ／Ｏ口線(xiàn)的低電平的驅動(dòng)能力明顯高于高電平的驅動(dòng)能力；2） ＧＭＳ９７Ｃ２０５１的Ｐ３口作Ｉ／Ｏ口的驅動(dòng)能力為：Ｎ＝１７， Ｐ１口高電平的驅動(dòng)能力相對較差，最好不用Ｐ１口高電平作驅動(dòng)；3） ＡＴ８９Ｃ２０５１的Ｐ１、Ｐ３口做Ｉ／Ｏ口的驅動(dòng)能力為：Ｎ＝９；4） ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口做Ｉ／Ｏ口的驅動(dòng)能力為：Ｎ＝１０。

根據以上結論，筆者建議用Ｉ／Ｏ口線(xiàn)的低電平來(lái)作驅動(dòng)輸出；典型的驅動(dòng)電路如圖３。