浅析单片机IO引脚外接上下拉电阻的作用

爱玩单片机的亲们通常都会常见IO引脚接上拉电阻或下拉电阻的现象，如图一中RP11、RP12、RP13、RP14均为上拉电阻，图二中R18为下拉电阻。

图一

图二

什么是上下拉电阻，作用是什么呢？通俗来讲，上拉电阻是单片机IO引脚与电源VCC间连接的电阻，下拉电阻为单片机IO引脚与GND间连接的电阻。

因为单片机内部不外乎是各类逻辑门电路的集成，而逻辑门电路由晶体管组成，单片机IC引脚在单片机内部有输入回路与输出回路，输入回路可等效为“图三”及“图四”，其中Rup与Rdown均为外接上拉与下拉电阻，PXX为单片机某IO引脚。而输出回路工作模式有推挽式输出与集电极（漏极）浮空输出模式，以后者为例，输出回路可等效为“图五”，其中Rup为外接上拉电阻，PXX为单片机某IO引脚。

图三

图四

图五

从“图三”、“图四”中可以看到，当IO引脚外接上拉电阻时，引脚默认电压为高电平，当IO引脚外接下拉电阻时，引脚默认电压为低电平，这样就可以消除引脚不定状态的影响。

而从“图五”中可看到，若不外接上拉电阻，IO引脚处于高阻态，若单片机内部晶体管Ｑｉｎｎｅｒ截止，处于静默状态时，受内外电路影响，可能输出高电平，也可能输出低电平，存在不稳定因素，而此时上拉电阻Rup的作用便是在此期间，将其稳定在高电平，需要其输出低电平时，由程序控制，使晶体管Ｑｉｎｎｅｒ导通输出低电平，所以外接上下拉电阻非常重要的一个作用便是让种种不稳定状态期间，使IO引脚电平强制保持为高电平或低电平。所以我们常常在单片机上电这个极不稳定的状态之后，单片机大部分ＩＯ口默认为高电平。