关于集成电路IO引脚电平

具体的IO引脚的实现可以百度,有很多电路图,会用到场效应管和其它元器件来实现IO接口。这里讨论的是IO输入和输出高电平。特别是对电平的一些理解。

IO引脚有两种模式:输入输出。

输入:外部到单片机内部

输出:单片机内部到外部

IO一般输入输出指的是电平输入输出。

电平的解释:两点的电功率或者电压之比的对数。

电压:两点间的电势或者电位的差。(实际很好理解,一个电源一个电阻串联,测电阻两端电压是多少,根据欧姆定律很容易算出。电压就是我们正常生活中的,只不过概念理解起来很多。涉及到一个又一个细小概念分支)

电位:又叫做电势或电位,单位是V。(涉及到静电学和电动力学,自行百度。)

电功率:电流在单位时间内所做的功,单位:瓦特 简称:瓦 符号:W 表示方式:P(公式上)

电能:电流以各种形式做功的能力,单位:度 学名:KW.H 也就是一小时消耗多少千瓦。

电功率和电能看这容易混淆,学校的知识我也忘得差不多了,百度了很多,发现有一个解释比较容易理解。

电能是路程,电功率是速度。一个人一个小时可以跑100米这是速度,而这100米是路程。某元器件的电能是100电能,那么在一个小时内他可以产生100K的电功率。在两个小时就是200K的电功率。

对数:幂的逆运算。比如2的3次方是8。那么8以2为底的对数就是3。

电平也分为高电平和低电平,高电平代表:1,低电平代表:0。由于1和0是二进制,所以就可以组成一些运算,比如逻辑门:非门、或门、与门等。高电平是大于3v,低电平是小于1.5v而1.5-3v之间的是中间电平,一般不做处理。

高低电平用方形图表示

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由于是连续的产生电压或者电功率所以电平也是连续的,方形图表示的话也会是一直连续下去这里只给出一个,连续的方形图也可以叫做脉冲。这里引出一个概念叫做总线,总线可以用来传输数据,具体的实现方式实际也是利用电平。视频资料:https://www.bilibili.com/video/av7230090?from=search&seid=5145470121650526078。还有一点,图形上看着是直棱直角的直线,实际电流过程中比如在刚通电的时候,电流是不稳的所以画出来的线应该是有波动的。不过这种波动非常小或者说非常快的趋于平稳,所以画图的时候近似的画成直线,但是实际中它并非直线。

上拉电阻:上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平,电阻同时起限流作用。下拉同理,也是将不确定的信号通过一个电阻钳位在低电平。这里的信号指的是模拟信号例如声音或者数字信号例如1和0的高低电平,设计到模电和数电。想更深入的了解可以看一看模电和数电,这里我还没看,所以没办法解释信号。

上拉电阻一般接在电源位置起到拉高电平输出,下拉是接在接地端,起到拉低电平的作用,可以通过欧姆定律串并联来理解。

钳位:钳位是指将某点的电位限制在规定电位的措施。

总的来说,上拉电阻我接上以后这点的电平会变高,因为会分压,分到很大一部分的电压,所以相对于某一点,我是高电平。

一张图理解一下(个人理解):

屏幕快照 2019-09-23 上午1.22.51.png


当IO为输出的时候,A点相对于B点的电压一定要小,所以这里要输出低电平。如果输出高电平,也就是A点的电压比b点的电压大的话,那么LED是不会亮的。因为LED的负极比正极电压还大了。这里的LED是负极接IO正极接VCC。

如果是LED正极接IO,而负极接地,那么就要输出高电平。因为A点相对于接地端的电压一定要大。才能让电流流通。

而作为输入的时候我觉得是A点的电压相对于集成电路内部的电平也就是电功率或者电压的比值。这里的B点只是一个参考,也可能这个B点在LED负极的前一点。





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标签: 高电平, 低电平

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