51单片机双向I/O口与准双向I/O口解析

通过前面的输入输出的内容（LED控制与按键的使用），我们对控制I/O口有了一个基本的了解。如果需要输出高低电平，可以对该引脚进行写"1"或者"0"；如果需要读取I/O的电平，直接判断该引脚是高电平或者低电平既可。

在程序上对P0 ~ P3的输入输出控制是一样的,但实际上它们内部结构是不一样的，下面是P0~P3的内部结构图。

双向I/O与准双向I/O

从P0~P3的内部结构图可以看出，P0口内部没有上拉电阻。当用作I/O口时，CONTROL输出为0，ADDRDATA部分不起作用，P0口为开漏（Open Drain）如下图红色部分不需要考虑。

而P1~P3口均有输出引脚均有上拉（ internal pull-up），以P1为例，下图红色方框选中的部分。

引脚内部为开漏的结构电路被称为双向I/O，有上拉的内部结构称为准双向I/O。

双向I/O的输入输出：

输出：可以输出低电平，不能高电平（如果需要输出高电平，引脚端需要在外部接上拉电路，驱动能力强）。

输入：可以读取高电平也可以读取低电平。

准双向I/O：

输出：可以输出低电平，也可以输出高电平（输出高电平时，驱动能力不强。）

输入：可以读取高电平也可以读取低电平。

实际上所有的I/O都可以在引脚的外部接上拉电阻，增强I/O口的驱动能力，如下图所示为一个最小的单机最小系统原理图。

需要注意，使用单片机内部上拉时，电流的方向会从单片机流向外部（图1）；外接上拉，电流方向会从外部流向内部（图2）。前者称为拉电流，后者称为灌电流。

图1

图2

总结：

1）P0~P3内部的结构不相同；

2）P0口作为I/O口，需要输入高电平需要外接上拉电路。

3）开漏引脚称为双向I/O口，上拉引脚称为准双向I/O口。

4）电流从单片机流向外部称为上拉电流，外部流向单片机称为灌电流。