单片机IO口无法输出高低电平原因分析及解决方案

　　单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

　　最近在用LPC11C14单片机，该单片机是32cortex-M0系列的，带有片上CAN资源，既可以使用寄存器编程，也可以使用库函数（CMSIS）来编程应用方便。其下载方式有两种：

　　SW方式;

　　ISP方式;

　　对于LQF48封装而言，调试口分别为：

　　29脚：SWCLK;

　　39脚：SWDIO;

　　

　　这个两个引脚可以复用，在项目设计中到了29脚，将该引脚用作了GPIO输出脚，在用库函数调试的过程中发现时钟无法控制输出高低电平。而用寄存器版本就可以输出高低电平。花了好长时间终于找到了原因。

　　下面先看寄存器版本编程时使用的头文件代码：

　

　　再看CMSIS提供的库函数的头文件：

　

　　从头文件的对比已经发现了问题，寄存器版本的头文件P0_10的地址是68结尾，而CMSIS中P0_10的地址是70结尾，翻看LPC11C14的数据手册可以发现其地址为：0x40044068，显然CMSIS提供的头文件错了。将CMSIS头文件修改后，P0_10就可以正常使用了。

　　如何计算单片机IO口输出的高、低电平为多少伏？

　　例如用IO口驱动LED，需要根据IO口输出电压计算串联的电阻值

　　51单片机IO口输出高电平时，接近VCC，可以按VCC来计算。

　　你使用5V供电，IO输出高电压平应该按5V计算。

　　LED限流电阻＝ （ 5V - led工作时端电压 ） / led工作电流

　　LED电压一般 2到3V，按平均2.5V，工作电流按10ma

　　限流电阻＝ （5-2.5）V/10ma = 0.25k = 250欧，一般选200－1000欧都可以。

　　关于51单片机输入/输出口电压和电流以及加驱动电路的问题

　　1、51单片机I/O口为集电极上拉输出方式，高电平输出电流等于上拉电阻的电流，这个电流比较小，低电平输出是内部晶体管吸收的电流，最大可以达到10mA，但是整个端口的总电流不能超过24mA。

　　电平低于0.7V就是低电平，高于1.8V就是高电平。在这个之间不确定。

　　2、51单片机的I/O口可以理解为一个开路的NPN三极管加一个上拉电阻，驱动PNP三极管最方便，驱动NPN三极管也没有问题，是靠上拉电阻驱动，所以不好。况且51单片机复位时所有I/O口是高电平，就造成NPN三极管导通，这在大多数电路里是不允许的。 复位时，I/O口为高阻的单片机驱动三极管就无所谓了。

　　3、51系列单片机引脚电平与TTL电平兼容，也就是输入高电位大于2.0V，低电位小于0.8V，输出高电位大于2.4V，低电位小于0.4V。一般情况下，若电源电压为5V，输出高电位电压也是5V左右，低电位电压接近0V.

　　看上面的第三种论述好象还需要区分输入和输出两种情况

　　作为输出端口：P0可吸收可输出电流，多大不是很清楚，驱动LED没问题，驱动NPN、PNP三极管都没有问题。

　　P1P2P3只能吸收电流，不能输出电流（如第一种说法中提的“这个电流比较小”，而第二种说法里的“驱动NPN三极管也没有问题”就需要实验证明一下了，因为这个电流实在太小了），如特别需要，可外接上拉电阻。

　　输出电流指得是输出1时带负载，吸收电流指得是输出0时带负载。 另外不同厂家的51单片机具体参数可能不同，不同型号的也不同。

　　我说的指的是ATMEL的AT89S51，至于Intel的MCS51早停产了，估计要找也不到了。

　　第三种说法：输入指的是端口做输入端口，比如P0.1做输入，你会给它一个电压，它根据你给的电压是大于2.4V还是小于0.4V来判断你给的是1还是0信号。而输出指的是你将P0.1口作为输出口时：输出1，P0.1引脚的电压接近于这个单片机的电源电压，输出0，P0.1电压接近于0V。