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在数字逻辑电路中,信号只有两种状态:0或1。这种简单的状态设计使得数字电路的实现更加可靠和便捷。
通常,我们用5V(或接近5V的电压)表示高电平(对应状态1),用0V(或接近0V的电压)表示低电平(对应状态0)。不过,某些开发板可能使用3.3V作为高电平。
如果一个电路中的某个引脚没有连接任何其他设备(比如接地或其他电路),它的电压就会处于不确定状态,这种现象被称为“浮动电压”。这种状态会随着环境变化而变化,容易产生电子噪声。因此,在程序设计中,我们需要确保电路的电压始终处于确定状态,以避免引发误判。
为了实现这一点,我们可以使用上拉电阻或下拉电阻。它们的作用是将电路的电压保持在确定的高电平或低电平状态。
下拉电阻的主要作用是将一个未知的电平稳定在低电平状态。以下是通过一个示例来理解这种工作原理的具体过程:
在上图中,我们需要判断输入引脚的电平是高电平还是低电平。 当按钮S2未按下时,输入引脚通过两个电阻与地连接(GND),因此其电平处于稳定的低电平状态。 当S2按下时,+5V、S2、电阻R2和GND形成回路,R2上产生了压降,导致输入引脚的电平升高到高电平状态。
通过观察输入引脚的电平状态,我们可以判断S2是否被按下。 如果没有下拉电阻R2,当S2未按下时,输入引脚将处于浮动状态,容易受到外界环境的干扰,产生电子噪声,从而导致信号不准确。
上拉电阻的作用是将一个未知的电平稳定在高电平状态。以下是通过另一个示例来理解其工作原理的具体过程:
在上图中,当S2未按下时,输入引脚通过两个电阻与+5V连接(注意此时并未形成闭合回路,因此不会有电压降落,输入引脚的电平仍然是高电平)。 当S2按下时,+5V、R2、S2和GND形成回路,R2上的电阻较大,导致压降较大,从而使得输入引脚的电平降低到低电平状态。
通过观察输入引脚的电平状态,我们可以判断S2是否被按下。 需要注意的是,上拉电阻在数字电路中应用比下拉电阻更加广泛。
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