首先，讓我們考慮雙路（單刀雙擲）開關(guān)的情況：

當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，微控制器輸入將連接到+3.3V，意味著高電平。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，微控制器輸入將連接到0V，表示低電平。但是如果我們只有一個(gè)按鈕呢？

當(dāng)按下按鈕時(shí)，微控制器輸入將連接到0V，表示低電平。然而，當(dāng)按鈕未被按下時(shí)，微控制器輸入實(shí)際上沒有連接到任何東西：

這就好像什么都沒有連接一樣：

這種情況下的輸入電平是多少？高還是低？因?yàn)樗鼪]有真正連接到任何東西，所以輸入可以是任何東西，這取決于環(huán)境中的靜電或電磁輻射。它可能只是接收無線電波（像天線一樣），然后在弱定義的高和低狀態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換。微控制器輸入沒有明確定義，可以是任意值（隨機(jī)）的這種狀態(tài)稱為浮動(dòng)。

上拉和下拉電阻

為了解決這個(gè)問題，需要在輸入端增加一個(gè)上拉電阻或下拉電阻（上拉電阻如下圖所示）：

當(dāng)按鈕未按下時(shí)，上拉電阻會(huì)將微控制器輸入拉高至+3.3V，提供一個(gè)明確定義的高電平。當(dāng)按下按鈕時(shí)，微控制器輸入將直接連接（短路）到地（0V），提供明確定義的低電平。在這種情況下，會(huì)有一些電流流過上拉電阻，但由于電阻值相對(duì)較高，所以電流量很小。

您可能會(huì)注意到，電阻符號(hào)看起來像一個(gè)小彈簧，這正是它在本例中的作用。我們都使用過自動(dòng)關(guān)閉的門，比如公共設(shè)施中常見的門——除非你主動(dòng)把門打開，否則會(huì)有一個(gè)機(jī)制將它再次關(guān)閉。如果沒有自動(dòng)關(guān)閉機(jī)制（現(xiàn)在想象門沒有閂鎖機(jī)制），門會(huì)被風(fēng)吹動(dòng)或被進(jìn)出的人移動(dòng)，它不會(huì)默認(rèn)到任何特定的位置。上拉（或下拉）電阻類似于這些門上的自動(dòng)關(guān)閉機(jī)制，它在不被主動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)將輸入保持在特定電平。因此，上拉電阻就像自動(dòng)關(guān)閉的門上的彈簧——除非有足夠強(qiáng)壯的人過來把門推開，否則門將默認(rèn)處于關(guān)閉位置。

顯然，情況可以反過來，按鈕可以連接到+3.3V（高電平），而下拉電阻可以用來保持輸入為低電平，否則：

然而，上拉電阻配置更常用。

開漏輸出

一些微控制器輸出可以設(shè)置為開漏（或者只能設(shè)置為開漏）。開漏輸出只能被驅(qū)動(dòng)為低電平，而不能被驅(qū)動(dòng)為高電平；輸出為低電平或浮動(dòng)。實(shí)質(zhì)上，輸出只是簡(jiǎn)單地連接到晶體管的漏極引腳（因此稱為開漏）。

當(dāng)控制線被驅(qū)動(dòng)為高電平時(shí)，晶體管將輸出短路至地（0V），將其拉低。當(dāng)控制線被驅(qū)動(dòng)為低電平時(shí)，晶體管為高阻態(tài)，輸出懸空。

一些通信方案，例如I2C和CAN，使用這種布置來允許多個(gè)設(shè)備通過相同的通信線路進(jìn)行通信，而沒有短路的可能性（沖突，其中一個(gè)設(shè)備試圖將線路驅(qū)動(dòng)為高，而另一個(gè)設(shè)備試圖將線路驅(qū)動(dòng)為低）；這種情況下，上拉電阻用于在線路未被有效拉低時(shí)保持高電平。

審核編輯：黃飛