从51单片机的读端口及读引脚想到的

最近给电路板的电磁阀加入定时功能，在打开电磁阀后，隔一段时间后电磁阀自动关闭。编写软件时，使用定时器1进行定时计算，定时器1每0.5ms中断一次，执行中断服务时变量cup_time++，并检查是否已到预先设置好的时间，如果定时已到，并且电磁阀是打开状态，则关闭电磁阀。判断代码如下：

if ((AV)&&((cup_time/2000)==cuptime)) //如果电磁阀已经打开并且定时已到则
   {
    AV=0;
    cup_time_inc=0;
   }

其中AV＝1时，电磁阀打开，AV＝0则电磁阀关闭。

乍一看，这段代码并没有逻辑上的错误，而在uvision3里模拟执行时，通过uvision3自带的逻辑分析仪监视AV口电平，定时到达后AV输出0，执行结果和预料分毫不差，但把代码烧录到电路板上执行时，电磁阀打开后，定时到达后却无法关闭。经过反复调试和查资料才发现问题所在，8051在执行读IO口操作时，根据读取指令的不同，存在读引脚及读端口两种情况，读引脚时是直接读取IO引脚上的电平，而读端口是读取IO口寄存器里的内容。以上代码编译后，在判断AV是否为1时，指令是JNB XXX，不为1则跳转，为读引脚的代码而不是读端口代码。在电路板上，AV口接TIP122达林顿三极管的基极，当输出1高电平时，三极管基极对地导通，电磁阀通电而打开。但AV口输出高平后，由于基极的导通（相当于二极管的导通，导通后电阻非常小）关系，AV口的电平不能维持在5V高电平，而被钳定在1V以下。因此当执行到JNB XXX时，虽然AV口端口锁存器里的数值是1，但实际上从AV引脚读到的电平是低电平0，不符合AV==1条件，因此不执行关闭电磁阀的操作。而在uvision3里模拟执行时，模拟环境无法模拟AV口被外部硬件拉低电平的情况，因此代码的执行没问题。知道问题所在后，通过另外设置一个bit变量记录电磁阀的打开/关闭状态，顺利解决问题。

由此而想到的，利用IO口的输出/输入的特性可以进行一些基本的自检功能，如果IO连接的是三极管的基极，通过三极管的放大电流特性来驱动外设，那么在自检时，通过往该IO口输出1，再读回该IO口的电平，如果三极管工作正常那么由于基极对地导通的原因，电平被钳定为低，读到的电平应该为0，若为1则标明该三极管有问题，基极无法导通。而如果IO口连接的是单向输出的数字电路（譬如反相器），通过往该IO口输出1，再读回该口的电平，如果数字电路正常，读到电平应该为1（数字电路的对地电阻非常大），如果为0则标明数字电路可能已经被击穿。

有一点需要注意的是，做这样的自检判断时，往IO口输出1后，需要延时约5ms才能读取该IO口电平进行判断，否则判断结果不可靠。这是因为三极管的基极从加上高电平到PN结的完全导通需要时间，如果输出1后就立即读取该IO口，很可能三极管还没开始动作，此时读取到的数值失去判断意义。