嵌入式测试学习第 14 天：数字电路基础：高低电平、0和1、逻辑电平

一、先看懂核心实物

1. 单片机IO引脚实物图

开发板上一排排黄色排针、芯片引脚，全部都是数字电平引脚

• 引脚输出两种状态：高电平、低电平
• 所有程序逻辑、按键读取、通信、传感器信号，全靠这两种电平区分
  

2. LED电平演示实物图

最直观判断高低电平：

• 接高电平→ LED点亮
• 接低电平→ LED熄灭
  嵌入式测试最常用判断手段
  

二、高低电平

1. 什么是电平

电平 = 电路里电压所处的标准档位
数字电路只认两种固定电压状态，不认中间模糊电压

2. 高低电平概念

1. 高电平
   电路处于通电有效状态，代表逻辑1
2. 低电平
   电路处于断电无效状态，代表逻辑0

3. 嵌入式两大主流电压标准

① 3.3V 系统（现在主流：STM32、ESP32、各类模块）

• 高电平1：2.4V ~ 3.3V
• 低电平0：0V ~ 0.8V
• 中间电压：无效电平，不稳定不识别

② 5V 系统（老式51单片机、老工控设备）

• 高电平1：3.0V ~ 5.0V
• 低电平0：0V ~ 1.0V

极简口诀

靠近电源电压=高电平=1
靠近0V地线=低电平=0

三、0和1 二进制逻辑（数字电路核心）

1. 本质关系

• 低电平 = 电气状态0 = 二进制数字0
• 高电平 = 电气状态1 = 二进制数字1

2. 解读

就像电灯：

• 灯灭 → 没电 → 低电平 →0
• 灯亮 → 有电 → 高电平 →1

3. 实际用途

单片机所有数据、指令、地址、串口数据、按键状态
全部只用 0 和 1 组合表示
例：
按键按下=0，松开=1
传感器有信号=1，无信号=0

4. 万用表实测判断

1. 黑表笔接GND地线
2. 红表笔测待测IO引脚

• 测出≈3.3V /5V →高电平=1
• 测出≈0V →低电平=0
  

四、逻辑电平完整分类

1. 正逻辑（99%设备默认使用）

高电平=逻辑1
低电平=逻辑0
日常所有开发板、传感器、串口、按键全部是正逻辑

2. 负逻辑（少数工业设备使用）

高电平=逻辑0
低电平=逻辑1
多用于继电器驱动、反向触发电路

3. 上拉电平 实物原理

上拉电阻实物图

• 引脚默认悬空不稳定
• 接上拉电阻 → 默认固定为高电平1
• 按键按下拉到地 → 变为低电平0
  嵌入式按键电路最经典用法
  

4. 下拉电平

接下拉电阻 → 引脚默认低电平0
外部触发拉高才变为1

五、实际硬件场景

1. 按键电路电平变化

• 按键未按下：上拉拉高 →高电平 1
• 按键按下：接通地线 →低电平 0
  单片机通过读取0/1判断按键有没有按下

2. 传感器输出电平

• 人体红外无人：输出低电平0
• 检测到人：输出高电平1

3. 串口通信电平逻辑

串口发送数据，本质就是快速切换高低电平0、1
一组高低电平组合 = 一个字节数据

六、嵌入式测试常见故障（电平相关）

1. 电平电压不足
   高电平只有1.5V左右，达不到标准 → 芯片识别错误，功能异常
2. 电平漂移
   时而高电平时而低电平 → 设备乱触发、按键乱跳
3. 3.3V与5V电平混用
   直接烧坏IO口、通信乱码、模块不识别
4. 悬空引脚不定电平 → 设备随机死机、误动作

七、总结

1. 数字电路只有两种状态：高电平、低电平
2. 电平对应二进制：高=1，低=0（正逻辑）
3. 主流硬件分3.3V 电平体系、5V电平体系，不能混接
4. 万用表测电压可直接判定0和1状态
5. 所有按键、传感器、通信、外设，全部依靠高低电平传递信号
6. 上拉默认高电平，下拉默认低电平