電路關鍵部分如下，VCC通過1k電阻連接到LED正極，LED負極接到P1.0口：

在單片機執行LED=0的時候，電子開關S就由CPU控制而閉合，P1.0上輸出低電平。電流通過1k電阻和LED流入P1.0，再經過S流入GND，LED兩端有合適的電壓于是點亮。結合單片機內部IO口等效電路，整個電路如下圖

在上面的例子中，P1.0輸出低電平點亮LED。能不能反過來，P1.0輸出高電平點亮LED呢？我們可以考慮電路連接成下面這樣，并在程序中編寫LED=1。

當執行LED=1時，S斷開。電流通過10k上拉電阻R從P1.0流出，并進入LED。由于上拉電阻的阻值太大，電流太小，導致LED不亮，或者亮度很微弱。所以通常不采用這種方法。

這兩種方法，前者電流從外部流入單片機內部，我們稱之為灌電流接法；后者電流方向相反，稱為拉電流接法。對比可以看出，對于51單片機，灌電流接法電流較大，拉電流接法由于受到上拉電阻限制，電流較小。

在實際當中灌電流的最大電流也是有限的，因為電子開關S中能通過的電流有限。根據STC官方的芯片手冊，對于STC單片機，建議單個IO口灌電流建議不超過20mA，所有IO口灌電流之和不超過55mA，否則容易燒壞IO口。而拉電流大小只有230uA左右。

拉電流是從上拉電阻流出來的，能否提高拉電流大小呢？答案是可以。我們只需要在單片機外部再添加一個上拉電阻，就可以增大拉電流，并且能成功點亮LED，如下圖所示。

圖中的電路，相當于R和R0并聯了，整個上拉電阻的阻值減小了。但是這樣做有個缺陷。在這個電路中，當單片機輸出低電平時，S閉合，此時電流從VCC通過上拉電阻和S流入GND。此時雖然LED熄滅了，但是卻有較大電流通過上拉電阻而浪費掉。所以上拉電阻過大，會導致驅動力不足，而上拉電阻過小，又會在輸出低電平時浪費電能。

上拉電阻的作用是什么呢？對電路了解多一點的人很快能發現，如果沒有上拉電阻，IO口就無法輸出高電平，也就是下圖這樣的。開關閉合時能輸出低電平，但是開關斷開時，P1.0就懸空了，什么也沒連接。這時IO口的電壓就是不確定的了，這種狀態無法判斷它是低電平還是高電平，叫做高阻態。很巧的是，單片機的P0口確實就沒有上拉電阻，而其他三組IO口都有上拉電阻。所以當P0輸出高電平，并且沒有外接上拉電阻時，就是高阻態，不能正常輸出高電平。后面我會通過具體例子來讓大家感受一下高阻態。

注：雖然P1.0似乎是同時連接到CPU的IO輸入端了，即圖中寫著“輸入”的綠色箭頭，但是這部分電路只有在讀取管腳輸入的時候才會導通，并且是單向的。

上拉電阻的存在，將原本的高阻態轉變成了高電平，也因此得名。和上拉電阻相對應的，還有下拉電阻，區別在于下拉電阻另一端不是連接VCC而是接到GND。

IO口之所以叫IO口（IO=Input/Output），意味著它既可以輸出又可以輸入。前面講的都是IO口的輸出，下面講IO口的輸入。IO口的輸出我們通過LED來介紹，而IO口的輸入我們則通過開關來說明。在很多單片機中，IO的輸入和輸出需要通過電路切換，而對于51單片機來說，輸入和輸出使用的是同一套電路，也就是上面我們分析的電路。

圖中的S0是一個單刀雙擲開關，往上切換可以將P1.0接到VCC，往下切換可以接到GND。讀取時CPU會通過特定電路獲取圖中橙色導線上的電平。我們想要實現的效果是，讓CPU讀取P1.0端口的電平，從而獲得開關S0的狀態。

當S斷開時，CPU通過獲取P1.0上的電平可以知道外部開關S0的狀態，從而執行相應的操作。

而S閉合時，S0往下切換，P1.0確實是低電平。而S保持閉合且S0往上切換時，VCC通過S0和S直接接到GND就短路了。此時電子開關S通過大量電流，可能會燒壞單片機。于是我們添加了電阻R0。S仍然保持閉合，S0往上切換。此時P1.0仍然是低電平，于是CPU無法判斷外部開關S0的狀態，如下圖。

總結起來就是在讀取IO口電平時，應先設置輸出高電平（即斷開S），再讀取數據。這個規則適用于所有IO口。