为什么51单片机P0口要接上拉电阻？

P0口和其它三个口的内部电路是不同的，如下图

P0口是接在两个三极管D0和D1之间的，而P1－P3口的上部是接一个电阻的。P0口的上面那个三极管D0是在进扩展存储器或扩展总线时使用MOVX指令时才会控制它的导通和截止，在不用此指令时都是截止的。在平常我们使用如：P0_1=0　P0_1=1这些语句时控制的都是下面那个三极管D1。
我们先假设P1口接一个74HC373，来看一看它的等效图

当AT89S51的P1口上接了74HC373后就等于接了一个负载，如上图右边。一般来说这些数字电路的输入阻抗都很大，都在几百K到上兆欧姆，而P1口内的电阻R一般在几十K以内。

如上图，当我们发出指令P1＝0时，三极管D导通，见中间的等效图，这时P1点的电位为0。
当发出P1＝1的指令后，三极管D截止，见右边等效图，因为Rx的阻值要比R的阻值大得多，因此P1点的电位是接近电源电压的。即高电平。

我们再来看看P0口接负载时的图

当P0＝0时，等效图是中间的，三极管D1导通，P0点的电位为0。
而当P0＝1时，等效图是右边的，三极管D1截止，而上面的三极管D0始终是截止的，这样P0点就等效于悬空了，它处在不稳定状态，P0点又是RX的高阻抗输入点，很容易受到外界和周围电路的干扰从而直接影响到74HC373的输出状态。因此就得加上个电阻。如下图

加上电阻Rc后，电路的状态就和P1口一样了，这个电阻Rc就是上拉电阻。

但你如果只是为了让P0口驱动个发光管，那电路可以直接简化成下图那样。S51内部的电流最好不超过15mA，如果发光管的电压为2.2V那电阻就是（5-2.2)÷15＝0.18K，也就是180欧姆。

当P0＝0时P0点为低电位，发光管亮起，流过D1的电流约为15mA。
当P0＝1时，P0点为悬空，但发光管和180欧电阻都是低阻抗元件，P点电位就为高电位，再说也无任何输出影响，因此这样电路是可以的。

51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。

简单的说，P0输出高电平时，由于内部结构，只能输出高阻态。所以外接上拉电阻。

从零学51单片机2-什么是上拉电阻？P0口为什么要加上拉电阻？非常详细深入的讲解，不容错过。

单片机的I/O口输出状态有三种：
1、低电平0；
2、高电平1；
3、悬空。

单片机如何控制I/O输出呢？可以简单理解为：
1、当需要输出低电平0时，单片机内部通过控制NPN三极管基极，使三极管导通，三极管C极(I/O输出端)和三极管E极(GND端)导通，所以此时输出为低电平。
2、如果内部有上拉电阻，也就是三极管C极有一电阻连接至VCC端。所以当单片机内部使NPN三极管关断时，三极管C极(I/O输出端)是通过电阻连接至VCC的，所以此时输出为高电平。
3、如果内部没有上拉电阻，所以当单片机内部使NPN三极管关断时，三极管C极(I/O输出端)是悬空的，和VCC、GND都不连接，所以此时为悬空，不确定其状态，具体状态和外部电路有关。

所以当设计的电路和程序，不需要输出高电平时，就不需上拉电阻。需要高电平，就必须在外部接一上拉电阻。
比如采用灌电流驱动一LED时，当输出低电平时，LED发光，当不输出低电平时，LED无法形成回路，就不会发光，此时就不需高电平，也不需上拉电阻。