首先，讓我們考慮雙路（單刀雙擲）開關的情況：

當開關接通時，微控制器輸入將連接到+3.3V，意味著高電平。當開關關閉時，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按鈕呢？

當按下按鈕時，微控制器輸入將連接到0V，表示低電平。然而，當按鈕未被按下時，微控制器輸入實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？因為它沒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之間來回轉換。微控制器輸入沒有明確定義，可以是任意值（隨機）的這種狀態稱為浮動。

上拉和下拉電阻

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

當按鈕未按下時，上拉電阻會將微控制器輸入拉高至+3.3V，提供一個明確定義的高電平。當按下按鈕時，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，會有一些電流流過上拉電阻，但由于電阻值相對較高，所以電流量很小。

您可能會注意到，電阻符號看起來像一個小彈簧，這正是它在本例中的作用。我們都使用過自動關閉的門，比如公共設施中常見的門——除非你主動把門打開，否則會有一個機制將它再次關閉。如果沒有自動關閉機制（現在想象門沒有閂鎖機制），門會被風吹動或被進出的人移動，它不會默認到任何特定的位置。上拉（或下拉）電阻類似于這些門上的自動關閉機制，它在不被主動驅動時將輸入保持在特定電平。因此，上拉電阻就像自動關閉的門上的彈簧——除非有足夠強壯的人過來把門推開，否則門將默認處于關閉位置。

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置為開漏（或者只能設置為開漏）。開漏輸出只能被驅動為低電平，而不能被驅動為高電平；輸出為低電平或浮動。實質上，輸出只是簡單地連接到晶體管的漏極引腳（因此稱為開漏）。

當控制線被驅動為高電平時，晶體管將輸出短路至地（0V），將其拉低。當控制線被驅動為低電平時，晶體管為高阻態，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設備通過相同的通信線路進行通信，而沒有短路的可能性（沖突，其中一個設備試圖將線路驅動為高，而另一個設備試圖將線路驅動為低）；這種情況下，上拉電阻用于在線路未被有效拉低時保持高電平。

審核編輯：黃飛