單片機掉電保護總結(jié)

1、TYYGROUP system office room TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-單片機應(yīng)用 系統(tǒng)斷 電時的數(shù)據(jù)保護方法在測量、控制等領(lǐng)域的應(yīng)用中，常要求單片機內(nèi)部和外部RAM中的數(shù)據(jù)在電源掉電時不丟失.重新加電時，RAM中的數(shù)據(jù)能夠保存完好，這就要求對單片機系統(tǒng)加接掉電保護電路。掉電保護通?？刹捎靡韵氯N方法：一是加接不間斷電源，讓整個系統(tǒng)在掉電時繼續(xù)工作，二是采用備份電源，掉電后保護系統(tǒng)中全部或部分數(shù)據(jù)存儲單元的內(nèi)容；三是采用EEPROM來保存數(shù)據(jù)。由于第一種方法體積大、成本高，對單片機系統(tǒng)來說，不宜采用。第二種方法是根據(jù)實際需要，掉電時保存一些必要的數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)在電源

2、恢復(fù)后，能夠繼續(xù)執(zhí)行程序，因而經(jīng)濟實用，故大量采用1。EEPROM既具有ROM掉電不丟失數(shù)據(jù)的特點，又有RAM隨機讀寫的特點。但由于其讀寫速度與讀寫次數(shù)的限制，使得EEPROM不能完全代替RA*下面將介紹最常用的一些掉電保護的處理方法，希望能對相關(guān)設(shè)計人員在實際工作中有所幫助。1簡單的RAM數(shù)據(jù)掉電保護電路在具有掉電保護功能的單片機系統(tǒng)中，一般采用CMOS單片機和CMOSRAM。CMOS型RAM存儲器靜態(tài)電源小，在正常工作狀態(tài)下一般由電源向片外RAM供電，而在斷電狀態(tài)下由小型蓄電池向片外RAM供電，以保存有用數(shù)據(jù)，采用這種方法保存數(shù)據(jù)，時間一般在3-5個月2。然而，系統(tǒng)在上電及斷電過程中，總線

3、狀態(tài)的不確定性往往導(dǎo)致RAM內(nèi)某些數(shù)據(jù)的變 化，即數(shù)據(jù)受到?jīng)_失。因此對于斷電保護數(shù)據(jù)用的RAM存儲器，除了配置供電切換電路 夕卜，還要采取數(shù)據(jù)防沖失措施，當電源突然斷電時，電壓下降有個過程，CPU在此過程中 會失控，可能會誤發(fā)出寫信而沖失RAM中的數(shù)據(jù)，僅有電池是不能有效完成數(shù)據(jù)保護的，還需要對片選信號加以控制，保證整個切換過程中CS引腳的信號一直保持接近VCC。通常，采用在RAM的CS和VCC引腳之間接一個電阻來實現(xiàn)COMSRAM的電源切換，然而，如果在掉電時，譯碼器的輸出出現(xiàn)低電平，就可能出現(xiàn)問題，圖1給出一種簡單的電路設(shè)計，它能夠避免上述問題的產(chǎn)生。圖1中，4060開關(guān)電路起到對CS控制

4、的作用。當電壓小于等于時就使開關(guān)斷開，CS線上拉至"1",這樣，RAM中的數(shù)據(jù)就不會沖失；當電壓大于時，4060開關(guān)接通，使RAM能正常進行讀寫。2可靠的RAM掉電保護電路上述的電路雖然簡單，但有時可能起不到RAM掉電保護的作用，原因是在電源掉電和重新 加電的過程中，電源電壓躍變的干擾可能使RAM瞬間處于讀寫狀態(tài)，使原來RAM中的數(shù)據(jù) 遭到破壞，因此，在掉電剛剛開始以及重新加電直到電源電壓保持穩(wěn)定下來之前，RAM應(yīng) 處于數(shù)據(jù)保持狀態(tài)，6264RAM、5101RAM等RAM芯片上都有一個CE2引腳，在一般情況下需 將此引腳拉高，當把該引腳拉至小于或等于時，RAM就進入數(shù)據(jù)保持

5、狀態(tài)。實用的靜態(tài)RAM掉電保護電路如圖2所示，圖2中Ul、U2為電壓比較器，穩(wěn)壓管D3提供個基準電壓Vr (Vr=)。當Vcc為5V時，在R4上得到的分壓大于Vr, U2輸出高電平，又因為U4輸出也為高電平，故CE2輸出為高電位，單片機此時可對RAM進行存取，當電源掉電時，Vcc開始下降，當滿足如下條件時：R4xVcc/ (R4 + R3) / (R5 + R6) MVr圖 2I 11DNGET SverRE圈U2輸出低電平，通過U5和U6使CE2輸出小于等于，RAM進入數(shù)據(jù)保持狀態(tài)（按圖2中元件參數(shù)代入上式，當Vcc降到時，U2輸出為低電位）。若Vcc繼續(xù)下降使U3翻轉(zhuǎn)，再通過D4、U4和U

6、6進一步保證CE2為低電平。此外，當Vcc下降到小于E時，D2截止，D1導(dǎo)通，這時E作為RAM的備份電源，當單片機重新加電時，Vcc由0躍變到5V時，U2的輸出端會出現(xiàn)瞬間的干擾脈沖，由于C3和U4間電路的積分延遲（約），CE2并不立即升到高電平，因而阻止了 U2的干擾脈沖，當延時結(jié)束時，電源電壓已穩(wěn)定在5V,此后CE2升高，單片機便可對RAM進行存取。圖2中U3和U6為一塊四施秘特與非門（CD4093）,該電路直接由E供電，這樣才能保證掉電后使CE2W,并在重新加電時CE2不受電源電壓躍變的干擾，比較器U1和U2為電源供電，Vcc為后備電源U1的電壓監(jiān)視電路，當后備電池快用完時（小于），發(fā)光

7、管會發(fā)出亮光，表明要換上新電池，備份電源可用3節(jié)5號干電池，也可以采用鋰電池或鎮(zhèn)電池。3利用TL7705對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行保護單片機構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)在突然斷電時，往往使片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)遭到破壞，下面介紹一種利用TL7705構(gòu)成的電源監(jiān)控電路，使單片機系統(tǒng)在掉電時自動保護現(xiàn)場數(shù)據(jù)。TL7705的工作原理TL7705是電源監(jiān)控用集成電路，采用8腳雙列直插式封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3所示。圖3中，基準電壓發(fā)生器具有較高的穩(wěn)定性，可由1腳輸出基準電壓，為了吸收電源的同脈沖干擾，通常在1腳上接一個護的濾波電容來提高其抗干擾能力，被監(jiān)控的電源電壓由SENSE端7腳引入，經(jīng)過R1和R2分壓后送入比較器CMP1,與基準電壓

8、進行比較，當其值小于基準電壓時，T1導(dǎo)通，定時電容CT通過T1放電，使CMP2比較器翻轉(zhuǎn)，T2和T3導(dǎo)通，輸出腳RESET為高電平，SESET反為低電平，當送入CMP1比較器的電壓高于基準電壓時，T1截止100皿恒流源給CT充電，當CT上的電壓高于時，CMP2比較器翻轉(zhuǎn)，T2和T3截止，RESET和RESET反輸出關(guān)斷，TL77O5與80C51單片機的接法在某些單片機應(yīng)用系統(tǒng)中需要在系統(tǒng)掉電時記憶當前現(xiàn)場狀態(tài)，以使電源恢復(fù)后能繼續(xù)從斷電處運行，圖4是以80C51單片機為例采用其空閑方式或掉電方式，在備用電池支持下實現(xiàn)掉電后的數(shù)據(jù)保護。圖4中，Rl、C1和74LSO4構(gòu)成單片機的上電自動復(fù)位和手

9、動按鈕復(fù)位電路，備用電池P1 及DI、D2實現(xiàn)掉電時備用電池的切換。電源正常時D1不導(dǎo)通，+5V直接給單片機供電， 并為電池P1充電，為了減小電池耗電，備用電池只給單片機供電，保護片內(nèi)RAM中的數(shù) 據(jù)，電源掉電后，其他外圍電路的工作電壓僅靠電源電容維持很短的時間，電位器RW用來 調(diào)節(jié)檢測電壓，范圍為一，當?shù)綦姇r，外圍電路的電壓下降到門限設(shè)定電壓時，可將片外 RAM中需要保護的數(shù)據(jù)寫入片內(nèi)RAM中，并使單片機進入掉電工作方式以完成數(shù)據(jù)保護， 為了保證單片機有足夠的處理時間，取檢測電壓為，當電源電壓降至時，TL7705 111 RESET 反向單片機發(fā)出中斷請求信號（INTO反）。單片機運行到一個

10、可斷斷點后，相應(yīng)中斷，在 中斷服務(wù)程序中保護現(xiàn)場數(shù)據(jù)，使單片機進入掉電工作狀態(tài)。4采用軟件冗余措施保證數(shù)據(jù)的準確性最常用的一種方法是采用軟件冗余措施，即將欲保護的數(shù)據(jù)寫入RAM中的不同區(qū)域，如 OOOOHOOFFH、O1OOH-O1FFH和0200H-02FFH這三個區(qū)域存儲同樣一組數(shù)據(jù)，當使用這 些數(shù)據(jù)前，先對各組進行檢查，對于正確的數(shù)據(jù)方可應(yīng)用，同時將錯誤的數(shù)據(jù)進行修正， 在上電與斷電過程中，總線不確寫性是隨機的，不可將所有數(shù)據(jù)完全沖失。采用硬件對數(shù) 據(jù)進行斷電保護，同時在軟件上采用冗余的措施是最常用的數(shù)據(jù)保護方法，在斷電突然發(fā) 生時可保證數(shù)據(jù)的準確無誤。網(wǎng)路文章：我想在掉電時保存數(shù)據(jù)（3

11、個字節(jié)）到EEPROM中，用BOD掉電檢測，不知怎樣使用。望高 手指點：lo在BOOT區(qū)設(shè)置好BODEN, BODLEVEL,后軟件還要怎樣設(shè)置2o掉電中斷是否是產(chǎn)生復(fù)位我的寫EEPROM程序應(yīng)該放在什么地方他和其他復(fù)位怎樣區(qū)別3。設(shè)置了 BOOT區(qū)后，硬件上是否要加電源到一個管腳比較后才產(chǎn)生中斷掉電檢測BOD的誤解AVR自帶的BOD （Brown-out Detection）電路，作用是在電壓過低（低于設(shè)定值）時產(chǎn)生復(fù)位 信號，防止CPU意外動作.對EEPROM的保護作用是當電圧過低時保持RESET信號為低， 防止CPU意外動作，錯誤修改了 EEPROM的內(nèi)容 而我們所理解的掉電檢測功能是指

12、具有 預(yù)測功能的可以進行軟件處理的功能。例如，用戶想在電源掉電時把SRAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到EEPROM,可行的方法是 外接一個在翻轉(zhuǎn)的電壓比較器（VCCs BOD=,輸出接到外部中斷引腳（或其他中斷） 一但電壓低于，馬上觸發(fā)中斷，在中斷服務(wù)程序中把數(shù)據(jù)寫到EEPROM中保護起來 注意：寫一個字節(jié)的EEPROM時間長達8mS,所以不能寫入太多數(shù)據(jù)，電源濾波電容也要選 大一些將AVR的BOD設(shè)為，從到這段時間寫EEPROMo AVR的供電采用14樓方案，掉電檢測使用IMP809o軟件編寫思路請參考我的M128書是第5章，或10月出版的書的第7章。參考電路如 下：在圖中，外部9V電源通過7805穩(wěn)壓到5V

13、,作為系統(tǒng)電源使用。而AVR的工作電源則是單 獨提供的，山5v系統(tǒng)電源通過低壓差肖特基二極管1X5817后得到。IN5817的正向壓降 為，因此AVR的工作電壓為。電源監(jiān)控芯片IMP809-L的監(jiān)控電壓為，當系統(tǒng)電源的電壓 低于時，在R腳上產(chǎn)生由高電平到低電平的變化，使AVR進入IT0中斷。該電路的工作原理為：首先通過配置AVR的熔絲位，設(shè)置BOD掉電檢測電壓門限為，并允 許BOD檢測。因此，當AVR的Vcc電壓掉到以下時，AVR就停止工作（掉電檢測功能是AVR 片內(nèi)的功能之一，見第二章的AVR的復(fù)位源和復(fù)位方式）。電源監(jiān)控芯片IMP809-L檢測 電壓門限為，用于檢測系統(tǒng)電源的電壓。當系統(tǒng)電

14、源大于時，IMP809-L的R端輸岀高電 平，整個系統(tǒng)正常工作。當系統(tǒng)電源的電壓跌到以下時，IMP809-L的R腳輸出低電平，作 為AVR外部中斷INTO的申請。INTO設(shè)計為掉電處理中斷，其主要任務(wù)是備份系統(tǒng)運行的 重要數(shù)據(jù)到EEPROM中。在提供AVR工作的電源系統(tǒng)中，大容量的電解電容C5作為儲能電容，一旦系統(tǒng)電源電 壓下降，二極管1N5817截止，此時AVR可以靠C5提供的電儲可以繼續(xù)工作一段時間。C5 容量應(yīng)足夠大，在系統(tǒng)電源掉電過程中，IMP809-L的R端輸出低電平（下降到）時，要能 夠保證維持AVR的工作電壓Vcc從降到的時間超過300ms,使AVR有時間做緊急處理和備 份數(shù)據(jù)。

15、AVR寫EEPROM大約需要50-100mA的電流，所以電容C3的值應(yīng)該在1000u 4700u,需要保存的數(shù)據(jù)越多，C5的容量應(yīng)該越大。INTO是AVR優(yōu)先級最高的中斷，釆用外部電平變化的下降沿觸發(fā)方式。一旦IMP809-L 的R腳電平山正常的高電平變?yōu)榈碗娖綍r，將觸發(fā)IT0中斷，進入IT0掉電中斷服務(wù)程 序。在INTO掉電保護中斷服務(wù)程序中，應(yīng)按以下的步驟和過程處理：A）緊急處理，關(guān)閉所有外部器件的工作，或?qū)⑼獠繝顟B(tài)設(shè)置到安全模式，如關(guān)閉馬達、開 關(guān)等，保證系統(tǒng)不出事故。B）將AVR所有I/O設(shè)置為輸入方式，最大程度的減少AVR芯片對電源的消耗。C）將重要數(shù)據(jù)寫入到EEPROM中。D）循環(huán)檢測INTO引腳是否恢復(fù)高電平。如為高電平則轉(zhuǎn)到下一步E執(zhí)行；如果INTO電平 一直為低，程序?qū)⒃诖搜h(huán)，直到完全停止運行（因為儲能電容C5的電壓低于后，AVR的 BOD起作用，產(chǎn)生內(nèi)部復(fù)位，AVR停止運行程序）。E