單片機(jī)片內(nèi)大容量EEPROM的一種巧妙應(yīng)用

引 言

　　MCS-51單片機(jī)是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種單片機(jī)型。全球各單片機(jī)生產(chǎn)廠商在MCS-51內(nèi)核基礎(chǔ)上，派生了大量的51內(nèi)核系列單片機(jī)，極大地豐富了MCS-51的種群。其中STC公司推出了STC89系列單片機(jī)，增加了大量新功能，提高了51的性能，是MCS-51家族中的佼佼者。早期的單片機(jī)控制系統(tǒng)，采用單片機(jī)加片外EEPROM配合，來存儲(chǔ)一些需要預(yù)置的重要參數(shù)，并在數(shù)碼管上顯示出來。由于單片機(jī)控制的整流器要求實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，而早期EEPROM的寫周期在10 ms左右，因此運(yùn)行參數(shù)的預(yù)置是在整流器待機(jī)的情況下進(jìn)行的。而很多情況下需要在運(yùn)行的同時(shí)記錄數(shù)據(jù)，如用單片機(jī)控制的12脈波汽車電泳整流器要求在運(yùn)行的同時(shí)實(shí)時(shí)記錄重要數(shù)據(jù)，而且在掉電時(shí)不丟失。由于在12脈波整流器中運(yùn)行的單片機(jī)程序，其周期必須小于1．67 ms(交流電網(wǎng)的1個(gè)周期是20 ms，除以12就是l_67 ms)，這就要求實(shí)時(shí)記錄的時(shí)間在1ms以下甚至更短(考慮到程序的執(zhí)行時(shí)間)。經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，目前很多EEPROM達(dá)不到這個(gè)要求[1]，即使時(shí)間最短的AT89S8252單片機(jī)片內(nèi)。EEP-ROM的寫周期也是2．5 ms。本文通過對EEPROM的巧妙應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了整流器在線記錄數(shù)據(jù)的功能。

　　1 尋找符合要求的單片機(jī)

　　設(shè)備使用的是Atmel公司的AT89C52(40DIP封裝)單片機(jī)和EEPROM芯片2817A。要想在不改變原設(shè)備電路板的情況下完成要求的功能，就只能在兼容的MCS-51系列單片機(jī)中想辦法。AT89S8252片內(nèi)含有2 KB的EEPROM，經(jīng)編程測試發(fā)現(xiàn)，它雖然能實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)并且斷電不丟失，但是在向片內(nèi)EEPROM中記錄1個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，能引起輸出電壓和電流的波動(dòng)，不能滿足實(shí)際運(yùn)行的需要。其原因是AT89S8252單片機(jī)片內(nèi)EEPROM的寫周期為2．5 ms，超過了1．67 ms的程序的執(zhí)行周期，從而影響了程序的正常運(yùn)行。所以執(zhí)行周期是解決問題的關(guān)鍵。

　　由參考文獻(xiàn)[2-3]知：STC89C51RC／RD+系列單片機(jī)片內(nèi)含有EEPROM(Data Flash)，讀1個(gè)字節(jié)／編程1個(gè)字節(jié)／擦除1個(gè)扇區(qū)(512字節(jié))的時(shí)間分別為10／μs／60μs／10 ms。編程1個(gè)字節(jié)的時(shí)間為60μs，遠(yuǎn)小于AT89S8252片內(nèi)EEPROM 2．5 ms的編程時(shí)間，這為解決問題提供了思路。

　　2問題的解決

　　單片機(jī)STC89C55RD+(40DIP封裝)，其引腳、功能完全與AT89C52兼容，與MCS-51程序也兼容，片內(nèi)含有20KB的Flash程序存儲(chǔ)器，16KB的EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。把原用于AT89C52中的程序?qū)懙絊TC89C255RD+中，放到原設(shè)備上運(yùn)行，可長期穩(wěn)定地運(yùn)行。經(jīng)修改的在整流器中運(yùn)行的單片機(jī)程序，實(shí)時(shí)記錄一些數(shù)據(jù)到STC289C55RD+的EEPROM中，整流器可正常運(yùn)行，但不能執(zhí)行扇區(qū)擦除操作。執(zhí)行扇區(qū)擦除操作將嚴(yán)重影響整流器的正常運(yùn)行，引起輸出電壓和電流的很大波動(dòng)。執(zhí)行扇區(qū)擦除操作時(shí)，從示波器來看整流器的輸出間斷了20 ms，電壓電流顯示很大的波動(dòng)。用示波器捕捉到了EEPROM寫時(shí)的波形，輸出波形暫停了20 ms，1個(gè)周波電壓，電壓波形如圖1所示，不執(zhí)行扇區(qū)擦除操作時(shí)的波形如圖2所示。從圖中可以看出，問題得到了很好的解決。