單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)斷電時(shí)的數(shù)據(jù)保護(hù)方法

       在測(cè)量、控制等領(lǐng)域的應(yīng)用中，常要求單片機(jī)內(nèi)部和外部RAM中的數(shù)據(jù)在電源掉電時(shí)不丟失，重新加電時(shí)，RAM中的數(shù)據(jù)能夠保存完好，這就要求對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)加接掉電保護(hù)電路。

       掉電保護(hù)通常可采用以下三種方法：一是加接不間斷電源，讓整個(gè)系統(tǒng)在掉電時(shí)繼續(xù)工作，二是采用備份電源，掉電后保護(hù)系統(tǒng)中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)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(duì)單片機(jī)系統(tǒng)來說，不宜采用。第二種方法是根據(jù)實(shí)際需要，掉電時(shí)保存一些必要的數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)在電源恢復(fù)后，能夠繼續(xù)執(zhí)行程序，因而經(jīng)濟(jì)實(shí)用，故大量采用[1]。EEPROM既具有ROM掉電不丟失數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，又有RAM隨機(jī)讀寫的特點(diǎn)。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RAM。下面將介紹最常用的一些掉電保護(hù)的處理方法，希望能對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中有所幫助。  

       1 簡(jiǎn)單的RAM數(shù)據(jù)掉電保護(hù)電路  

　　在具有掉電保護(hù)功能的單片機(jī)系統(tǒng)中，一般采用CMOS單片機(jī)和CMOS RAM。CMOS型RAM存儲(chǔ)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(shí)間一般在3－5個(gè)月[2]。然而，系統(tǒng)在上電及斷電過程中，總線狀態(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(duì)于斷電保護(hù)數(shù)據(jù)用的RAM存儲(chǔ)器，除了配置供電切換電路外，還要采取數(shù)據(jù)防沖失措施，當(dāng)電源突然斷電時(shí)，電壓下降有個(gè)過程，CPU在此過程中會(huì)失控，可能會(huì)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(hù)的，還需要對(duì)片選信號(hào)加以控制，保證整個(gè)切換過程中CS引腳的信號(hào)一直保持接近VCC。通常，采用在RAM的CS和VCC引腳之間接一個(gè)電阻來實(shí)現(xiàn)COMS RAM的電源切換，然而，如果在掉電時(shí)，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(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，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(duì)CS控制的作用。當(dāng)電壓小于等于4.5V時(shí)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(huì)沖失；當(dāng)電壓大于4.5V時(shí)，4060開關(guān)接通，使RAM能正常進(jìn)行讀寫。

        2 可靠的RAM掉電保護(hù)電路  

　　上述的電路雖然簡(jiǎn)單，但有時(shí)可能起不到RAM掉電保護(hù)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)，6264 RAM、5101 RAM等RAM芯片上都有一個(gè)CE2引腳，在一般情況下需將此引腳拉高，當(dāng)把該引腳拉至小于或等于0.2V時(shí)，RAM就進(jìn)入數(shù)據(jù)保持狀態(tài)。  

　　實(shí)用的靜態(tài)RAM掉電保護(hù)電路如圖2所示，圖2中U1、U2為電壓比較器，穩(wěn)壓管D3提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vr（Vr＝3.5V）。當(dāng)Vcc為5V時(shí)，在R4上得到的分壓大于Vr，U2輸出高電平，又因?yàn)閁4輸出也為高電平，故CE2輸出為高電位，單片機(jī)此時(shí)可對(duì)RAM進(jìn)行存取，當(dāng)電源掉電時(shí)，Vcc開始下降，當(dāng)滿足如下條件時(shí)：  

       R4