淺談單片機(jī)系統(tǒng)與掉電保護(hù)電路的可靠性提高方案

3　掉電保護(hù)電路設(shè)計(jì)

3．1　硬件設(shè)計(jì)

圖3—1給出了一種帶掉電保護(hù)的MCS－51^{［2］、［3］}單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的原理圖。76C88是CMOS型的RAM芯片，其容量為8K×8，它有兩個(gè)片選端和CS2，只有為低電平同時(shí)CS2為高電平時(shí)芯片才被選中。因此將CS2接MAX791的輸出端，同時(shí)寫(xiě)允許信號(hào)通過(guò)MAX791的使能控制輸入端和輸出端，間接從MCS－51的引入，保證在系統(tǒng)復(fù)位期間不能讀寫(xiě)，有效地保護(hù)了76C88中的數(shù)據(jù)。結(jié)合圖2—2 MAX791的復(fù)位時(shí)序，圖3—1的電路工作原理分析如下。　　

上電過(guò)程：當(dāng)VCC從OV上升到復(fù)位門(mén)限1.65V，輸出仍將維持有效電平200ms的時(shí)間，保證電源電壓正常后系統(tǒng)的有效復(fù)位。

有效期間76C88的CS2處于低電平，即片選信號(hào)無(wú)效，保證上電過(guò)程中片內(nèi)數(shù)據(jù)不被改寫(xiě)。當(dāng)VCC大于VBATT時(shí)，VOUT自動(dòng)切換到與VCC相接，76C88轉(zhuǎn)由VCC供電。

RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）RAM -random access memory 隨機(jī)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)單元的內(nèi)容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲(chǔ)單元的位置無(wú)關(guān)的存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器在斷電時(shí)將丟失其存儲(chǔ)內(nèi)容，故主要用于存儲(chǔ)短時(shí)間使用的程序。 按照存儲(chǔ)信息的不同，隨機(jī)存儲(chǔ)器又分為靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（Static RAM,SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（Dynamic RAM,DRAM）。

正常工作：在此狀態(tài)下，CS2為高電平，通過(guò)MAX791的使能電路復(fù)制，單片機(jī)可對(duì)76C88進(jìn)行讀寫(xiě)操作。為防止程序跑飛，提高系統(tǒng)的可靠性，在程序中插入看門(mén)狗觸發(fā)指令，當(dāng)程序跑飛超過(guò)1．6 s不能觸發(fā)看門(mén)狗時(shí)，輸出低電平，通過(guò)MR使系統(tǒng)復(fù)位。

掉電過(guò)程：當(dāng)VCC從正常電壓下降到復(fù)位門(mén)限4.65V時(shí)，立即有效，CS2變成低電平，76C88進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，保證掉電過(guò)程中片內(nèi)數(shù)據(jù)不被改寫(xiě)。當(dāng)VCC小于VBATT時(shí)，VOUT自動(dòng)切換到與VBATT相接，76C88轉(zhuǎn)由后備電池供電。 對(duì)多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，上電復(fù)位后程序從頭開(kāi)始即能滿(mǎn)足要求， 利用MAX791的電源報(bào)警功能，能方便地達(dá)到這一目的：分析圖2-2，當(dāng)VCC下降到4.65V+150mV時(shí)，產(chǎn)生負(fù)跳變，向單片機(jī)發(fā)中斷請(qǐng)求，因貯能效應(yīng)，VCC從4．8 V降到4．65 V有幾個(gè)ms的時(shí)間，足夠單片機(jī)執(zhí)行幾百條甚至上千條指令，利用這段時(shí)間在中斷服務(wù)程序中保護(hù)斷點(diǎn)及實(shí)時(shí)參數(shù)。重新來(lái)電后轉(zhuǎn)入斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。

3．2　軟件設(shè)計(jì)　

　圖3—1所示單片機(jī)系統(tǒng)的軟件可分成主程序和電源報(bào)警中斷服務(wù)程序兩部分。主程序中必須插入指令經(jīng)常觸發(fā)WDI，且間隔時(shí)間不能超過(guò)1．6s，報(bào)警中斷必須設(shè)置為非屏蔽中斷沒(méi)有可以將設(shè)置成唯一的一個(gè)高級(jí)中斷以替代。程序流程圖如圖3—2。

　　4　結(jié)束語(yǔ)

　　將復(fù)位與掉電保護(hù)聯(lián)動(dòng)，能有效解決掉電保護(hù)與復(fù)位不協(xié)調(diào)引起的系統(tǒng)工作不穩(wěn)定現(xiàn)象，提高掉電保護(hù)電路及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。以MAX791微處理器監(jiān)控電路構(gòu)成的單片機(jī)掉電保護(hù)系統(tǒng)，在電力、石化等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果十分理想。