单片机掉电保护)总结

1、单片机应用系统断电时的数据保护方法 在测量、控制等领域的应用中，常要求单片机内部和外部RAM中的数据在电源掉电时不丢失，重新加电时，RAM中的数据能够保存完好，这就要求对单片机系统加接掉电保护电路。掉电保护通常可采用以下三种方法：一是加接不间断电源，让整个系统在掉电时继续工作，二是采用备份电源，掉电后保护系统中全部或部分数据存储单元的内容；三是采用EEPROM来保存数据。由于第一种方法体积大、成本高，对单片机系统来说，不宜采用。第二种方法是根据实际需要，掉电时保存一些必要的数据，使系统在电源恢复后，能够继续执行程序，因而经济实用，故大量采用1。EEPROM既具有ROM掉电不丢失数据的

2、特点，又有RAM随机读写的特点。但由于其读写速度与读写次数的限制，使得EEPROM不能完全代替RAM。下面将介绍最常用的一些掉电保护的处理方法，希望能对相关设计人员在实际工作中有所帮助。  1 简单的RAM数据掉电保护电路         在具有掉电保护功能的单片机系统中，一般采用CMOS单片机和CMOS RAM。CMOS型RAM存储器静态电源小，在正常工作状态下一般由电源向片外RAM供电，而在断电状态下由小型蓄电池向片外RAM供电，以保存有用数据，采用这种方法保存数据，时间

3、一般在35个月2。然而，系统在上电及断电过程中，总线状态的不确定性往往导致RAM内某些数据的变化，即数据受到冲失。因此对于断电保护数据用的RAM存储器，除了配置供电切换电路外，还要采取数据防冲失措施，当电源突然断电时，电压下降有个过程，CPU在此过程中会失控，可能会误发出写信而冲失RAM中的数据，仅有电池是不能有效完成数据保护的，还需要对片选信号加以控制，保证整个切换过程中CS引脚的信号一直保持接近VCC。通常，采用在RAM的CS和VCC引脚之间接一个电阻来实现COMS RAM的电源切换，然而，如果在掉电时，译码器的输出出现低电平，就可能出现问题，图1给出一种简单的电路设计，它能够避

4、免上述问题的产生。         图1中，4060开关电路起到对CS控制的作用。当电压小于等于4.5V时就使开关断开，CS线上拉至"1"，这样，RAM中的数据就不会冲失；当电压大于4.5V时，4060开关接通，使RAM能正常进行读写。  2 可靠的RAM掉电保护电路         上述的电路虽然简单，但有时可能起不到RAM掉电保护的作用，原因是在电源掉电和重新加电的过程中，

5、电源电压跃变的干扰可能使RAM瞬间处于读写状态，使原来RAM中的数据遭到破坏，因此，在掉电刚刚开始以及重新加电直到电源电压保持稳定下来之前，RAM应处于数据保持状态，6264 RAM、5101 RAM等RAM芯片上都有一个CE2引脚，在一般情况下需将此引脚拉高，当把该引脚拉至小于或等于0.2V时，RAM就进入数据保持状态。         实用的静态RAM掉电保护电路如图2所示，图2中U1、U2为电压比较器，稳压管D3提供一个基准电压Vr（Vr3.5V）。当Vcc为5V时，在R4上得到的分压大于

6、Vr，U2输出高电平，又因为U4输出也为高电平，故CE2输出为高电位，单片机此时可对RAM进行存取，当电源掉电时，Vcc开始下降，当满足如下条件时：         R4×Vcc/（R4R3）/（R5R6）Vr            U2输出低电平，通过U5和U6使CE2输出小于等于0.2V，RAM进入数据保持状态（按图2中元件参数代入上式，当Vcc降到4.7V时，U2输出为低电位）。若Vcc继续

7、下降使U3翻转，再通过D4、U4和U6进一步保证CE2为低电平。此外，当Vcc下降到小于E时，D2截止，D1导通，这时E作为RAM的备份电源，当单片机重新加电时，Vcc由0跃变到5V时，U2的输出端会出现瞬间的干扰脉冲，由于U3和U4间电路的积分延迟（约0.7RC），CE2并不立即升到高电平，因而阻止了U2的干扰脉冲，当延时结束时，电源电压已稳定在5V，此后CE2升高，单片机便可对RAM进行存取。图2中U3和U6为一块四施秘特与非门（CD4093），该电路直接由E供电，这样才能保证掉电后使CE20.2V，并在重新加电时CE2不受电源电压跃变的干扰，比较器U1和U2为电源供电，Vcc为后备电源U

8、1的电压监视电路，当后备电池快用完时（小于3.5V），发光管会发出亮光，表明要换上新电池，备份电源可用3节5号干电池，也可以采用锂电池或镍电池。 3 利用TL7705对现场数据进行保护         单片机构成的应用系统在突然断电时，往往使片内RAM数据遭到破坏，下面介绍一种利用TL7705构成的电源监控电路，使单片机系统在掉电时自动保护现场数据。  3.1 TL7705的工作原理        

9、0;TL7705是电源监控用集成电路，采用8脚双列直插式封装，其内部结构图3所示。图3中，基准电压发生器具有较高的稳定性，可由1脚输出2.5V基准电压，为了吸收电源的同脉冲干扰，通常在1脚上接一个0.1F的滤波电容来提高其抗干扰能力，被监控的电源电压由SENSE端7脚引入，经过R1和R2分压后送入比较器CMP1，与基准电压进行比较，当其值小于基准电压时，T1导通，定时电容CT通过T1放电，使CMP2比较器翻转，T2和T3导通，输出脚RESET为高电平，SESET反为低电平，当送入CMP1比较器的电压高于基准电压时，T1截止100A恒流源给CT充电，当CT上的电压高于2.5V时，CMP2比较器翻

10、转，T2和T3截止，RESET和RESET反输出关断。        3.2 TL7705与80C51单片机的接法        在某些单片机应用系统中需要在系统掉电时记忆当前现场状态，以使电源恢复后能继续从断电处运行，图4是以80C51单片机为例采用其空闲方式或掉电方式，在备用电池支持下实现掉电后的数据保护。          图4中，

11、R1、C1和74LSO4构成单片机的上电自动复位和手动按钮复位电路，备用电池P1及D1、D2实现掉电时备用电池的切换。电源正常时D1不导通，5V直接给单片机供电，并为电池P1充电，为了减小电池耗电，备用电池只给单片机供电，保护片内RAM中的数据，电源掉电后，其他外围电路的工作电压仅靠电源电容维持很短的时间，电位器RW用来调节检测电压，范围为4.54.75V，当掉电时，外围电路的电压下降到门限设定电压时，可将片外RAM中需要保护的数据写入片内RAM中，并使单片机进入掉电工作方式以完成数据保护，为了保证单片机有足够的处理时间，取检测电压为4.75V，当电源电压降至4.75V时，TL7705由RES

12、ET反向单片机发出中断请求信号（INTO反）。单片机运行到一个可断断点后，相应中断，在中断服务程序中保护现场数据，使单片机进入掉电工作状态。        4 采用软件冗余措施保证数据的准确性        最常用的一种方法是采用软件冗余措施，即将欲保护的数据写入RAM中的不同区域，如0000H00FFH、0100H01FFH和0200H02FFH这三个区域存储同样一组数据，当使用这些数据前，先对各组进行检查，对于正确的数据方可应用，同时将错误的

13、数据进行修正，在上电与断电过程中，总线不确写性是随机的，不可将所有数据完全冲失。采用硬件对数据进行断电保护，同时在软件上采用冗余的措施是最常用的数据保护方法，在断电突然发生时可保证数据的准确无误。网路文章：我想在掉电时保存数据（3个字节）到EEPROM中，用BOD掉电检测，不知怎样使用。望高手指点： 1。在BOOT区设置好BODEN，BODLEVEL，后软件还要怎样设置？ 2。掉电中断是否是产生复位？我的写EEPROM程序应该放在什么地方？他和其他复位怎样区别？ 3。设置了BOOT区后，硬件上是否要加电源到一个管脚比较后才产生中断？ = 掉电检测BOD的误解 AVR自带的BOD(Brown-o

14、ut Detection)电路，作用是在电压过低(低于设定值)时产生复位信号，防止CPU意外动作. 对EEPROM的保护作用是当电压过低时保持RESET信号为低，防止CPU意外动作，错误修改了EEPROM的内容 而我们所理解的掉电检测功能是指 具有预测功能的可以进行软件处理的功能。 例如，用户想在电源掉电时把SRAM数据转存到EEPROM，可行的方法是 外接一个在4.5V翻转的电压比较器(VCC=5.0V,BOD=2.7V)，输出接到外部中断引脚(或其他中断) 一但电压低于4.5V,马上触发中断，在中断服务程序中把数据写到EEPROM中保护起来 注意: 写一个字节的EEPROM时间长达8mS,

15、所以不能写入太多数据，电源滤波电容也要选大一些 = 将AVR的BOD设为2.7V，从4.5v到2.7这段时间写EEPROM。AVR的供电采用14楼方案，掉电检测使用IMP809。 软件编写思路请参考我的M128书是第5章，或10月出版的书的第7章。参考电路如下：在图中，外部9V电源通过7805稳压到5V，作为系统电源使用。而AVR的工作电源则是单独提供的，由5v系统电源通过低压差肖特基二极管1N5817后得到。IN5817的正向压降为0.3v，因此，AVR的工作电压为4.7v。电源监控芯片IMP809-L的监控电压为4.63V，当系统电源的电压低于4.63V时，在R脚上产生由高电平到低电平的变

16、化，使AVR进入INT0中断。该电路的工作原理为：首先通过配置AVR的熔丝位，设置BOD掉电检测电压门限为2.7V，并允许BOD检测。因此，当AVR的Vcc电压掉到2.7v以下时，AVR就停止工作（掉电检测功能是AVR片内的功能之一，见第二章的2.6.2 AVR的复位源和复位方式）。电源监控芯片IMP809-L检测电压门限为4.63v，用于检测系统电源的电压。当系统电源大于4.63v时，IMP809-L的R端输出高电平，整个系统正常工作。当系统电源的电压跌到4.63v以下时，IMP809-L的R脚输出低电平，作为AVR外部中断INT0的申请。INT0设计为掉电处理中断，其主要任务是备份系统运行

17、的重要数据到EEPROM中。 在提供AVR工作的电源系统中，大容量的电解电容C5作为储能电容，一旦系统电源电压下降，二极管1N5817截止，此时AVR可以靠C5提供的电储可以继续工作一段时间。C5容量应足够大，在系统电源掉电过程中，IMP809-L的R端输出低电平（下降到4.63v）时，要能够保证维持AVR的工作电压Vcc从4.7v降到2.7V的时间超过300ms，使AVR有时间做紧急处理和备份数据。AVR写EEPROM大约需要50-100mA的电流，所以电容C5的值应该在1000u4700u，需要保存的数据越多，C5的容量应该越大。 INT0是AVR优先级最高的中断，采用外部电平变化的下降沿触发方式。一旦IMP809-L的R脚电平由正常的高电平变为低电平时，将触发INT0中断，进入INT0掉电中断服务程序。 在INT0掉电保护中断服务程序中，应按以下的步骤和过程处理： A)紧急处理，关闭所有外部器件的工作，或将外部状态设置到安全模式，如关闭马达、开关等，保证系统不出事故。 B)将AVR所有I/O设置为输入方式，最大程度的减少AVR芯片对电源的消耗。 C)将重要数据写入到EEPROM中。 D)循环检测INT0引脚是否恢复高电平。如为高电平则转到下一步E执行；如果INT0电平一直为低，程序将在此循环，直到完全停止运行（因为储能电容C5的电压低于2.7v后，AVR的