单片机应用系统断电时的数据保护方法

1、单片机应用系统断电时的数据保护方法作者:jdzj868来源:机电之家下载站 录入:jdzj868更时间：2022-9-4 14:21:19 点击数：0在测量、把握等领域的应用中，常要求单片机内部和外部RAM 中的数据在电源掉电时不丧失，重加电时，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 常可承受以下三种方法：一是加接不连续电源，让整个系统在掉电 时连续工作，二是承受备份电源，掉电后保护系统中全部或局部数 据存储单元的内容；三是承受EEPROM 来保存数据。由于第一种方法体积大、本钱高，对单片机系统来说，不宜承受。其次种方法 是依据实际需要，掉电时保存一些必

2、要的数据，使系统在电源恢复 后，能够连续执行程序，因而经济有用，故大量承受1。EEPROM 既具有 ROM 掉电不丧失数据的特点，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，期望能对相关设计人员在实际工作中有所帮助。简洁的 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，一般承受 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，承受这种方法保存数

3、据， 时间一般在 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，还要实行数据防冲失措施，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 号加以把握，保证整个切换过程中CS 引脚的信号始终保持接近VCC。通常，承受在 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，假设在掉电时，译码器的输出消灭低电平，就可能消灭问题，图1

4、给出一种简洁的电路设计，它能够避开上述问题的产生。图 1 中，4060 开关电路起到对CS 把握的作用。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 能正常进展读写。牢靠的 RAM 掉电保护电路上述的电路虽然简洁，但有时可能起不到RAM 掉电保护的作用，缘由是在电源掉电和重加电的过程中，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，在掉电刚刚开头以及重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

5、 RAM 等 RAM 芯片上都有一个CE2 引脚，在一般状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。有用的静态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 供给一个基准电压VrVr3.5V。当Vcc 为 5V 时，在R4 上得到的分压大于Vr，U2 输出高电平，又由于 U4 输出也为高电平，故CE2 输出为高电位，单片机此时可对RAM 进展存取，当电源掉电时，Vcc 开头下降，当满足如下条件时：R4Vcc/R4R3/R5R6VrU2 输出低电平，通过U5 和 U6 使 CE2 输出小于等于 0.2V， RAM

6、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。假设Vcc 连续下降使 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，当单片机重加电时，Vcc 由 0 跃变到 5V 时，U2 的输出端会消灭瞬间的干扰脉冲，由于U3 和 U4 间电路的积分延迟约0.7RC， CE2 并不马上升到高电平，因而阻挡了U2 的干扰脉冲，当延时完毕时，电源电压已稳定在5V，此后 CE2 上升，单片机便可对 RAM 进展存取。图 2 中 U3 和 U6 为一

7、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 U1 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，说明要换上电池，备份电源可用 3 节 5 号干电池，也可以承受锂电池或镍电池。利用 TL7705 对现场数据进展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。TL7705 的工作原理TL7705 是电源监控用集成电路，承受

8、8 脚双列直插式封装，其内部构造图 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，为了吸取电源的同脉冲干扰，通常在1 脚上接一个 0.1F 的滤波电容来提高其抗干扰力量，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，与基准电压进展比较，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

9、 上的电压高于 2.5V 时，CMP2 比较器翻转，T2 和 T3 截止， RESET 和 RESET 反输出关断。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，以使电源恢复后能连续从断电处运行，图 4 是以 80C51 单片机为例承受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，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

10、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 用来调整检测电压，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 RESET 反向单片机发出中断恳求信号INTO 反。单片机运行到一个可断断点后，相应中断，在中断效劳程序中保护现场数据，使单片机进入掉电工作状态。4 承受软件冗余措施保证数据的准确性最常用的一种方法是承

11、受软件冗余措施，马上欲保护的数据写入 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， 先对各组进展检查，对于正确的数据方可应用，同时将错误的数据 进展修正，在上电与断电过程中，总线不确写性是随机的，不行将 全部数据完全冲失。承受硬件对数据进展断电保护，同时在软件上 承受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。The primary difference between EEPROM and FLASH is theremoval of the ability to er

12、ase at the byte level.EEPROM 和 FLASH 的主要区分是以字节为单位擦除内存的力量。FLASH erases in much larger chunks of memory commonly referred to as sectors. Depending on the array size and the technology chosen, the sector size can vary significantly and therefore there is not a standard erase sector size across theindus

13、try and even within a product family.FLASH 通常是依据扇区来擦除整块的数据。依据不同的工艺和技术的选择，扇区的大小差异很大，因此扇区的大小是没有标准的， 每个厂家甚至每个系列产品的扇区大小都不见得一样。The main point to remember is that the array is erased in large pieces as opposed to byte erase found in full featured EEPROM.主要需要记住的是：EEPROM是依据字节擦除的，而 FLASH是按照块擦除的。Almost all co

14、mmercially available FLASH memories utilized Fowler-Nordheim tunneling for the erase operation.几乎全部的商业用FLASH都用一种叫Fowler-Nordheimtunneling的技术进展擦除操作。The second major difference relates to programming and the programming size but here again there is not a clear standard across the industry.其次个主要的区分在于编程

15、，但同时和擦除一样的是，针对不同的厂家，编程的块大小也是不同的。Some FLASH memories will do away with byte programming all together and will program in large sections referred to as s.一些 FLASH 内存废除了字节编程，只能依据块的大小进展编程写入。Other FLASH memories still retain the ability to program in byte wide increments. The choice in programming width

16、is mostly determined by the throughput of erasing the memory and completely reprogramming the array.另一些 FLASH 内存还保存着字节编程的力量，这些力量取决于。一些不重要的信息。There is also some diversity among FLASH memory products with respect to the programming method.另外还有一些FLASH 的差异，即写入的方式。For example, some FLASH products use CHE

17、 and others use Fowler-Nordheim tunneling. As has been previously described in the EPROM and EEPROM overviews, each method has pros and cons, and it is these limitations that drive the programming size of the array.例如，一些FLASH 用 CHE 方式，另一些用Fowler-Nordheimtunneling方式。正如在EPROM 和 EEPROM 中描述的，每种方法都有优缺点，这

18、些优缺点限制了编程块的大小。Remember from the discussion of EPROM that CHE requires a relatively high current, especially when compared toFowler-Nordheim tunneling.记住，EPROM中使用CHE需要高电流，尤其是和Fowler-Nordheim tunneling 相比较的时候。However, Fowler-Nordheim tunneling requires more time to program a memory location than does

19、CHE. Therefore, to compensate for the longer time required per programming location using Fowler-Nordheim tunneling, the programming size is larger than that used with CHE.然而，Fowler-Nordheim tunneling需要大量的时间写入内存。比较后可以得到，不重要CHE cannot scale with respect to program size because of the high current required per bit to