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          基于LM358的單片機掉電保護電路設計介紹|壹芯微

          返回列表來源:壹芯微 發布日期 2022-04-26 瀏覽:-

          基于LM358的單片機掉電保護電路設計介紹|壹芯微

          在單片機系統中為了防止突然掉電而造成數據丟失,一般需要把重要的數據存儲在EEPROM中。由于EEPROM擦寫壽命有限,故不宜程序每執行一遍,對其擦除一次。本設計提出了一種以LM358為電壓比較器,當檢測到系統掉電時才對EEPROM進行擦寫的掉電保護系統,并設計了硬件電路,開發了相應的軟件。利用該系統不僅實現了數據掉電的保護,而且延長了EEPROM的使用壽命。

          1.掉電保護簡介

          掉電數據保護是系統設備一個重要的功能。是指在掉電時,所有的數據將一直保存在磁盤上,直到重構完成后才刪除。當此項設置為可用時,在重構過程中(非重建),這樣如果在重構過程中發生掉電,將不會發生數據丟失的危險情況。指在正常供電電源掉電時,迅速用備用直流電源供電,以保證在一段時間內信息不會丟失,當主電源恢復供電時,又自動切換為主電源供電。

          目前,掉電數據保護的方法主要有2種:

          (1)加足夠容量備用蓄電池,使系統掉電后繼續工作;

          (2)不加備用電池,把掉電時需要保護的數據存儲在非易失性存儲器中,如FLASH和EEPROM。

          第一種方法器件體積大、費用高并且蓄電池壽命短;第二種方法簡單,但擦寫器件的壽命有限。本文在第二種的基礎上提出一種改進方法,即利用LM358作為電壓比較器,當檢測到系統掉電時才將數據寫入EEPROM中。該方法不僅實現了系統數據掉電的保護,而且延長了EEPROM的壽命。

          2.電路設計

          掉電保護電路原理圖

          圖1 掉電保護電路原理圖

          如圖1,通過調節R2,使系統正常供電時,Ua》Ub=3.5V,c端輸出高電平;當系統掉電時,因二極管D1的隔離,使LM358得不到供電。由于電容C2和電感L的存在,電容C2和電感L1繼續為單片機提供短暫時供電,并且因下拉電阻R5的存在,使得c端輸出低電平。用于觸發單片機INT0中斷。

          根據STC12C5A60S2系列單片機資料,對EEPROM寫一個字節和擦除一個扇區所需的時間分別為55μs和21ms。正常模式下,典型功耗為2mA-7mA。5V單片機和3.3V單片機對EEPROM進行操作的有效最低電壓分別為Umin=3.7V和Umin=2.4V。

          系統掉電后,等效電路模型為RLC串聯回路。放電過程時電路的微分方程為:

          根據R、L和C的參數值的不同,可分為欠阻尼振蕩狀態、臨界阻尼狀態、過阻尼狀態。上面的方程可分為以下三種:

          綜上所述:當負載R一定時,選取合適的電容和電感(本文選取C2=6600uf/25V、L1=0.1H)。L1和C2的具體參數可通過試驗測試得到。只要uc(t)從初始狀態的uc(t)|t=0衰減到uc(t)|t=t0=Umin的時間大于維持觸發中斷對EEPROM進行操作所需的時間t0就能滿足系統正常工作的要求。

          3.單片機軟件設計

          主程序和中斷服務子程序流程圖分別如下圖2和圖3所示。

          主程序

          圖2 主程序

          中斷服務子程序

          圖3 中斷服務子程序

          與本設計有關的程序如下:

          voidmain(void)

          {

          ??

          Byte_Read(Address);

          While(1)

          {??}

          }

          voidINT0_int()interrupt0

          {

          Sector_Erase(Address);

          Byte_Program(Address,Date);

          Delay(XX);//延時,確保系統可靠

          }

          分析:系統掉電時,INT0中斷被觸發,在中斷服務子函數中對EEPROM進行擦除和寫的操作。

          總結

          該系統的實現,應用于二維運動控制平臺。系統掉電時,X軸和Y軸坐標以及其他參數被寫入EEPROM中。系統重新上電后,讀取出存儲在EEPROM里X軸和Y軸坐標及其他參數,工作平臺以該位置為起點繼續沿著原設定的位置運動。本文的核心就是基于LM358作為電壓比較器,檢測到系統掉電時才對EEPROM進行擦寫,避免了每執行一遍程序對EEPROM進行擦除一次而造成其壽命短的問題。軟、硬件結構設計簡單,提高了系統的實用性。并且本文給出了典型的應用程序,具有良好的可移植性。加入循環語句可以把多個數據存EEPROM或從EEPROM里讀出。

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