单片机掉电检测与保存

来源:网络整理 作者:2018年01月14日 11:51

单片机在正常工作时,因某种原因造成突然掉电,将会丢失数据存储器(RAM)里的数据。在某些应用场合如测量、控制等领域,单片机正常工作中采集和运算出一些重要数据,待下次上电后需要恢复这些重要数据。因此,在一些没有后备供电系统的单片机应用系统中,有必要在系统完全断电之前,把这些采集到的或计算出的重要数据存在在EEPROM中。为此,通常做法是在这些系统中加入单片机掉电检测电路与单片机掉电数据保存。

用法拉电容可从容实现单片机掉电检测与数据掉电保存。电路见下图。这里首先用6V供电(如7806),为什么用6V不用5V是显而易见的。电路中的二极管们一般都起两个作用,一是起钳位作用,钳去0.6V,保证使大多数51系列的单片机都能在4.5V--5.5V之间的标称工作电压下工作。而4.5-5.5间这1V电压在0.47F电容的电荷流失时间就是我们将来在单片机掉电检测报警后我们可以规划的预警回旋时间。二是利用单向导电性保证向储能电容0.47F/5.5V单向冲电。

两只47欧电阻作用:第一,对单片机供电限流。一般地单片机电源直接接7805上,这是个不保险的做法,为什么?因为7805可提供高达2A的供电电流,异常时足够把单片机芯片内部烧毁。有这个47欧姆电阻保护,即使把芯片或者极性插反也不会烧单片机和三端稳压器,但这个电阻也不能太大,上限不要超过220欧,否则对单片机内部编程时,会编程失败(其实是电源不足)。第二,和47UF和0.01UF电容一起用于加强电源滤波。第三,对0.47F/5.5V储能电容,串入的这只47欧电阻消除“巨量法拉电容”的上电浪涌。实现冲电电流削峰。

单片机掉电检测与保存

现在我们算一算要充满0.47F电容到5.5V,即使用5.5A恒流对0.47F电容冲电,也需要0.47秒才能冲到5.5V,因此我们可以知道:

1.如果没有47欧姆电阻限流,上电瞬间三端稳压器必然因强大过电流而进入自保。

2.长达0.47秒(如果真有5.5A恒流充电的话)缓慢上电,如此缓慢的上电速率,将使得以微分(RC电路)为复位电路的51单片机因为上电太慢无法实现上电复位。(其实要充满0.47UF电容常常需要几分种)。

3.正因为上电时间太慢,将无法和今天大多数主流的以在线写入(ISP)类单片机与写片上位计算机软件上预留的等待应答时间严重不匹配(一般都不大于500MS),从而造成应答失步,故总是提示“通信失败”。

知道这个道理你就不难理解这个电路最上面的二极管和电阻串联起来就是必须要有上电加速电路。这里还用了一只(内部空心不带蓝色的)肖特基二极管(1N5819)从法拉电容向单片机VCC放电,还同时阻断法拉电容对上电加速电路的旁路作用,用肖特基二极管是基于其在小电流下导通电压只有0.2V左右考虑的,目的是尽量减少法拉电容在单片机掉电时的电压损失。多留掉点维持时间。

三极管9014和钳制位二极管分压电阻垫位电阻(470欧姆)等构成基极上发射极双端输入比较器,实现单片机掉电检测和发出最高优先级的掉电中断,单片机掉电保存程执行。这部分电路相当于半只比较器LM393,但电路更简单耗电更省(掉电时耗电小于0.15MA)。

47K电阻和470欧姆二极管1N4148一道构成嵌位电路,保证基极电位大约在0.65V左右(可这样计算0.6(二极管导通电压)+5*0.47/47),这样如果9014发射极电压为0(此时就是外部掉电),三极管9014正好导通,而且因为51单片机P3.2高电平为弱上拉(大约50UA),此时9014一定是导通且弱电流饱和的,这样就向单片机内部发出最高硬件优先级的INX0掉电检测中断。

而在平时正常供电时,因发射极上也大约有6*0.22/2.2=0.6V电压上顶,不难发现三极管9014一定处于截止状态,而使P3.2维持高电平的,单片机掉电保存中断程序不被触发。

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