单片机片内大容量EEPROM的一种巧妙应用

引 言

　　MCS-51单片机是目前国内应用最广泛的一种单片机型。全球各单片机生产厂商在MCS-51内核基础上，派生了大量的51内核系列单片机，极大地丰富了MCS-51的种群。其中STC公司推出了STC89系列单片机，增加了大量新功能，提高了51的性能，是MCS-51家族中的佼佼者。早期的单片机控制系统，采用单片机加片外EEPROM配合，来存储一些需要预置的重要参数，并在数码管上显示出来。由于单片机控制的整流器要求实时性很强，而早期EEPROM的写周期在10 ms左右，因此运行参数的预置是在整流器待机的情况下进行的。而很多情况下需要在运行的同时记录数据，如用单片机控制的12脉波汽车电泳整流器要求在运行的同时实时记录重要数据，而且在掉电时不丢失。由于在12脉波整流器中运行的单片机程序，其周期必须小于1．67 ms(交流电网的1个周期是20 ms，除以12就是l_67 ms)，这就要求实时记录的时间在1ms以下甚至更短(考虑到程序的执行时间)。经查阅资料发现，目前很多EEPROM达不到这个要求[1]，即使时间最短的AT89S8252单片机片内。EEP-ROM的写周期也是2．5 ms。本文通过对EEPROM的巧妙应用，实现了整流器在线记录数据的功能。

　　1 寻找符合要求的单片机

　　设备使用的是Atmel公司的AT89C52(40DIP封装)单片机和EEPROM芯片2817A。要想在不改变原设备电路板的情况下完成要求的功能，就只能在兼容的MCS-51系列单片机中想办法。AT89S8252片内含有2 KB的EEPROM，经编程测试发现，它虽然能实时记录数据并且断电不丢失，但是在向片内EEPROM中记录1个数据时，能引起输出电压和电流的波动，不能满足实际运行的需要。其原因是AT89S8252单片机片内EEPROM的写周期为2．5 ms，超过了1．67 ms的程序的执行周期，从而影响了程序的正常运行。所以执行周期是解决问题的关键。

　　由参考文献[2-3]知：STC89C51RC／RD+系列单片机片内含有EEPROM(Data Flash)，读1个字节／编程1个字节／擦除1个扇区(512字节)的时间分别为10／μs／60μs／10 ms。编程1个字节的时间为60μs，远小于AT89S8252片内EEPROM 2．5 ms的编程时间，这为解决问题提供了思路。

　　2问题的解决

　　单片机STC89C55RD+(40DIP封装)，其引脚、功能完全与AT89C52兼容，与MCS-51程序也兼容，片内含有20KB的Flash程序存储器，16KB的EEPROM数据存储器。把原用于AT89C52中的程序写到STC89C255RD+中，放到原设备上运行，可长期稳定地运行。经修改的在整流器中运行的单片机程序，实时记录一些数据到STC289C55RD+的EEPROM中，整流器可正常运行，但不能执行扇区擦除操作。执行扇区擦除操作将严重影响整流器的正常运行，引起输出电压和电流的很大波动。执行扇区擦除操作时，从示波器来看整流器的输出间断了20 ms，电压电流显示很大的波动。用示波器捕捉到了EEPROM写时的波形，输出波形暂停了20 ms，1个周波电压，电压波形如图1所示，不执行扇区擦除操作时的波形如图2所示。从图中可以看出，问题得到了很好的解决。