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单片机应用系统断电时的数据保护方法

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作者:苏明强 邝涛时间:2007-11-21来源:中电网收藏
       在测量、控制等领域的应用中,常要求内部和外部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,时间一般在3-5个月[2]。然而,系统在上电及过程中,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,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(Vr=3.5V)。当Vcc为5V时,在R4上得到的分压大于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


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