淺談單片機系統與掉電保護電路的可靠性提高方案

3　掉電保護電路設計

3．1　硬件設計

圖3—1給出了一種帶掉電保護的MCS－51^{［2］、［3］}單片機應用系統的原理圖。76C88是CMOS型的RAM芯片，其容量為8K×8，它有兩個(gè)片選端和CS2，只有為低電平同時(shí)CS2為高電平時(shí)芯片才被選中。因此將CS2接MAX791的輸出端，同時(shí)寫(xiě)允許信號通過(guò)MAX791的使能控制輸入端和輸出端，間接從MCS－51的引入，保證在系統復位期間不能讀寫(xiě)，有效地保護了76C88中的數據。結合圖2—2 MAX791的復位時(shí)序，圖3—1的電路工作原理分析如下?！　?p sizset="21" sizcache="0">上電過(guò)程：當VCC從OV上升到復位門(mén)限1.65V，輸出仍將維持有效電平200ms的時(shí)間，保證電源電壓正常后系統的有效復位。

有效期間76C88的CS2處于低電平，即片選信號無(wú)效，保證上電過(guò)程中片內數據不被改寫(xiě)。當VCC大于VBATT時(shí)，VOUT自動(dòng)切換到與VCC相接，76C88轉由VCC供電。

RAM（隨機存取存儲器）RAM -random access memory 隨機存儲器。存儲單元的內容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲單元的位置無(wú)關(guān)的存儲器。這種存儲器在斷電時(shí)將丟失其存儲內容，故主要用于存儲短時(shí)間使用的程序。 按照存儲信息的不同，隨機存儲器又分為靜態(tài)隨機存儲器（Static RAM,SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機存儲器（Dynamic RAM,DRAM）。

正常工作：在此狀態(tài)下，CS2為高電平，通過(guò)MAX791的使能電路復制，單片機可對76C88進(jìn)行讀寫(xiě)操作。為防止程序跑飛，提高系統的可靠性，在程序中插入看門(mén)狗觸發(fā)指令，當程序跑飛超過(guò)1．6 s不能觸發(fā)看門(mén)狗時(shí)，輸出低電平，通過(guò)MR使系統復位。

掉電過(guò)程：當VCC從正常電壓下降到復位門(mén)限4.65V時(shí)，立即有效，CS2變成低電平，76C88進(jìn)入保護狀態(tài)，保證掉電過(guò)程中片內數據不被改寫(xiě)。當VCC小于VBATT時(shí)，VOUT自動(dòng)切換到與VBATT相接，76C88轉由后備電池供電。 對多數應用系統，上電復位后程序從頭開(kāi)始即能滿(mǎn)足要求， 利用MAX791的電源報警功能，能方便地達到這一目的：分析圖2-2，當VCC下降到4.65V+150mV時(shí)，產(chǎn)生負跳變，向單片機發(fā)中斷請求，因貯能效應，VCC從4．8 V降到4．65 V有幾個(gè)ms的時(shí)間，足夠單片機執行幾百條甚至上千條指令，利用這段時(shí)間在中斷服務(wù)程序中保護斷點(diǎn)及實(shí)時(shí)參數。重新來(lái)電后轉入斷點(diǎn)繼續執行。

3．2　軟件設計　

　圖3—1所示單片機系統的軟件可分成主程序和電源報警中斷服務(wù)程序兩部分。主程序中必須插入指令經(jīng)常觸發(fā)WDI，且間隔時(shí)間不能超過(guò)1．6s，報警中斷必須設置為非屏蔽中斷沒(méi)有可以將設置成唯一的一個(gè)高級中斷以替代。程序流程圖如圖3—2。

　　4　結束語(yǔ)

　　將復位與掉電保護聯(lián)動(dòng)，能有效解決掉電保護與復位不協(xié)調引起的系統工作不穩定現象，提高掉電保護電路及單片機應用系統的可靠性。以MAX791微處理器監控電路構成的單片機掉電保護系統，在電力、石化等工業(yè)現場(chǎng)應用效果十分理想。