單片機應用系統斷電時(shí)的數據保護方法

       在測量、控制等領(lǐng)域的應用中，常要求單片機內部和外部RAM中的數據在電源掉電時(shí)不丟失，重新加電時(shí)，RAM中的數據能夠保存完好，這就要求對單片機系統加接掉電保護電路。

       掉電保護通?？刹捎靡韵氯N方法：一是加接不間斷電源，讓整個(gè)系統在掉電時(shí)繼續工作，二是采用備份電源，掉電后保護系統中全部或部分數據存儲單元的內容；三是采用EEPROM來(lái)保存數據。由于第一種方法體積大、成本高，對單片機系統來(lái)說(shuō)，不宜采用。第二種方法是根據實(shí)際需要，掉電時(shí)保存一些必要的數據，使系統在電源恢復后，能夠繼續執行程序，因而經(jīng)濟實(shí)用，故大量采用[1]。EEPROM既具有ROM掉電不丟失數據的特點(diǎn)，又有RAM隨機讀寫(xiě)的特點(diǎn)。但由于其讀寫(xiě)速度與讀寫(xiě)次數的限制，使得EEPROM不能完全代替RAM。下面將介紹最常用的一些掉電保護的處理方法，希望能對相關(guān)設計人員在實(shí)際工作中有所幫助。  

       1 簡(jiǎn)單的RAM數據掉電保護電路  

　　在具有掉電保護功能的單片機系統中，一般采用CMOS單片機和CMOS RAM。CMOS型RAM存儲器靜態(tài)電源小，在正常工作狀態(tài)下一般由電源向片外RAM供電，而在斷電狀態(tài)下由小型蓄電池向片外RAM供電，以保存有用數據，采用這種方法保存數據，時(shí)間一般在3－5個(gè)月[2]。然而，系統在上電及斷電過(guò)程中，總線(xiàn)狀態(tài)的不確定性往往導致RAM內某些數據的變化，即數據受到?jīng)_失。因此對于斷電保護數據用的RAM存儲器，除了配置供電切換電路外，還要采取數據防沖失措施，當電源突然斷電時(shí)，電壓下降有個(gè)過(guò)程，CPU在此過(guò)程中會(huì )失控，可能會(huì )誤發(fā)出寫(xiě)信而沖失RAM中的數據，僅有電池是不能有效完成數據保護的，還需要對片選信號加以控制，保證整個(gè)切換過(guò)程中CS引腳的信號一直保持接近VCC。通常，采用在RAM的CS和VCC引腳之間接一個(gè)電阻來(lái)實(shí)現COMS RAM的電源切換，然而，如果在掉電時(shí)，譯碼器的輸出出現低電平，就可能出現問(wèn)題，圖1給出一種簡(jiǎn)單的電路設計，它能夠避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生。  

　　圖1中，4060開(kāi)關(guān)電路起到對CS控制的作用。當電壓小于等于4.5V時(shí)就使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，CS線(xiàn)上拉至"1"，這樣，RAM中的數據就不會(huì )沖失；當電壓大于4.5V時(shí)，4060開(kāi)關(guān)接通，使RAM能正常進(jìn)行讀寫(xiě)。

        2 可靠的RAM掉電保護電路  

　　上述的電路雖然簡(jiǎn)單，但有時(shí)可能起不到RAM掉電保護的作用，原因是在電源掉電和重新加電的過(guò)程中，電源電壓躍變的干擾可能使RAM瞬間處于讀寫(xiě)狀態(tài)，使原來(lái)RAM中的數據遭到破壞，因此，在掉電剛剛開(kāi)始以及重新加電直到電源電壓保持穩定下來(lái)之前，RAM應處于數據保持狀態(tài)，6264 RAM、5101 RAM等RAM芯片上都有一個(gè)CE2引腳，在一般情況下需將此引腳拉高，當把該引腳拉至小于或等于0.2V時(shí)，RAM就進(jìn)入數據保持狀態(tài)。  

　　實(shí)用的靜態(tài)RAM掉電保護電路如圖2所示，圖2中U1、U2為電壓比較器，穩壓管D3提供一個(gè)基準電壓Vr（Vr＝3.5V）。當Vcc為5V時(shí)，在R4上得到的分壓大于Vr，U2輸出高電平，又因為U4輸出也為高電平，故CE2輸出為高電位，單片機此時(shí)可對RAM進(jìn)行存取，當電源掉電時(shí)，Vcc開(kāi)始下降，當滿(mǎn)足如下條件時(shí)：  

       R4