单片机掉电保护电路设计方案简介

合集下载

单片机掉电保护)总结

单片机掉电保护)总结

单片机应用系统断电时的数据保护方法在测量、控制等领域的应用中,常要求单片机内部和外部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,这就要求对单片机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:一是加接不间断电源,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,对单片机系统来说,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,而在断电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,系统在上电及断电过程中,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数据保护的,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。

基于单片机掉电保护电路的设计

基于单片机掉电保护电路的设计

基于单片机掉电保护电路的设计随着电子设备的普及和应用,人们对电子设备的使用要求也越来越高。

电子设备在设计和应用中,一个重要的问题就是如何保护设备在突发情况下不受损坏,特别是在掉电的情况下。

掉电是指突然停止供电,可能会导致设备异常运行或数据丢失。

为了避免这种情况的发生,我们需要设计一种掉电保护电路。

单片机是一种集成电路,包含有微处理器、存储器、定时器等功能,广泛应用于电子设备中。

基于单片机的掉电保护电路的设计是为了防止在电源突然中断的情况下,单片机无法正常工作或数据丢失的问题。

本文将从设计的需求、实现原理、电路结构、性能评价等方面探讨基于单片机的掉电保护电路的设计。

首先,设计基于单片机的掉电保护电路需要考虑的主要需求包括两个方面:一是在电源正常供电时,保障单片机正常工作;二是在掉电的情况下,保护单片机和相关数据不受损坏。

为了实现这两个需求,我们需要设计一个能够监测电源状态,并在掉电时及时切断与单片机之间的电源连接的电路。

掉电保护电路的实现原理主要包括两个方面:一是探测电源供电状态;二是控制开关切断电源连接。

为了实现对电源供电状态的探测,我们可以采用电压比较器等电路进行电压监测,当监测到电源电压低于一定阈值时,说明电源可能已经掉电,可以触发掉电保护措施。

在掉电保护措施中,我们需要设计一个开关电路,通过单片机的控制,及时切断电源与单片机之间的连接,以保护单片机的正常工作和数据的完整性。

同时,为了保证电路的可靠性和稳定性,还需要考虑一些电路保护和故障处理的机制。

基于以上原理,我们可以设计一个基于单片机的掉电保护电路的具体结构。

该电路主要包括电源供电状态监测模块、掉电保护触发模块、开关切断模块等部分。

电源供电状态监测模块通过电压比较器等电路实现对电源供电状态的监测;掉电保护触发模块通过单片机控制实现对掉电状态的识别和保护触发;开关切断模块通过继电器或场效应管等元件实现电源连接的切断。

整个电路结构紧凑、功能完善,可以有效保护单片机在掉电情况下的安全运行。

AVR单片机掉电数据保护应用实例

AVR单片机掉电数据保护应用实例

A VR单片机掉电数据保护应用实例?简易电路集锦?单片机掉电数据保护应用实例在单片机应用中经常需要在掉电时(包括人为的关机和偶然的外部电源故障),对运行的数据进行保存.目前,常用的方法是单独给单片机增加一个较大的电容(一般为2000IJf以上,也有用法拉级的),外部掉电后,靠大电容存储的电量缓慢放电,提供单片机向eeprom存储数据所需要的时间.所选的电容小,提供的时间短,存储数据不可靠,所选电容大提供时间长,存储数据可靠.但是随之而来的问题是,掉电后电容放电过程中,单片机的供电电压在缓慢下降,当下将到某个值但还没有降到复位门限电压之前,如果此时再次开机,则单片机不能正常启动,导致单片机重复上电后工作混乱.下面具体分析这一过程并给出解决的办法.我们先了解一下A VR的上电复位特点.表1是A VR数据手册提供的上电复位参数.从表1中可知,上电复位的典型门限电压是1.4V和1.3V,即在单片机上电时,其电源电压要低于此值,才能使单片机上电复位.单片机的正常工作电源电压范围是2.7~5.5V.当电源电压低于2.7V时,单片机已经停止工作,如果此时电压高于1.3V,并且再次上电,则单片机不能正常复位,导致工作混乱.一些场合的停电可能是瞬间的,包括人为断电可能都是瞬间的,可能几秒钟之内又再次上电,而此时单片机电容的电压恰好处于复位电压以上和正常工作电压以下,就会出现上面的现象.这是本人在实际应用当中所遇到的情况.由此可见,虽然解决了数据保护问题,却又带来了新的麻烦.所以在解决单片机掉电数据保护时,应该注意的是既要保表1A VR复位特征武志军证充足的时间用于数据存储,又要尽快放电,保证正常重新上电.图1是本文所用的电路,图中交流电经过CON2输入,整流滤波后到达三端稳压块7806(注意在此用7806而不是7805),7806的输出一路经d1送到单片机(cpu_v=5.3V),单独给单片机供电,单片机耗电通常小于5毫安,由于使用C4 (2200IJf)电容,该路电源的放电时间较长.另外一路电源经过d2送到电路负载中(Vcc=5.3V),通常此路电源的电流较大,超过几十毫安.这样,在断电后,Vcc由于放电电流大而且滤波电容小,很快放电,通常在几毫秒以内.而另外一路cpu_v,由于滤波电容大而且放电电流小,所以放电很慢,t>2200IJfX10—6X5V/5maX10-3=2.2s;Vcc经过R4,W2分压接到单片机比较器的输入端ain0,cpu—V经过R6和稳压管(3.3V)接到单片机比较器的ainl端.电路正常工作时,调整电位器W2,使得ain0电压大于ainl电压0.2V,当掉电(或断电)发生时,ain0下降快,ainl下降慢,当ain0低于ainl时,比较器翻转.A VR比较器的翻转可以触发中断,在中断里完成eeprom的数据保存.图中Q1及周围的电路的工作作用是:初次上电时,由于电容C1两端电压不能突变,所以三极管的b,e结电压为OV, 处于截止状态,截止的时间取决于C1和R2的时间常数,本电路中参数可以保证截止时间超过10ms,在此时间之内CPU已经进入正常工作状态,在程序中将OUT端置”1II电平,继续使三极管截止.当断电发生时,先存储数据到eep—r0m,然后out端置”O”电平,三极管饱和导通,立刻给cpu_v电源放电,R3是限流电阻.这样放电时间取决于R3和C4,大符号参数条件最小值典型值最大值单位h上电复位门限电压(电压由低到高上升y”1423VVpOT上电复位门限电压(电压由高到低跌落)1.32.3V电子世界?2010.10—50—约是35ms.而A VR的eeprom的数据存储时间通常是3-4ms,根据总体写入数据的多少决定总的时间,再加上三极管的放电时间,一般在几十~200ms时间内完成,因此,如果在0.2秒以后再次开机,电路复位是可靠的,而如果不加放电回路,需要等待几秒或几十秒时间.综上,既保证了数据的存储又保证了下次开机的正常.程序代码如下:定义变量:eeprom数据:uinteepromdata1一ee:uinteepromdata2一ee;uinteepromdatan—ee;运行变量:uintdata1:uintdata2;uintdatan∥快速放电端口#defineoutPORTD—Bit6//输出端口.#defineouLdirDDRD—Bit6//端口方向.∥模拟比较中断定义#definecompare{)ACSRI=(1<<ACIE)I(1<<ACIS1)I(1<<ACIS0)//ani0,ani1中断使能.上升沿中断. ∥比较器中断函数?简易电路集锦?#pragmavector=ANA_COMP_vectinterruptvoidcomp(){data1一ee=datal:ff送数据到eepromdata2一ee=data2:datan3一ee=datanwhile(1){discharg=O;//放电,循环直到没电))//主程序main(){∥上电立刻使放电输出为”1”out=l://输出0.快速放电,不放电outdir=l://输出模式out=1//不放电.∥其它程序)图1原理图屯子世界?2010.10—51。

一种高可靠性的单片机掉电保护设计

一种高可靠性的单片机掉电保护设计

第29卷第4期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol .29,No .42006年8月J.ofW uhan Uni .of Sci .&Tech .(Natural Science Editi on )Aug .2006 收稿日期:2005-11-09 作者简介:王朝辉(1967-),男,武汉科技大学计算机科学与技术学院,副教授.一种高可靠性的单片机掉电保护设计王朝辉,陆 枫(武汉科技大学计算机科学与技术学院,湖北武汉,430081)摘要:通过对几种掉电保护方法的分析对比,给出了一种简单可靠、通用于单片机系统的掉电保护电路;详细地介绍了单片机掉电保护电路的设计原理及硬、软件实现方法,分析了其可靠性。

关键词:单片机;掉电保护;I M P706SCS A;掉电检测中图分类号:TP368.1 文献标志码:A 文章编号:1672-3090(2006)04-0401-04A H i ghly Reli a ble D esi gn of Power 2fa il Protecti on for SCMWAN G Zhao 2hui,LU Feng(College of Computer Science and Technol ogy,W uhan University of Science and Technol ogy,W uhan 430081,China )Abstract :By analyzing and contrasting several power 2fail p r otecti on circuits in SC M ,the paper puts f or ward a si m p le and reliable power 2fail p r otecti on sche me for SC M.It discusses the design of power 2fail p r otecti on cir 2cuit for SC M fr om hard ware and s oft w are,and analyzes the credibility of power 2fail p r otecti on in detail .Key words :SC M;power 2fail p r otecti on;I M P706SCS A;power 2fail detecti on 以单片机为核心的实时数据采集系统和智能终端已广泛应用于很多领域,这些对数据安全性要求较高的单片机应用系统,常常要求存储器(RAM )中的数据在电源掉电时不被丢失,重新加电后系统能恢复原来的工作状态。

SST89E516RD单片机掉电保护方案的设计

SST89E516RD单片机掉电保护方案的设计

SST89E516RD单片机掉电保护方案的设计【摘要】针对当前具有IAP功能和内含FLASH存储器的单片机,提出了一款基于法拉级电容的掉电保护方案,并以SST89E516RD单片机在粮仓自动薰蒸控制系统中的应用为例,对此掉电保护方案的软、硬件设计进行了详细介绍。

【关键词】掉电保护;法拉电容;IAP;FLASH存储器1.引言近几年来,单片机在工业控制领域得到了广泛的应用。

几乎所有的工控系统都需要考虑掉电时数据保存的问题。

尤其是涉及到定量加料、贸易结算的计量设备。

所以,这就要求在单片机控制系统中,必须有可靠的掉电数据保护电路控制模块。

传统的掉电保护大多是通过外接非易失性存储器和备用电池来实现的。

当今,出现大量具有IAP功能和内含FLASH存储器的单片机,以及伴随着法拉级电容的出现,事实上已经宣布掉电电池或者用达拉斯DS存储器实现掉电数据保存的传统的思维和电路已经成为历史。

基于上述背景,作者在粮仓自动薰蒸控制系统的设计中针对SST89E516RD单片机采用法拉电容设计了一款掉电保护方案。

2.SST89E516RD单片机的简介3.SST89E516RD掉电保护的硬件设计粮仓自动薰蒸控制系统要求在掉电时实时保存0~19次的当前工作次数值,由此可见,系统的掉电写存数据量较小,占用一字节的存储空间便可实现。

因此我们只要在主供电掉电时,备用供电能够维持大约10ms左右的时间完成一字节数据的存储便可。

伴随着法拉级电容的出现,我们在设计中没有采用备用电池供电方式,采用了法拉电容备用供电的方式。

在本系统中选用市场上较为常见的0.47F/5.5V法拉电容来实现短时间备用供电。

因SST89E516RD单片机的工作电压范围是4.5V-5.5V,因此当掉电事件发生后,法拉电容从5.5V电压下降为4.5V 之间的1V电压在0.47F/5.5V法拉电容的电荷流失时间就是掉电报警后数据保存时间。

经实验测得,粮苍自动薰蒸控制系统当外设驱动电流被屏蔽时,单片机的工作电流约为20mA,通过公式:I*T=Q;Q=C*U(I为电流,T为时间,Q为电荷量,C为电容容量,U为电压),可求得:T=C*U/I=1V*0.47*1000(1000是因为工作电流为毫安)/20=23.5秒!这个时间对单片机而言简直相当慢长。

SST89E516RD单片机掉电保护方案的设计

SST89E516RD单片机掉电保护方案的设计
I 丝一 鳗 应 …………………………一
S S T8 9 E5 1 6 RD 革 片 讥 掉 电 保 手 户 案 的 设 计
安徽理 工大学 亳州职业技 术学 院 张喜 红 亳 州职 业技 术学院 电子与 电气_ T - 程系 王 玉香
【 摘要 】针 对 当前具有I A P 功能和内含F L A S H存储器 的单片机 ,提 出了一款基于法拉级 电容 的掉电保护方案 ,并 P A S S T 8 9 E 5 1 6 R D单片机在粮仓 自动薰蒸控制 系统中 的应 用为例 ,对此掉电保护方案的软、硬件设计进行 了详 细介 绍。 【 关键词 】掉电保护 ;法拉 电容 ;I A P ;F AS L H存储器
3 . 1 供 电模 块
实 上 已经 宣 布掉 电 电池 或 者 用达 拉 斯D s 存 储 器 实现 掉 电数据 保 存 的传 统 的思 维 和 电 路 已 经 成 为 历 史 。基 于 上 述 背 景 ,作 者 在 粮 仓 自动 薰 蒸 控 制 系 统 的 设 计 中针 对 S S T 8 9 E 5 1 6 R D 单 片 机 采 用法 拉 电容 设 计 了 款 掉 电保护 方案 。 2 . S S T 8 9 E 5 1 6 R D 单片 机 的简 介
S S T 8 9 E5 1 6 R D 是 美 国S S T( S i l i c o n 流 、滤 波 后选 用 7 8 0 6 集 成 稳压 芯 片 先 得到 第一 时间能够检 测到掉 电并告知控 制系统 。 S t o r a g e T e c h n o l o g y ) 公司 推 出 的 多用 途 6 V 主 供 电 。再 通 过 如 图 中所 示 的D 2 、D 3 我 们 在 本 系 统 的设 计 中选 用 S S T 8 9 E 5 1 6 R D F 1 a s h F 1 e x 5 l 系列兼容8 位 单 片 机 ,和 5 l 二极 管 进 行钳 位 作用 ,钳 去0 . 4 V ,使输出 单 片机 的外 部 中断O 来 实 现掉 电检 测 , 系 列单片机 软件 兼容、开发 工具兼 容、 电压 处 于5 . 5 v 左 右 , 以便 满足 法 拉 电 容备 掉 电检 测 模 块 由R 3 、U 4 ( T P L 5 2 1 ) 、R 4 、 管 脚 也 兼 容 。工 作 电压 为 4 . 5 V 一 5 . 5 V ; 用供 电部 分 的充 电需求 。其 中二 极 管D 2 、 7 4 H C 1 4 B 构 成 , 当处 于 正 常 供 电 时 , 因光 s s T 8 9 E 5 l 6 R D 片 内有 两 块 s u p e r F 1 a s h D 3 还 起 到 利 用单 向导 电性 保证 向储 能 电容 藕U 4 ( T P L 5 2 1 ) 输入 端 发 光 ,因此 输 出 端 导 E E P R O M ,分 为6 4 K 主块 ( B l o c k O ) 和8 K 次 块 C 1 ( 0 . 4 7 F / 5 . 5 V 法 拉 电容 ) 单 向冲 电; 为 了 通 ,经 7 4 H C 1 4 B 反 向后 输 这样 就 可 以避 免 因 法 拉 电容 上 的积 累 电荷 向已经 掉 电的外 部 电路 无 谓 供 电和 向 电源 内部反 向供 电造 成 法拉 电容 上 能量 泄放 ,进 而缩 短 掉 电维 持 时 间。 3 . 2 掉 电检测 模块 掉 电检 测模 块 在 功 能上 要求 在 掉 电 的

基于单片机掉电保护电路的设计

基于单片机掉电保护电路的设计

基于单片机掉电保护电路的设计在当前的电子设备中,由于单片机的应用越来越广泛,单片机掉电保护电路的设计变得越来越重要。

随着技术的不断进步,人们对设备的要求也越来越高,对设备进行保护显得至关重要。

因此,设计一套高效可靠的单片机掉电保护电路成为了工程师们的重要任务之一。

单片机掉电保护电路的设计涉及到多个方面,其中包括电路设计、程序编写、信号传输等内容。

在实际操作中,工程师需要综合考虑多个因素,确保设计的电路既能实现预期功能,又能在电路断电情况下有效保护设备。

因此,本文将从电路设计的基本原理出发,深入探讨单片机掉电保护电路的设计过程,并以具体案例进行详细分析,希望对相关领域的工程师和研究人员有所帮助。

单片机掉电保护电路的设计首先需要考虑的是电路的基本原理。

在单片机工作时,通常需要通过外部供电来提供电源。

在一些特殊情况下,可能会出现供电异常或掉电的情况,这时需要一套保护电路来确保单片机及其周边设备不受损害。

保护电路的设计需要考虑到供电源的稳定性、保护设备的安全性以及掉电情况下的自动切换等因素,因此设计一套完善的保护电路至关重要。

在实际的设计过程中,工程师需要根据具体的应用场景来选择合适的保护电路方案。

一般来说,常见的保护电路包括过压保护、欠压保护、过流保护等。

针对单片机掉电保护电路的设计,工程师通常会采用一些特殊的方案,比如使用超级电容器进行备份电源、采用可编程电源管理芯片等。

这些方案既能保证供电的稳定性,又能在掉电的情况下及时切换至备用电源,确保设备的正常运行。

除了电路设计外,程序编写也是单片机掉电保护电路设计过程中的重要环节。

在掉电的情况下,单片机的内部数据可能会丢失,程序运行状态也会受到影响。

因此,工程师需要编写一些特殊的程序来保证单片机在掉电后能够自动恢复到上一次正常运行状态。

这需要工程师对单片机的工作原理和程序设计有深入的了解,才能编写出高效可靠的恢复程序。

另外,单片机掉电保护电路设计还需要考虑信号传输的稳定性。

掉电保护)

掉电保护)

本设计采用的DS1302是具有涓细电流充电能力的电路,主要特点是采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,并且可以关闭充电功能。

以单片机为核心的智能仪表及过程控制系统中常常需要长时间保存实时参数。

通常可采用E2PROM、FLASH MEMORY以及以随机存贮器为基础内置电池的非易失芯片来实现。

E2PROM、 FLASHMEMORY属于可在线修改的ROM器件,它解决了应用系统中实时参数掉电保存的难题,但这类芯片写入速度慢(ms级),擦写次数有限(万次级),有些器件擦写次数虽达百万次,对某些应用系统而言,其写入次数仍然是有限的。

因此这类芯片只能用在需要保护的数据量小且写入不频繁的系统中。

对那些需要大容量高速反复存取实时参数的系统,只能用随机存贮器RAM加掉电保护电路实现。

掉电保护系统一般由低功耗的CMOS-RAM、供电电路及控制电路组成。

供电电路保证系统正常时由电源给RAM供电,掉电时自动转到备用电池给RAM供电;控制电路保证在电源供电时RAM正常读写,电池供电时RAM处于保护状态,特别要防止系统上电/掉电过程中的瞬间干扰对RAM芯片的写入而改变RAM中的数据。

基于RAM的掉电保护电路既具有RAM的高速写入、写入次数无限制的特点,又能象ROM那样长时间保存数据,因此得到了广泛的应用。

实现上述原理的掉电保护方法很多,某些厂商甚至以RAM为基础内置电池开发出自掉电保护芯片,用这类独立的掉电保护芯片或电路构成的单片机系统,实际应用中有时会出现工作不稳定现象。

经分析发现:若系统电源的变化使RAM先处于保护状态,而系统尚未复位,单片机仍正常工作,这时就出现写不进,读不出的现象,引发系统故障。

对于这种单片机复位电平与掉电保护电平不一致而影响系统可靠性的问题,本文提出用微处理器监控电路使单片机复位与掉电保护联动的解决方案。

RAM在单片机复位时处于保护状态,工作时正常存取,从而有效地解决前述问题。

MAX791是MAXIM公司生产的高性能微处理器电源监视电路,它与AMDA公司的AMD791性能相同可以互换。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

单片机掉电保护电路设计方案简介
在数字钟、某些定时器和日历钟等类型的单片机系统中.当主电源DC5V 失去时,称之为掉电。

掉电后,单片机停止工作,时钟也会停止,这种结果在
许多场合是不希望的,为了保证单片机在主电压失去时仍然能够保持运行,通
常就利用干电池对单片机系统继续进行供电的办法加以解决。

应该感谢单片机
芯片的工程技术设计师,是他们首先提供了单片机系统能够顺利实施掉电保护
的内部条件。

这就是:单片机允许在电压低至2V 甚至更低的电压供电时,仍能保证其最基本运行( 对外部输入输出功能将会失效或停止) 。

外配电池在主电源失去时,对单片机的继续运行提供能源,此时的电池能源是非常宝贵的,往往都是以uA 级进行计算。

而且还有一个不能避免的结果,就是随着保护时
间的延长,电池的电量也会用完的。

所以,保护电路有一个最长保护时间的参数。

使用中不能超过,否则,保护就会失效。

当电池经过保护时间的使用之后,就需要补充电能,以便下一次保护时能够
以充足的电能投入保护工作。

所以,又有一个如何给电池充电的问题。

也就是
电池在主电源正常供电时,需要由主电源对其进行充电:当主电源失去时,又
由电池放电以保持单片机系统的运行。

下面介绍一款标准的掉电保护电路。

(Vcc=6V) 。

当主电源正常时,单片机由’Vcc 5V 电源供电,此时.Vcc 5V 电源通过D1 和R1 ,对保护用电池进行充电,以保证电池电量的充足。

适当选择R1 的大小,可以保证充电电流和充电时间都比较合理。

例如:需要对 3 .6V /60mAh 的电池充电,充电时间选择在8 小时左右,就选择充电电流为8 mA .R1 :(6V-0 .6V) /8(0 .6V 是串连二极管的导通压降) 。

与电池并联的稳压二极管是防止电池过充电用的。

放电路径是:电池通过。

相关文档
最新文档