单片机在正常工作时,因某种原因造成突然掉电,将会丢失数据存储器(RAM)里面的数据。在测量、控制等某些应用领域,单片机在正常运行中收集和计算一些重要数据,需要在下次上电后恢复。
因此,。因此,通常的做法是在这些系统中添加单片机断电检测电路和单片机断电数据保存。
使用法拉电容器可以简单地实现单片机断电检测和数据断电保存。电路见下图。这里有6个V供电(如7806)为什么用6V不用5V很明显。
,钳去0.6V,保证大部分实用5V供电的单片机(比如51单片机)都能在4.5V--5.5V在标称工作电压下工作。
而4.5-5.5间这1V电压在0.47F电容器的电荷损失时间是我们在单片机断电检测报警后可以计划的预警旋转时间。
单片机供电限流。
一般来说,单片机的电源直接连接到7805,这是不安全的。为什么?因为7805可以提供高达2A的供电电流,异常时足够把单片机芯片内部烧毁。
有了这种47欧姆电阻保护,即使芯片或极性插头也不会燃烧单片机和三端稳压器,但电阻不能太大,上限不超过220欧元,否则单片机内部编程将失败(实际上电源不足)。
和47UF和0.01UF电容器用于加强电源滤波。
对0.47F/5.5V储能电容,串入的47欧电阻消除"巨大的法拉电容"的上电浪涌.实现冲电电流削峰。
现在我们计算充满0.47F电容到5.5V,即使用5.5A恒流对0.47F还需要0的电容冲电.47秒才能冲到5.5V,所以我们可以知道:
1.如果没有47欧姆的电阻限流,三端稳压器必然会因为强大的过电流而进入自保.
2.长达0.47秒(如果有5.5A如果恒流充电)缓慢上电,如此缓慢的上电速率会使微分(RC复位电路的51单片机由于上电太慢,无法实现上电复位.(其实要满0.47UF电容器通常需要几种).
3.因为上电时间太慢,今天大部分主流都无法在线写入(ISP)类单片机与计算机软件上预留的等待响应时间严重不匹配(一般不超过500MS),导致反应失败,所以总是提示"通信失败".
如果你知道这个道理,就不难理解电路顶部的二极管和电阻串联在一起,必须有上电加速电路.这里还使用了肖特基二极管(1)(内部空心无蓝色)N5819从法拉电容到单片机VCC放电也阻断了法拉电容对上电加速电路的旁路作用。肖特基二极管基于其在小电流下的导通电压仅为0.2V左右考虑,目的是在单片机断电时尽量减少法拉电容的电压损失.多留点维持时间。
三极管9014和钳位二极管分压电阻垫电阻(470欧姆)构成基极发射极双端输入比较器,实现单片机断电检测和最高优先级断电中断,实施单片机断电保存程。这部分电路相当于半个比较器LM393,但电路更简单,耗电更省(耗电量小于0.15MA)。
47K电阻和470欧姆二极管1N4148构成嵌位电路,保证基极电位在0左右.65V左右 (可以这样计算0.6(二极管导通电压) 5*0.47/47)如果9014发射极电压为0(此时为外部断电),由于51单片机,三极管9014正好导通P3.2高电平为弱上拉(约50)UA),此时,9014必须导通,弱电流饱和,以便向单片机发送最高硬件优先级INX0断电检测中断。
平时正常供电时,由于发射极,大约有6个*0.22/2.2=0.6V不难发现,9014年三极管必须处于截止状态P3.2.如果保持高电平,则不会触发单片机断电保存中断程序。
INX0监控引脚在硬件(设计)上处于最高优先级。在这里,我们还必须确保软件的最高优先级,以确保当单片机断电时,外部中断0可以打断任何其他过程,并且最高优先级被检测和执行。
硬件:所有驱动单片机外部口线等的外部设备,其电源不能与电片机的电源电压相匹配VCC比如上拉电阻供电不取自单片机VCC).而应直接接在电源前方,图中4.7K电阻和口线PX.Y这是一个典型的例子,连接其他口线PX.Y与负载相似。
这里与上拉4.7K电阻串联二极管也有两个功能:
钳去0.6V电压匹配单片机的工作电压,防止口线向单片机内部反推.单片机口线功能紊乱。
采用二极管单向供电特性,防止单片机通过口线向电源和外部设备反向供电。
上述单片机断电检测电路可与断电保存写入子程序模块相结合,确保在单片机断电过程中,由于法拉电容器上的积累电荷不会对断电的外部电路进行不必要的供电,并将电容能量泄漏缩短断电维护时间。
有了这些基础,我们将计算0.47UF的电容从5.5V跌落到4.5V(甚至可以下到3.6V)可维持的单片机断电工作时间.假设单片机的工作电流是20MA(外设驱动电流已被屏蔽)不难计算:
T=1V*0.47*1000(1000是因为工作电流为豪安)/200=23.5秒!
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