淺談單片機(jī)系統(tǒng)與掉電保護(hù)電路的可靠性提高方案

1　問題的提出

　　在以單片機(jī)為核心的智能儀表及過程控制系統(tǒng)中常常需要長(zhǎng)時(shí)間保存實(shí)時(shí)參數(shù)。通常可采用E2PROM、FLASH MEMORY以及以隨機(jī)存貯器為基礎(chǔ)內(nèi)置電池的非易失芯片來實(shí)現(xiàn)。E2PROM、 FLASHMEMORY屬于可在線修改的ROM器件，它解決了應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)時(shí)參數(shù)掉電保存的難題，但這類芯片寫入速度慢（ms級(jí)），擦寫次數(shù)有限（萬次級(jí)），有些器件擦寫次數(shù)雖達(dá)百萬次，對(duì)某些應(yīng)用系統(tǒng)而言，其寫入次數(shù)仍然是有限的。因此這類芯片只能用在需要保護(hù)的數(shù)據(jù)量小且寫入不頻繁的系統(tǒng)中。對(duì)那些需要大容量高速反復(fù)存取實(shí)時(shí)參數(shù)的系統(tǒng)，只能用隨機(jī)存貯器RAM加掉電保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)上述原理的掉電保護(hù)方法很多，某些廠商甚至以RAM為基礎(chǔ)內(nèi)置電池開發(fā)出自掉電保護(hù)芯片，用這類獨(dú)立的掉電保護(hù)芯片或電路構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)工作不穩(wěn)定現(xiàn)象。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)：若系統(tǒng)電源的變化使RAM先處于保護(hù)狀態(tài)，而系統(tǒng)尚未復(fù)位，單片機(jī)仍正常工作，這時(shí)就出現(xiàn)寫不進(jìn)，讀不出的現(xiàn)象，引發(fā)系統(tǒng)故障。對(duì)于這種單片機(jī)復(fù)位電平與掉電保護(hù)電平不一致而影響系統(tǒng)可靠性的問題，本文提出用微處理器監(jiān)控電路使單片機(jī)復(fù)位與掉電保護(hù)聯(lián)動(dòng)的解決方案。RAM在單片機(jī)復(fù)位時(shí)處于保護(hù)狀態(tài)，工作時(shí)正常存取，從而有效地解決前述問題。

單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。

　　2　MAX791［1］芯片介紹

　　MAX791是MAXIM公司生產(chǎn)的高性能微處理器電源監(jiān)視電路，它與AMDA公司的AMD791性能相同可以互換。功能包括微處理器復(fù)位、備用電池切換、看門狗電路、CMOS－RAM寫入保護(hù)及電源故障告警等，邏輯框圖如圖2—1［1］。圖中VCC、VOUT分別為電源輸入、輸出，VBATT為電池輸入，為電源低輸出，和為RAM芯片使能輸入與輸出，為復(fù)位輸出，為人工復(fù)位輸入，為低將強(qiáng)制RESET有效，SWT、WDI、、分別為看門狗定時(shí)設(shè)置、觸發(fā)輸入、超時(shí)輸出和超時(shí)脈沖。PFI和分別為電源故障輸入和輸出，PFI低于1．25 V時(shí)變低。MAX791的復(fù)位時(shí)序如圖2—2^［1］所示。