單片機片內(nèi)大容量EEPROM的一種巧妙應用

引 言

　　MCS-51單片機是目前國內(nèi)應用最廣泛的一種單片機型。全球各單片機生產(chǎn)廠商在MCS-51內(nèi)核基礎上，派生了大量的51內(nèi)核系列單片機，極大地豐富了MCS-51的種群。其中STC公司推出了STC89系列單片機，增加了大量新功能，提高了51的性能，是MCS-51家族中的佼佼者。早期的單片機控制系統(tǒng)，采用單片機加片外EEPROM配合，來存儲一些需要預置的重要參數(shù)，并在數(shù)碼管上顯示出來。由于單片機控制的整流器要求實時性很強，而早期EEPROM的寫周期在10 ms左右，因此運行參數(shù)的預置是在整流器待機的情況下進行的。而很多情況下需要在運行的同時記錄數(shù)據(jù)，如用單片機控制的12脈波汽車電泳整流器要求在運行的同時實時記錄重要數(shù)據(jù)，而且在掉電時不丟失。由于在12脈波整流器中運行的單片機程序，其周期必須小于1．67 ms(交流電網(wǎng)的1個周期是20 ms，除以12就是l_67 ms)，這就要求實時記錄的時間在1ms以下甚至更短(考慮到程序的執(zhí)行時間)。經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，目前很多EEPROM達不到這個要求[1]，即使時間最短的AT89S8252單片機片內(nèi)。EEP-ROM的寫周期也是2．5 ms。本文通過對EEPROM的巧妙應用，實現(xiàn)了整流器在線記錄數(shù)據(jù)的功能。

　　1 尋找符合要求的單片機

　　設備使用的是Atmel公司的AT89C52(40DIP封裝)單片機和EEPROM芯片2817A。要想在不改變原設備電路板的情況下完成要求的功能，就只能在兼容的MCS-51系列單片機中想辦法。AT89S8252片內(nèi)含有2 KB的EEPROM，經(jīng)編程測試發(fā)現(xiàn)，它雖然能實時記錄數(shù)據(jù)并且斷電不丟失，但是在向片內(nèi)EEPROM中記錄1個數(shù)據(jù)時，能引起輸出電壓和電流的波動，不能滿足實際運行的需要。其原因是AT89S8252單片機片內(nèi)EEPROM的寫周期為2．5 ms，超過了1．67 ms的程序的執(zhí)行周期，從而影響了程序的正常運行。所以執(zhí)行周期是解決問題的關鍵。

　　由參考文獻[2-3]知：STC89C51RC／RD+系列單片機片內(nèi)含有EEPROM(Data Flash)，讀1個字節(jié)／編程1個字節(jié)／擦除1個扇區(qū)(512字節(jié))的時間分別為10／μs／60μs／10 ms。編程1個字節(jié)的時間為60μs，遠小于AT89S8252片內(nèi)EEPROM 2．5 ms的編程時間，這為解決問題提供了思路。

　　2問題的解決

　　單片機STC89C55RD+(40DIP封裝)，其引腳、功能完全與AT89C52兼容，與MCS-51程序也兼容，片內(nèi)含有20KB的Flash程序存儲器，16KB的EEPROM數(shù)據(jù)存儲器。把原用于AT89C52中的程序?qū)懙絊TC89C255RD+中，放到原設備上運行，可長期穩(wěn)定地運行。經(jīng)修改的在整流器中運行的單片機程序，實時記錄一些數(shù)據(jù)到STC289C55RD+的EEPROM中，整流器可正常運行，但不能執(zhí)行扇區(qū)擦除操作。執(zhí)行扇區(qū)擦除操作將嚴重影響整流器的正常運行，引起輸出電壓和電流的很大波動。執(zhí)行扇區(qū)擦除操作時，從示波器來看整流器的輸出間斷了20 ms，電壓電流顯示很大的波動。用示波器捕捉到了EEPROM寫時的波形，輸出波形暫停了20 ms，1個周波電壓，電壓波形如圖1所示，不執(zhí)行扇區(qū)擦除操作時的波形如圖2所示。從圖中可以看出，問題得到了很好的解決。