在測量、控制等領(lǐng)域的應(yīng)用中,，常要求單片機(jī)內(nèi)部和外部RAM中的數(shù)據(jù)在電源掉電時(shí)不丟失,，重新加電時(shí)，RAM中的數(shù)據(jù)能夠保存完好,，這就要求對單片機(jī)系統(tǒng)加接掉電保護(hù)電路,。掉電保護(hù)通常可采用以下三種方法：一是加接不間斷電源,，讓整個(gè)系統(tǒng)在掉電時(shí)繼續(xù)工作,，二是采用備份電源，掉電后保護(hù)系統(tǒng)中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲單元的內(nèi)容,；三是采用EEPROM來保存數(shù)據(jù),。由于第一種方法體積大、成本高,，對單片機(jī)系統(tǒng)來說,，不宜采用。第二種方法是根據(jù)實(shí)際需要,，掉電時(shí)保存一些必要的數(shù)據(jù),，使系統(tǒng)在電源恢復(fù)后，能夠繼續(xù)執(zhí)行程序,，因而經(jīng)濟(jì)實(shí)用,，故大量采用［1］。EEPROM既具有ROM掉電不丟失數(shù)據(jù)的特點(diǎn),，又有RAM隨機(jī)讀寫的特點(diǎn),。但由于其讀寫速度與讀寫次數(shù)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(hù)的處理方法,，希望能對相關(guān)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中有所幫助。

　　1 簡單的RAM數(shù)據(jù)掉電保護(hù)電路

　　在具有掉電保護(hù)功能的單片機(jī)系統(tǒng)中,，一般采用CMOS單片機(jī)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(shù)據(jù)，采用這種方法保存數(shù)據(jù),，時(shí)間一般在3－5個(gè)月［2］,。然而，系統(tǒng)在上電及斷電過程中，總線狀態(tài)的不確定性往往導(dǎo)致RAM內(nèi)某些數(shù)據(jù)的變化,，即數(shù)據(jù)受到?jīng)_失,。因此對于斷電保護(hù)數(shù)據(jù)用的RAM存儲器，除了配置供電切換電路外,，還要采取數(shù)據(jù)防沖失措施,，當(dāng)電源突然斷電時(shí)，電壓下降有個(gè)過程,，CPU在此過程中會失控,，可能會誤發(fā)出寫信而沖失RAM中的數(shù)據(jù)，僅有電池是不能有效完成數(shù)據(jù)保護(hù)的,，還需要對片選信號加以控制，保證整個(gè)切換過程中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)電阻來實(shí)現(xiàn) COMS RAM的電源切換，然而,，如果在掉電時(shí),，譯碼器的輸出出現(xiàn)低電平，就可能出現(xiàn)問題,，圖1給出一種簡單的電路設(shè)計(jì),，它能夠避免上述問題的產(chǎn)生。

　　圖1中,，4060開關(guān)電路起到對CS控制的作用,。當(dāng)電壓小于等于4.5V時(shí)就使開關(guān)斷開，CS線上拉至“1”,，這樣,，RAM中的數(shù)據(jù)就不會沖失；當(dāng)電壓大于4.5V時(shí),，4060開關(guān)接通,，使RAM能正常進(jìn)行讀寫。

　　2 可靠的RAM掉電保護(hù)電路

　　上述的電路雖然簡單,，但有時(shí)可能起不到RAM掉電保護(hù)的作用,，原因是在電源掉電和重新加電的過程中，電源電壓躍變的干擾可能使RAM瞬間處于讀寫狀態(tài),，使原來RAM中的數(shù)據(jù)遭到破壞,，因此，在掉電剛剛開始以及重新加電直到電源電壓保持穩(wěn)定下來之前,，RAM應(yīng)處于數(shù)據(jù)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(dāng)把該引腳拉至小于或等于0.2V時(shí),，RAM就進(jìn)入數(shù)據(jù)保持狀態(tài)。

　　實(shí)用的靜態(tài)RAM掉電保護(hù)電路如圖2所示,，圖2中U1,、U2為電壓比較器，穩(wěn)壓管D3提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vr（Vr＝ 3.5V）,。當(dāng)Vcc為5V時(shí),，在R4上得到的分壓大于Vr，U2輸出高電平,，又因?yàn)閁4輸出也為高電平,，故CE2輸出為高電位，單片機(jī)此時(shí)可對RAM進(jìn)行存取,，當(dāng)電源掉電時(shí),，Vcc開始下降，當(dāng)滿足如下條件時(shí)：

　　R4×Vcc/［（R4＋R3）/（R5＋R6）］≥Vr

　　U2 輸出低電平,，通過U5和U6使CE2輸出小于等于0.2V,，RAM進(jìn)入數(shù)據(jù)保持狀態(tài)（按圖2中元件參數(shù)代入上式，當(dāng)Vcc降到4.7V時(shí),，U2輸出為低電位）,。若Vcc繼續(xù)下降使U3翻轉(zhuǎn)，再通過D4,、U4和U6進(jìn)一步保證CE2為低電平,。此外，當(dāng)Vcc下降到小于E時(shí),，D2截止,，D1導(dǎo)通，這時(shí)E作為 RAM的備份電源,，當(dāng)單片機(jī)重新加電時(shí),，Vcc由0躍變到5V時(shí)，U2的輸出端會出現(xiàn)瞬間的干擾脈沖,，由于U3和U4間電路的積分延遲（約0.7RC）,， CE2并不立即升到高電平，因而阻止了U2的干擾脈沖,，當(dāng)延時(shí)結(jié)束時(shí),，電源電壓已穩(wěn)定在5V，此后CE2升高,，單片機(jī)便可對RAM進(jìn)行存取,。圖2中U3和 U6為一塊四施秘特與非門（CD4093）,，該電路直接由E供電，這樣才能保證掉電后使CE2≤0.2V,，并在重新加電時(shí)CE2不受電源電壓躍變的干擾,，比較器U1和U2為電源供電，Vcc為后備電源U1的電壓監(jiān)視電路,，當(dāng)后備電池快用完時(shí)（小于3.5V）,，發(fā)光管會發(fā)出亮光，表明要換上新電池,，備份電源可用3節(jié)5號干電池,，也可以采用鋰電池或鎳電池。

　　在測量,、控制等領(lǐng)域的應(yīng)用中,，常要求單片機(jī)內(nèi)部和外部RAM中的數(shù)據(jù)在電源掉電時(shí)不丟失，重新加電時(shí),，RAM中的數(shù)據(jù)能夠保存完好,，這就要求對單片機(jī)系統(tǒng)加接掉電保護(hù)電路。掉電保護(hù)通?？刹捎靡韵氯N方法：一是加接不間斷電源，讓整個(gè)系統(tǒng)在掉電時(shí)繼續(xù)工作,，二是采用備份電源,，掉電后保護(hù)系統(tǒng)中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲單元的內(nèi)容；三是采用EEPROM來保存數(shù)據(jù),。由于第一種方法體積大,、成本高，對單片機(jī)系統(tǒng)來說,，不宜采用,。第二種方法是根據(jù)實(shí)際需要，掉電時(shí)保存一些必要的數(shù)據(jù),，使系統(tǒng)在電源恢復(fù)后,，能夠繼續(xù)執(zhí)行程序，因而經(jīng)濟(jì)實(shí)用,，故大量采用［1］,。EEPROM既具有ROM掉電不丟失數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，又有RAM隨機(jī)讀寫的特點(diǎn),。但由于其讀寫速度與讀寫次數(shù)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(hù)的處理方法,，希望能對相關(guān)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中有所幫助,。

　　1 簡單的RAM數(shù)據(jù)掉電保護(hù)電路

　　在具有掉電保護(hù)功能的單片機(jī)系統(tǒng)中,，一般采用CMOS單片機(jī)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(shù)據(jù),，采用這種方法保存數(shù)據(jù),，時(shí)間一般在3－5個(gè)月［2］。然而,，系統(tǒng)在上電及斷電過程中,，總線狀態(tài)的不確定性往往導(dǎo)致RAM內(nèi)某些數(shù)據(jù)的變化，即數(shù)據(jù)受到?jīng)_失,。因此對于斷電保護(hù)數(shù)據(jù)用的RAM存儲器,，除了配置供電切換電路外，還要采取數(shù)據(jù)防沖失措施,，當(dāng)電源突然斷電時(shí),，電壓下降有個(gè)過程，CPU在此過程中會失控,，可能會誤發(fā)出寫信而沖失RAM中的數(shù)據(jù),，僅有電池是不能有效完成數(shù)據(jù)保護(hù)的，還需要對片選信號加以控制,，保證整個(gè)切換過程中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)電阻來實(shí)現(xiàn) COMS RAM的電源切換,，然而,，如果在掉電時(shí)，譯碼器的輸出出現(xiàn)低電平,，就可能出現(xiàn)問題,，圖1給出一種簡單的電路設(shè)計(jì)，它能夠避免上述問題的產(chǎn)生,。

　　圖1中,，4060開關(guān)電路起到對CS控制的作用。當(dāng)電壓小于等于4.5V時(shí)就使開關(guān)斷開,，CS線上拉至“1”,，這樣，RAM中的數(shù)據(jù)就不會沖失,；當(dāng)電壓大于4.5V時(shí),，4060開關(guān)接通，使RAM能正常進(jìn)行讀寫,。

　　2 可靠的RAM掉電保護(hù)電路

　　上述的電路雖然簡單,，但有時(shí)可能起不到RAM掉電保護(hù)的作用,，原因是在電源掉電和重新加電的過程中，電源電壓躍變的干擾可能使RAM瞬間處于讀寫狀態(tài),，使原來RAM中的數(shù)據(jù)遭到破壞,，因此，在掉電剛剛開始以及重新加電直到電源電壓保持穩(wěn)定下來之前,，RAM應(yīng)處于數(shù)據(jù)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(dāng)把該引腳拉至小于或等于0.2V時(shí)，RAM就進(jìn)入數(shù)據(jù)保持狀態(tài),。

　　實(shí)用的靜態(tài)RAM掉電保護(hù)電路如圖2所示,，圖2中U1、U2為電壓比較器,，穩(wěn)壓管D3提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vr（Vr＝ 3.5V）,。當(dāng)Vcc為5V時(shí)，在R4上得到的分壓大于Vr,，U2輸出高電平,，又因?yàn)閁4輸出也為高電平，故CE2輸出為高電位,，單片機(jī)此時(shí)可對RAM進(jìn)行存取,，當(dāng)電源掉電時(shí)，Vcc開始下降,，當(dāng)滿足如下條件時(shí)：

　　R4×Vcc/［（R4＋R3）/（R5＋R6）］≥Vr

　　U2 輸出低電平，通過U5和U6使CE2輸出小于等于0.2V,，RAM進(jìn)入數(shù)據(jù)保持狀態(tài)（按圖2中元件參數(shù)代入上式,，當(dāng)Vcc降到4.7V時(shí)，U2輸出為低電位）,。若Vcc繼續(xù)下降使U3翻轉(zhuǎn),，再通過D4、U4和U6進(jìn)一步保證CE2為低電平,。此外,，當(dāng)Vcc下降到小于E時(shí)，D2截止,，D1導(dǎo)通,，這時(shí)E作為 RAM的備份電源，當(dāng)單片機(jī)重新加電時(shí),，Vcc由0躍變到5V時(shí),，U2的輸出端會出現(xiàn)瞬間的干擾脈沖,，由于U3和U4間電路的積分延遲（約0.7RC）， CE2并不立即升到高電平,，因而阻止了U2的干擾脈沖,，當(dāng)延時(shí)結(jié)束時(shí)，電源電壓已穩(wěn)定在5V,，此后CE2升高,，單片機(jī)便可對RAM進(jìn)行存取。圖2中U3和 U6為一塊四施秘特與非門（CD4093）,，該電路直接由E供電,，這樣才能保證掉電后使CE2≤0.2V，并在重新加電時(shí)CE2不受電源電壓躍變的干擾,，比較器U1和U2為電源供電,，Vcc為后備電源U1的電壓監(jiān)視電路，當(dāng)后備電池快用完時(shí)（小于3.5V）,，發(fā)光管會發(fā)出亮光,，表明要換上新電池，備份電源可用3節(jié)5號干電池,，也可以采用鋰電池或鎳電池,。

　　3 利用TL7705對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)

　　單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)在突然斷電時(shí)，往往使片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)遭到破壞,，下面介紹一種利用TL7705構(gòu)成的電源監(jiān)控電路,，使單片機(jī)系統(tǒng)在掉電時(shí)自動保護(hù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

　　3.1 TL7705的工作原理

　　TL7705 是電源監(jiān)控用集成電路,，采用8腳雙列直插式封裝,，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3所示。圖3中,，基準(zhǔn)電壓發(fā)生器具有較高的穩(wěn)定性,，可由1腳輸出2.5V基準(zhǔn)電壓，為了吸收電源的同脈沖干擾,，通常在1腳上接一個(gè)0.1μF的濾波電容來提高其抗干擾能力,，被監(jiān)控的電源電壓由SENSE端7腳引入，經(jīng)過R1和R2分壓后送入比較器CMP1,，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,，當(dāng)其值小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，T1導(dǎo)通,，定時(shí)電容CT通過T1放電,，使CMP2比較器翻轉(zhuǎn)，T2和T3導(dǎo)通,，輸出腳RESET 為高電平,，SESET反為低電平,，當(dāng)送入CMP1比較器的電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，T1截止100μA恒流源給CT充電,，當(dāng)CT上的電壓高于2.5V時(shí),， CMP2比較器翻轉(zhuǎn)，T2和T3截止,，RESET和RESET反輸出關(guān)斷,。

　　3.2 TL7705與80C51單片機(jī)的接法

　　在某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中需要在系統(tǒng)掉電時(shí)記憶當(dāng)前現(xiàn)場狀態(tài)，以使電源恢復(fù)后能繼續(xù)從斷電處運(yùn)行,，圖4是以80C51單片機(jī)為例采用其空閑方式或掉電方式,，在備用電池支持下實(shí)現(xiàn)掉電后的數(shù)據(jù)保護(hù)。

　　圖4中,，R1,、C1和74LSO4構(gòu)成單片機(jī)的上電自動復(fù)位和手動按鈕復(fù)位電路，備用電池P1及D1,、D2實(shí)現(xiàn)掉電時(shí)備用電池的切換,。電源正常時(shí)D1不導(dǎo)通，＋5V直接給單片機(jī)供電,，并為電池P1充電,，為了減小電池耗電，備用電池只給單片機(jī)供電,，保護(hù)片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù),，電源掉電后，其他外圍電路的工作電壓僅靠電源電容維持很短的時(shí)間,，電位器RW用來調(diào)節(jié)檢測電壓,，范圍為4.5－4.75V，當(dāng)?shù)綦姇r(shí),，外圍電路的電壓下降到門限設(shè)定電壓時(shí),，可將片外RAM 中需要保護(hù)的數(shù)據(jù)寫入片內(nèi)RAM中，并使單片機(jī)進(jìn)入掉電工作方式以完成數(shù)據(jù)保護(hù),，為了保證單片機(jī)有足夠的處理時(shí)間，取檢測電壓為4.75V,，當(dāng)電源電壓降至4.75V時(shí),，TL7705由RESET反向單片機(jī)發(fā)出中斷請求信號（INTO反）。單片機(jī)運(yùn)行到一個(gè)可斷斷點(diǎn)后,，相應(yīng)中斷,，在中斷服務(wù)程序中保護(hù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，使單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài),。

　　4 采用軟件冗余措施保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

　　最常用的一種方法是采用軟件冗余措施,，即將欲保護(hù)的數(shù)據(jù)寫入RAM中的不同區(qū)域,，如0000H－00FFH、0100H－01FFH和0200H－ 02FFH這三個(gè)區(qū)域存儲同樣一組數(shù)據(jù),，當(dāng)使用這些數(shù)據(jù)前,，先對各組進(jìn)行檢查，對于正確的數(shù)據(jù)方可應(yīng)用,，同時(shí)將錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,，在上電與斷電過程中，總線不確寫性是隨機(jī)的,，不可將所有數(shù)據(jù)完全沖失,。采用硬件對數(shù)據(jù)進(jìn)行斷電保護(hù)，同時(shí)在軟件上采用冗余的措施是最常用的數(shù)據(jù)保護(hù)方法,，在斷電突然發(fā)生時(shí)可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤,。