基于lm358单片机掉电保护电路设计

  掉电保护简介
　　掉电数据保护是系统设备一个重要的功能。

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　　目前，掉电数据保护的方法主要有2种：
　　（１）加足够容量备用蓄电池，使系统掉电后继续工作；
　　（２）不加备用电池，把掉电时需要保护的数据存储在非易失性存储器中，如FLASH和EEPROM。
　　第一种方法器件体积大、费用高并且蓄电池寿命短；第二种方法简单，但擦写器件的寿命有限。本文在第二种的基础上提出一种改进方法，即利用LM358作为电压比较器，当检测到系统掉电时才将数据写入EEPROM中。该方法不仅实现了系统数据掉电的保护，而且延长了EEPROM的寿命。
　　基于LM358的单片机掉电保护电路设计

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　　如图1，通过调节R2，使系统正常供电时，Ua》Ub=3.5V，c端输出高电平；当系统掉电时，因二极管D1的隔离，使LM358得不到供电。由于电容C2和电感L的存在，电容C2和电感L1继续为单片机提供短暂时供电，并且因下拉电阻R5的存在，使得c端输出低电平。用于触发单片机INT0中断。
　　根据STC12C5A60S2系列单片机资料，对EEPROM写一个字节和擦除一个扇区所需的时间分别为55μs和21ms。正常模式下，典型功耗为2mA-7mA。5V单片机和3.3V单片机对EEPROM进行操作的有效最低电压分别为Umin=3.7V和Umin=2.4V。
　　系统掉电后，等效电路模型为RLC串联回路。放电过程时电路的微分方程为：
　　根据R、L和C的参数值的不同，可分为欠阻尼振荡状态、临界阻尼状态、过阻尼状态。上面的方程可分为以下三种：
　　综上所述：当负载R一定时，选取合适的电容和电感（本文选取C 2 =6600uf/25V、L 1 =0.1H）。L 1 和C 2 的具体参数可通过试验测试得到。只要u c （t）从初始状态的u c （t）| t=0 衰减到u c （t）| t=t0 =U min 的时间大于维持触发中断对EEPROM进行操作所需的时间t0就能满足系统正常工作的要求。
　　单片机软件设计
　　主程序和中断服务子程序流程图分别如下图2和图3所示。

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　　图2：主程序

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　　图3：中断服务子程序

　　与本设计有关的程序如下：
　　void main（void）
　　{
　　??
　　Byte_Read（Address）;
　　While（1）
　　{??}
　　}
　　void INT0_int（）interrupt 0
　　{
　　Sector_Erase（Address）;
　　Byte_Program（Address，Date）;
　　Delay（XX）； //延时，确保系统可靠
　　}
　　分析：系统掉电时，INT0中断被触发，在中断服务子函数中对EEPROM进行擦除和写的操作。
　　总结
　　该系统的实现，应用于二维运动控制平台。系统掉电时，X轴和Y轴坐标以及其他参数被写入EEPROM中。系统重新上电后，读取出存储在EEPROM里X轴和Y轴坐标及其他参数，工作平台以该位置为起点继续沿着原设定的位置运动。
　　本文的核心就是基于LM358作为电压比较器，检测到系统掉电时才对EEPROM进行擦写，避免了每执行一遍程序对EEPROM进行擦除一次而造成其寿命短的问题。软、硬件结构设计简单，提高了系统的实用性。
　　本文给出了典型的应用程序，具有良好的可移植性。加入循环语句可以把多个数据存EEPROM或从EEPROM里读出。