CN105302269A - 一种微机系统掉电检测与数据存储电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微机系统掉电检测与数据存储电路，包括：微处理器（3）、时钟电路（1）、掉电检测电路（2）和铁电存储器（4）。微处理器（3）作为微机系统的中央处理器，时钟电路（1）记录系统掉电时刻的时间，铁电存储器（4）选用铁电存储器FM22L16-55-TG，存储掉电时刻的系统数据；掉电检测电路（2）检测到系统掉电时，立刻把系统时间和系统数据存储在存储器中。该电路硬件结构简单、成本低，在车辆、交通控制和智能化停车场管理系统等方面，具有一定的使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种微机系统检测与存储电路，特别是一种微机系统掉电检测与数据存储电路。
背景技术
在微机控制系统中，CPU要执行的程序、要处理的数据和处理的中间结果等都存放在存储器中，目前微机的存储器几乎全部采用易失性存储器，一旦系统意外失电，这些数据往往被丢失。因此，当系统意外失电时必须采取一定的检测措施进行系统的掉电保护，以避免系统产生混乱。
目前常用的掉电检测与数据存储电路也都包括：微处理器，还包括：时钟电路、掉电检测电路和铁电存储器三部分。在时钟电路设计时，牵涉到备用电源的选择，备用电源通常选用电池，但是由于电池的体积大,还需要安装底座，并且当电量用尽时,需要经常替换或取下充电,这样为电路板设计和生产安装及设备运行带来不便。
存储器是微机系统的记忆部件，其种类分为易失性和非易失性两类。若采用易失性存储器，为了防止断电后存储的数据丢失，必须增加备用电源为其供电，这就又增加了电路的复杂性，而非易失性存储器则断电后存储的数据不丢失。传统的非易失性存储器技术均源自ROM技术，有不易写入、写入需要特大功耗等缺点。
掉电检测电路，若存储器选用带备用电源的易失性存储器，掉电检测电路不但要实现电压检测预警，还要实现易失性存储器备用电源的切换。若存储器选用非易失性存储器，则无需备用电源切换。因此掉电检测电路的设计与存储器的选型相互关联。
发明内容
本发明目的在于提供一种微机系统掉电检测和数据存储电路，解决微机系统防止掉电数据丢失，重新上电数据及时恢复问题。
一种微机系统掉电检测与数据存储电路，包括：微处理器，还包括：时钟电路、掉电检测电路和铁电存储器，其中，时钟电路，包括：时钟芯片DS1302、晶振、电容C1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4；掉电检测电路，包括：分压电阻R5、分压电阻R6和掉电检测芯片MAX693ESE；铁电存储器型号为FM22L16-55-TG。时钟芯片DS1302的SCLK、I/O、/RST分别与微处理器的SCLK、I/O、/RST连接，其中时钟芯片DS1302的SCLK与上拉电阻R2的一端连接，上拉电阻R2的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的I/O与上拉电阻R3的一端连接，上拉电阻R3的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的/RST与上拉电阻R4的一端连接，上拉电阻R4的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的X1和X2分别与晶振两端连接，时钟芯片DS1302的VCC1与电容C1的正极连接，电容C1的负极与系统地GND连接，系统电源VCC与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端均与电容C1的正极和时钟芯片DS1302的VCC1连接，时钟芯片DS1302的GND与系统GND连接，时钟芯片DS1302的VCC2与系统电源VCC连接。掉电检测芯片MAX693ESE的VBAT与系统GND连接，掉电检测芯片MAX693ESE的Vout与系统工作电压VCC连接；分压电阻R5的一端均与掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI和分压电阻R6的一端连接，分压电阻R5的另一端与系统电源VCC连接，分压电阻R6的另一端与系统GND连接；掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输出端/PFO与微处理器中断输入端口INT连接。铁电存储器FM22L16-55-TG的18根地址线A0到A17分别与微处理器的18根地址线A0到A17一一对应连接，铁电存储器FM22L16-55-TG的16位数据线的低8位数据线D0到D7分别与微处理器的D0到D7一一对应连接、铁电存储器FM22L16-55-TG的16位数据线的高8位数据线D8到D15分别与微处理器的D0到D7一一对应连接，铁电存储器FM22L16-55-TG的片选信号/CE与微处理器的/CS连接，铁电存储器FM22L16-55-TG的写使能/WE、读使能/OE分别与微处理器的写读控制信号/WE、/RD对应连接，铁电存储器FM22L16-55-TG的高低字节选择/UB、/LB及睡眠模式选择/ZZ分别与微处理器的三个I/O口对应连接。
掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI的输入电压是1.25V，由分压电阻R5、分压电阻R6对系统工作电压VCC分压，使比较检测电压输入端PFI输入电压为1.25V。在系统电源VCC下降过程中，当掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI输入为1.25V时，掉电检测芯片MAX693ESE的/PFO输出低电平，触发微处理器中断，进行时间数据和系统数据存储操作，若掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI输入大于1.25V时，掉电检测芯片MAX693ESE的/PFO输出拉高，不进行数据存储。
时钟芯片DS1302由时钟芯片DS1302的VCC1和VCC2两者中的较大者供电，当时钟芯片DS1302的VCC2的电压值大于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值0.2V时，时钟芯片DS1302的VCC2给时钟芯片DS1302供电，当时钟芯片DS1302的VCC2的电压值小于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值时，时钟芯片DS1302由时钟芯片DS1302的VCC1供电。当系统正常供电时，时钟芯片DS1302的VCC2等于系统电源VCC，由系统电源VCC为时钟芯片DS1302供电，同时系统电源VCC通过二极管D1给电容C1充电；当系统掉电时，时钟芯片DS1302的VCC2的电压值小于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值，且时钟芯片DS1302的VCC1等于电容C1的端电压，由于二极管的反向截至特性，电容C1只给时钟芯片DS1302供电，保证时钟电路在掉电状态下继续工作，维持系统时间的连续性。在系统掉电时，读取时钟芯片DS1302此时的系统时间，并保存在铁电存储器FM22L16-55-TG中。对时钟芯片DS1302进行读写操作，必须把时钟芯片DS1302的/RST置高电平，若时钟芯片DS1302的/RST为低电平，则终止所有的数据传送，并且该管脚为高阻抗状态。在时钟芯片DS1302的/RST保持低电平时，时钟芯片DS1302的SCLK也必须保持低电平。对时钟芯片DS1302进行读操作，时钟芯片DS1302的/RST为高电平，先在八个时钟周期的上升沿输入一个读地址/命令字节，紧跟八个时钟周期的下降沿，数据被读出，并且数据从Bit0位到Bit7位依次输出。对时钟芯片DS1302进行写操作，时钟芯片DS1302的/RST为高电平，先在八个时钟周期的上升沿输入一个写地址/命令字节，紧跟八个时钟周期的上升沿，数据被写入时钟芯片DS1302，并且数据从Bit0位开始到Bit7位依次写入。
当掉电检测电路产生掉电中断触发信号时，微处理器开始对铁电存储器FM22L16-55-TG进行写操作，把此时的系统时间和系统数据写入铁电存储器FM22L16-55-TG，保证系统数据的完整性。当系统重新上电时，微处理器对铁电存储器FM22L16-55-TG进行读操作，对系统数据进行重新恢复。对铁电存储器FM22L16-55-TG进行读写操作时，铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE是低电平且铁电存储器FM22L16-55-TG的/ZZ是高电平，选择铁电存储器FM22L16-55-TG，并在铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE的下降沿地址被锁存；在铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE是低电平时，改变铁电存储器FM22L16-55-TG的A0和A1地址，按页模式操作；写操作时，在铁电存储器FM22L16-55-TG的/WE上升沿数据被写入数据总线，下降沿数据保持；读操作时，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/OE低电平，铁电存储器FM22L16-55-TG驱动数据总线读出数据；若按高低字节读写操作时，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/UB为低电平时，高字节操作，使能铁电存储器FM22L16-55-TG的D8到D15高8位数据线，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/UB高电平时，铁电存储器的D8到D15高8位数据线高阻抗；当铁电存储器的/LB为低电平时，低字节操作：在读写时，使能铁电存储器FM22L16-55-TG的D0到D7低8位数据线，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/LB高电平时，铁电存储器FM22L16-55-TG的D0到D7低8位数据线高阻抗。睡眠模式操作时，铁电存储器FM22L16-55-TG的/ZZ低电平时，铁电存储器FM22L16-55-TG进入睡眠模式。
本发明完成了系统电压的掉电检测、时钟电路的电源切换，实现掉电时系统时间及系统数据的存储，在系统重新上电时，读取铁电存储器中的系统时间及系统数据，对系统进行状态恢复，保证系统数据的完整性。
附图说明
图1一种微机系统掉电检测与数据存储电路的连接关系示意图。
1.时钟电路2.掉电检测电路3.微处理器4.铁电存储器。
具体实施方式
一种微机系统掉电检测与数据存储电路，包括：微处理器3，还包括：时钟电路1、掉电检测电路2和铁电存储器4，其中，时钟电路1，包括：时钟芯片DS1302、晶振、电容C1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4；掉电检测电路2，包括：分压电阻R5、分压电阻R6和掉电检测芯片MAX693ESE；铁电存储器型号为FM22L16-55-TG。时钟芯片DS1302的SCLK、I/O、/RST分别与微处理器的SCLK、I/O、/RST连接，其中时钟芯片DS1302的SCLK与上拉电阻R2的一端连接，上拉电阻R2的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的I/O与上拉电阻R3的一端连接，上拉电阻R3的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的/RST与上拉电阻R4的一端连接，上拉电阻R4的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的X1和X2分别与晶振两端连接，时钟芯片DS1302的VCC1与电容C1的正极连接，电容C1的负极与系统地GND连接，系统电源VCC与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端均与电容C1的正极和时钟芯片DS1302的VCC1连接，时钟芯片DS1302的GND与系统GND连接，时钟芯片DS1302的VCC2与系统电源VCC连接。掉电检测芯片MAX693ESE的VBAT与系统GND连接，掉电检测芯片MAX693ESE的Vout与系统工作电压VCC连接；分压电阻R5的一端均与掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI和分压电阻R6的一端连接，分压电阻R5的另一端与系统电源VCC连接，分压电阻R6的另一端与系统GND连接；掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输出端/PFO与微处理器中断输入端口INT连接。铁电存储器FM22L16-55-TG的18根地址线A0到A17分别与微处理器的18根地址线A0到A17一一对应连接，16位数据线的低8位数据线D0到D7分别与微处理器的D0到D7一一对应连接、16位数据线的高8位数据线D8到D15分别与微处理器的D0到D7一一对应连接，铁电存储器FM22L16-55-TG的片选信号/CE与微处理器的/CS连接，铁电存储器FM22L16-55-TG的写使能/WE、读使能/OE分别与微处理器的写读控制信号/WE、/RD对应连接，铁电存储器FM22L16-55-TG的高低字节选择/UB、/LB及睡眠模式选择/ZZ分别与微处理器的三个I/O口对应连接。
掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI的输入电压是1.25V，由分压电阻R5、分压电阻R6对系统工作电压VCC分压，使比较检测电压输入端PFI输入电压为1.25V。在系统电源VCC下降过程中，当掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI输入为1.25V时，掉电检测芯片MAX693ESE的/PFO输出低电平，触发微处理器中断，进行时间数据和系统数据存储操作，若掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI输入大于1.25V时，掉电检测芯片MAX693ESE的/PFO输出拉高，不进行数据存储。
时钟芯片DS1302由时钟芯片DS1302的VCC1和VCC2两者中的较大者供电，当时钟芯片DS1302的VCC2的电压值大于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值0.2V时，时钟芯片DS1302的VCC2给时钟芯片DS1302供电，当时钟芯片DS1302的VCC2的电压值小于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值时，时钟芯片DS1302由时钟芯片DS1302的VCC1供电。当系统正常供电时，时钟芯片DS1302的VCC2等于系统电源VCC，由系统电源VCC为时钟芯片DS1302供电，同时系统电源VCC通过二极管D1给电容C1充电；当系统掉电时，时钟芯片DS1302的VCC2的电压值小于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值，且时钟芯片DS1302的VCC1等于电容C1的端电压，由于二极管的反向截至特性，电容C1只给时钟芯片DS1302供电，保证时钟电路在掉电状态下继续工作，维持系统时间的连续性。在系统掉电时，读取时钟芯片DS1302此时的系统时间，并保存在铁电存储器FM22L16-55-TG中。对时钟芯片DS1302进行读写操作，必须把时钟芯片DS1302的/RST置高电平，若时钟芯片DS1302的/RST为低电平，则终止所有的数据传送，并且该管脚为高阻抗状态。在时钟芯片DS1302的/RST保持低电平时，时钟芯片DS1302的SCLK也必须保持低电平。对时钟芯片DS1302进行读操作，时钟芯片DS1302的/RST为高电平，先在八个时钟周期的上升沿输入一个读地址/命令字节，紧跟八个时钟周期的下降沿，数据被读出，并且数据从Bit0位到Bit7位依次输出。对时钟芯片DS1302进行写操作，时钟芯片DS1302的/RST为高电平，先在八个时钟周期的上升沿输入一个写地址/命令字节，紧跟八个时钟周期的上升沿，数据被写入时钟芯片DS1302，并且数据从Bit0位开始到Bit7位依次写入。
当掉电检测电路产生掉电中断触发信号时，微处理器开始对铁电存储器FM22L16-55-TG进行写操作，把此时的系统时间和系统数据写入铁电存储器FM22L16-55-TG，保证系统数据的完整性。当系统重新上电时，微处理器对铁电存储器FM22L16-55-TG进行读操作，对系统数据进行重新恢复。对铁电存储器FM22L16-55-TG进行读写操作时，铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE是低电平且铁电存储器FM22L16-55-TG的/ZZ是高电平，选择铁电存储器FM22L16-55-TG，并在铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE的下降沿地址被锁存；在铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE是低电平时，改变铁电存储器FM22L16-55-TG的A0和A1地址，按页模式操作；写操作时，在铁电存储器FM22L16-55-TG的/WE上升沿数据被写入数据总线，下降沿数据保持；读操作时，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/OE低电平，铁电存储器FM22L16-55-TG驱动数据总线读出数据；若按高低字节读写操作时，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/UB为低电平时，高字节操作，使能铁电存储器FM22L16-55-TG的D8到D15高8位数据线，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/UB高电平时，铁电存储器的D8到D15高8位数据线高阻抗；当铁电存储器的/LB为低电平时，低字节操作：在读写时，使能铁电存储器FM22L16-55-TG的D0到D7低8位数据线，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/LB高电平时，铁电存储器FM22L16-55-TG的D0到D7低8位数据线高阻抗。睡眠模式操作时，铁电存储器FM22L16-55-TG的/ZZ低电平时，铁电存储器FM22L16-55-TG进入睡眠模式。
本发明完成了系统电压的掉电检测、时钟电路的电源切换，实现掉电时系统时间及系统数据的存储，在系统重新上电时，读取铁电存储器中的系统时间及系统数据，对系统进行状态恢复，保证系统数据的完整性。
一种微机系统掉电检测与数据存储电路完成了系统电压的掉电检测、时钟电路的电源切换，实现掉电时系统时间及系统数据的存储，在系统重新上电时，读取铁电存储器中的系统时间及系统数据，对系统进行状态恢复，保证系统数据的完整性。
Claims (1)
1.一种微机系统掉电检测与数据存储电路，包括：微处理器（3），其特征在于还包括：时钟电路（1）、掉电检测电路（2）和铁电存储器（4），其中，时钟电路（1），包括：时钟芯片DS1302、晶振、电容C1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4；掉电检测电路（2），包括：分压电阻R5、分压电阻R6和掉电检测芯片MAX693ESE；铁电存储器（4）型号为FM22L16-55-TG；时钟芯片DS1302的SCLK、I/O、/RST分别与微处理器（3）的SCLK、I/O、/RST连接，其中时钟芯片DS1302的SCLK与上拉电阻R2的一端连接，上拉电阻R2的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的I/O与上拉电阻R3的一端连接，上拉电阻R3的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的/RST与上拉电阻R4的一端连接，上拉电阻R4的另一端与系统电源VCC相连，时钟芯片DS1302的X1和X2分别与晶振两端连接，时钟芯片DS1302的VCC1与电容C1的正极连接，电容C1的负极与系统地GND连接，系统电源VCC与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端均与电容C1的正极和时钟芯片DS1302的VCC1连接，时钟芯片DS1302的GND与系统GND连接，时钟芯片DS1302的VCC2与系统电源VCC连接；掉电检测芯片MAX693ESE的VBAT与系统GND连接，掉电检测芯片MAX693ESE的Vout与系统工作电压VCC连接；分压电阻R5的一端均与掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI和分压电阻R6的一端连接，分压电阻R5的另一端与系统电源VCC连接，分压电阻R6的另一端与系统GND连接；掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输出端/PFO与微处理器（3）中断输入端口INT连接；铁电存储器（4）FM22L16-55-TG的18根地址线A0到A17分别与微处理器（3）的18根地址线A0到A17一一对应连接，铁电存储器（4）FM22L16-55-TG的16位数据线的低8位数据线D0到D7分别与微处理器（3）的D0到D7一一对应连接、铁电存储器（4）FM22L16-55-TG的16位数据线的高8位数据线D8到D15分别与微处理器（3）的D0到D7一一对应连接，铁电存储器（4）FM22L16-55-TG的片选信号/CE与微处理器（3）的/CS连接，铁电存储器（4）FM22L16-55-TG的写使能/WE、读使能/OE分别与微处理器（3）的写读控制信号/WE、/RD对应连接，铁电存储器（4）FM22L16-55-TG的高低字节选择/UB、/LB及睡眠模式选择/ZZ分别与微处理器（3）的三个I/O口对应连接；
掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI的输入电压是1.25V，由分压电阻R5、分压电阻R6对系统工作电压VCC分压，使比较检测电压输入端PFI输入电压为1.25V；在系统电源VCC下降过程中，当掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI输入为1.25V时，掉电检测芯片MAX693ESE的/PFO输出低电平，触发微处理器（3）中断，进行时间数据和系统数据存储操作，当掉电检测芯片MAX693ESE的比较检测电压输入端PFI输入大于1.25V时，掉电检测芯片MAX693ESE的/PFO输出拉高，不进行数据存储；
时钟芯片DS1302由时钟芯片DS1302的VCC1和VCC2两者中的较大者供电，当时钟芯片DS1302的VCC2的电压值大于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值0.2V时，时钟芯片DS1302的VCC2给时钟芯片DS1302供电，当时钟芯片DS1302的VCC2的电压值小于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值时，时钟芯片DS1302由时钟芯片DS1302的VCC1供电；当系统正常供电时，时钟芯片DS1302的VCC2等于系统电源VCC，由系统电源VCC为时钟芯片DS1302供电，同时系统电源VCC通过二极管D1给电容C1充电；当系统掉电时，时钟芯片DS1302的VCC2的电压值小于时钟芯片DS1302的VCC1的电压值，且时钟芯片DS1302的VCC1等于电容C1的端电压，由于二极管的反向截至特性，电容C1只给时钟芯片DS1302供电，保证时钟电路（1）在掉电状态下继续工作，维持系统时间的连续性；在系统掉电时，读取时钟芯片DS1302此时的系统时间，并保存在铁电存储器FM22L16-55-TG中；对时钟芯片DS1302进行读写操作，必须把时钟芯片DS1302的/RST置高电平，当时钟芯片DS1302的/RST为低电平，则终止所有的数据传送，并且该管脚为高阻抗状态；在时钟芯片DS1302的/RST保持低电平时，时钟芯片DS1302的SCLK也必须保持低电平；对时钟芯片DS1302进行读操作，时钟芯片DS1302的/RST为高电平，先在八个时钟周期的上升沿输入一个读地址/命令字节，紧跟八个时钟周期的下降沿，数据被读出，并且数据从Bit0位到Bit7位依次输出；对时钟芯片DS1302进行写操作，时钟芯片DS1302的/RST为高电平，先在八个时钟周期的上升沿输入一个写地址/命令字节，紧跟八个时钟周期的上升沿，数据被写入时钟芯片DS1302，并且数据从Bit0位开始到Bit7位依次写入；
当掉电检测电路（2）产生掉电中断触发信号时，微处理器（3）开始对铁电存储器FM22L16-55-TG进行写操作，把此时的系统时间和系统数据写入铁电存储器FM22L16-55-TG，保证系统数据的完整性；当系统重新上电时，微处理器（3）对铁电存储器FM22L16-55-TG进行读操作，对系统数据进行重新恢复；对铁电存储器FM22L16-55-TG进行读写操作时，铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE是低电平且铁电存储器FM22L16-55-TG的/ZZ是高电平，选择铁电存储器FM22L16-55-TG，并在铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE的下降沿地址被锁存；在铁电存储器FM22L16-55-TG的/CE是低电平时，改变铁电存储器FM22L16-55-TG的A0和A1地址，按页模式操作；写操作时，在铁电存储器FM22L16-55-TG的/WE上升沿数据被写入数据总线，下降沿数据保持；读操作时，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/OE低电平，铁电存储器FM22L16-55-TG驱动数据总线读出数据；当按高低字节读写操作，铁电存储器FM22L16-55-TG的/UB为低电平时，高字节操作，使能铁电存储器FM22L16-55-TG的D8到D15高8位数据线，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/UB高电平时，铁电存储器（4）的D8到D15高8位数据线高阻抗；当铁电存储器的/LB为低电平时，低字节操作：在读写时，使能铁电存储器FM22L16-55-TG的D0到D7低8位数据线，当铁电存储器FM22L16-55-TG的/LB高电平时，铁电存储器FM22L16-55-TG的D0到D7低8位数据线高阻抗；睡眠模式操作时，铁电存储器FM22L16-55-TG的/ZZ低电平时，铁电存储器FM22L16-55-TG进入睡眠模式。
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Application publication date: 20160203 |
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