单片机片内大容量EEPROM的一种巧妙应用

2011-08-27 18:35:08来源: 互联网

引  言

  MCS-51单片机是目前国内应用最广泛的一种单片机型。全球各单片机生产厂商在MCS-51内核基础上,派生了大量的51内核系列单片机,极大地丰富了MCS-51的种群。其中STC公司推出了STC89系列单片机,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。早期的单片机控制系统,采用单片机加片外EEPROM配合,来存储一些需要预置的重要参数,并在数码管上显示出来。由于单片机控制的整流器要求实时性很强,而早期EEPROM的写周期在10 ms左右,因此运行参数的预置是在整流器待机的情况下进行的。而很多情况下需要在运行的同时记录数据,如用单片机控制的12脉波汽车电泳整流器要求在运行的同时实时记录重要数据,而且在掉电时不丢失。由于在12脉波整流器中运行的单片机程序,其周期必须小于1.67 ms(交流电网的1个周期是20 ms,除以12就是l_67 ms),这就要求实时记录的时间在1ms以下甚至更短(考虑到程序的执行时间)。经查阅资料发现,目前很多EEPROM达不到这个要求[1],即使时间最短的AT89S8252单片机片内。EEP-ROM的写周期也是2.5 ms。本文通过对EEPROM的巧妙应用,实现了整流器在线记录数据的功能。

  1  寻找符合要求的单片机

  设备使用的是Atmel公司的AT89C52(40DIP封装)单片机和EEPROM芯片2817A。要想在不改变原设备电路板的情况下完成要求的功能,就只能在兼容的MCS-51系列单片机中想办法。AT89S8252片内含有2 KB的EEPROM,经编程测试发现,它虽然能实时记录数据并且断电不丢失,但是在向片内EEPROM中记录1个数据时,能引起输出电压和电流的波动,不能满足实际运行的需要。其原因是AT89S8252单片机片内EEPROM的写周期为2.5 ms,超过了1.67 ms的程序的执行周期,从而影响了程序的正常运行。所以执行周期是解决问题的关键。

  由参考文献[2-3]知:STC89C51RC/RD+系列单片机片内含有EEPROM(Data Flash),读1个字节/编程1个字节/擦除1个扇区(512字节)的时间分别为10/μs/60μs/10 ms。编程1个字节的时间为60μs,远小于AT89S8252片内EEPROM 2.5 ms的编程时间,这为解决问题提供了思路。

  2问题的解决

  单片机STC89C55RD+(40DIP封装),其引脚、功能完全与AT89C52兼容,与MCS-51程序也兼容,片内含有20KB的Flash程序存储器,16KB的EEPROM数据存储器。把原用于AT89C52中的程序写到STC89C255RD+中,放到原设备上运行,可长期稳定地运行。经修改的在整流器中运行的单片机程序,实时记录一些数据到STC289C55RD+的EEPROM中,整流器可正常运行,但不能执行扇区擦除操作。执行扇区擦除操作将严重影响整流器的正常运行,引起输出电压和电流的很大波动。执行扇区擦除操作时,从示波器来看整流器的输出间断了20 ms,电压电流显示很大的波动。用示波器捕捉到了EEPROM写时的波形,输出波形暂停了20 ms,1个周波电压,电压波形如图1所示,不执行扇区擦除操作时的波形如图2所示。从图中可以看出,问题得到了很好的解决。
 

1.jpg

  究其原因,这与EEPROM的特点有关。STC89C5lRC/RD+系列单片机片内的EEPROM,与普通的EEPROM不同。普通的EEPROM有字节读/写功能,不需要擦除,在字节写的时候自动擦除。而STC89C51RC/RD+系列单片机片内的EEPROM,具有Flash的特性,只能在擦除了扇区后进行字节写,写过的字节中不能重复写,只有待扇区擦除后才能重新写,而且没有字节擦除功能,只能扇区擦除。
 

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  3  EEPROM(Data FIash)的巧妙应用

  基于以上EEPROM(Data Flash)不易擦除的特点,可以写后先不擦除。利用EEPROM(Data Flash)容易写、时间短(字节写只有60 μs)的特点,可以充分利用其写的功能。根据汽车电泳整流器的特点:每泳1辆汽车,整流器的输出电流就从0逐渐上升到最大电流,然后又逐渐回到0。从电流的变化可以准确地识别出电泳过的车的数量。每识别出1辆车,就在EEPROM(Data Flash)的1个字节中(起始地址为0000H)写入#01H(也可以是其他数,但不能为#OFFH),然后地址自动加1,等待识别出下一辆车。这样就通过EEPROM(Data Flash)字节地址的方式,间接记录了汽车电泳整流器电泳过的车辆总数,并可在数码管上显示出来。16 KB的EEPROM(Data Flash)可记录16 384辆车。待将计满时,可按擦除按钮擦除EEP-ROM(Data Flash)中的所有扇区,再重新计数。如按每10分钟电泳1辆车,1天工作16小时,可连续记录16 384/60/10×16)=170天。此种方法也可用于对电泳整流器连续工作时间的累计,如每10分钟记录1个数据,可连续记录16 384/(60/10)=2 730小时。

  整流器停机断电后,每次开机给单片机上电时,在初始化程序中,首先从地址#0000H读片内EEPROM的数据,如果数据不为#OFFH,地址自动加1,再读下一个字节,直到所读数据为#OFFH为止。此时EEPROM的地址指针数据,即为前面累加的电泳车辆数(或累计电泳工作时间),可在数码管上显示出来。整流器工作后,按前述
 

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  结语

  结合上产的实际情况,在不改变原设备电路板的情况下,通过使用MCS-51系列兼容单片机STC89C55RD+,巧妙利用其片内EEPROM,实现了在整流器运行的同时记录数据的功能,切掉点情况下不丢失数据。这种方法有效地提高了原设备的功能,给用户的使用到来了极大的方便,并且通过实验验证了此方法是可行的。


关键字:单片机

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0827/article_8362.html
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