單片機(jī)片內(nèi)大容量EEPROM的一種巧妙應(yīng)用

引 言

　　MCS-51單片機(jī)是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種單片機(jī)型。全球各單片機(jī)生產(chǎn)廠商在MCS-51內(nèi)核基礎(chǔ)上，派生了大量的51內(nèi)核系列單片機(jī)，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(jī)，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(jī)控制系統(tǒng)，采用單片機(jī)加片外EEPROM配合，來存儲一些需要預(yù)置的重要參數(shù)，并在數(shù)碼管上顯示出來。由于單片機(jī)控制的整流器要求實(shí)時性很強(qiáng)，而早期EEPROM的寫周期在10 ms左右，因此運(yùn)行參數(shù)的預(yù)置是在整流器待機(jī)的情況下進(jìn)行的。而很多情況下需要在運(yùn)行的同時記錄數(shù)據(jù)，如用單片機(jī)控制的12脈波汽車電泳整流器要求在運(yùn)行的同時實(shí)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(yùn)行的單片機(jī)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(shí)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(dá)不到這個要求[1]，即使時間最短的AT89S8252單片機(jī)片內(nèi)。EEP-ROM的寫周期也是2．5 ms。本文通過對EEPROM的巧妙應(yīng)用，實(shí)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(jī)

　　設(shè)備使用的是Atmel公司的AT89C52(40DIP封裝)單片機(jī)和EEPROM芯片2817A。要想在不改變原設(shè)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(jī)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(shí)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(shí)際運(yùn)行的需要。其原因是AT89S8252單片機(jī)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(yùn)行。所以執(zhí)行周期是解決問題的關(guān)鍵。

　　由參考文獻(xiàn)[2-3]知：STC89C51RC／RD+系列單片機(jī)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(yuǎn)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(jī)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(shè)備上運(yùn)行，可長期穩(wěn)定地運(yùn)行。經(jīng)修改的在整流器中運(yùn)行的單片機(jī)程序，實(shí)時記錄一些數(shù)據(jù)到STC289C55RD+的EEPROM中，整流器可正常運(yùn)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(yán)重影響整流器的正常運(yùn)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。

　　究其原因，這與EEPROM的特點(diǎn)有關(guān)。STC89C5lRC／RD+系列單片機(jī)片內(nèi)的EEPROM，與普通的EEPROM不同。普通的EEPROM有字節(jié)讀／寫功能，不需要擦除，在字節(jié)寫的時候自動擦除。而STC89C51RC／RD+系列單片機(jī)片內(nèi)的EEPROM，具有Flash的特性，只能在擦除了扇區(qū)后進(jìn)行字節(jié)寫，寫過的字節(jié)中不能重復(fù)寫，只有待扇區(qū)擦除后才能重新寫，而且沒有字節(jié)擦除功能，只能扇區(qū)擦除。

　　3 EEPROM(Data FIash)的巧妙應(yīng)用

　　基于以上EEPROM(Data Flash)不易擦除的特點(diǎn)，可以寫后先不擦除。利用EEPROM(Data Flash)容易寫、時間短(字節(jié)寫只有60 μs)的特點(diǎn)，可以充分利用其寫的功能。根據(jù)汽車電泳整流器的特點(diǎn)：每泳1輛汽車，整流器的輸出電流就從0逐漸上升到最大電流，然后又逐漸回到0。從電流的變化可以準(zhǔn)確地識別出電泳過的車的數(shù)量。每識別出1輛車，就在EEPROM(Data Flash)的1個字節(jié)中(起始地址為0000H)寫入#01H(也可以是其他數(shù)，但不能為#OFFH)，然后地址自動加1，等待識別出下一輛車。這樣就通過EEPROM(Data Flash)字節(jié)地址的方式，間接記錄了汽車電泳整流器電泳過的車輛總數(shù)，并可在數(shù)碼管上顯示出來。16 KB的EEPROM(Data Flash)可記錄16 384輛車。待將計滿時，可按擦除按鈕擦除EEP-ROM(Data Flash)中的所有扇區(qū)，再重新計數(shù)。如按每10分鐘電泳1輛車，1天工作16小時，可連續(xù)記錄16 384／60／10×16)=170天。此種方法也可用于對電泳整流器連續(xù)工作時間的累計，如每10分鐘記錄1個數(shù)據(jù)，可連續(xù)記錄16 384／(60／10)=2 730小時。

　　整流器停機(jī)斷電后，每次開機(jī)給單片機(jī)上電時，在初始化程序中，首先從地址#0000H讀片內(nèi)EEPROM的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)不為#OFFH，地址自動加1，再讀下一個字節(jié)，直到所讀數(shù)據(jù)為#OFFH為止。此時EEPROM的地址指針數(shù)據(jù)，即為前面累加的電泳車輛數(shù)(或累計電泳工作時間)，可在數(shù)碼管上顯示出來。整流器工作后，按前述

　　結(jié)語

　　結(jié)合上產(chǎn)的實(shí)際情況，在不改變原設(shè)備電路板的情況下，通過使用MCS-51系列兼容單片機(jī)STC89C55RD+，巧妙利用其片內(nèi)EEPROM，實(shí)現(xiàn)了在整流器運(yùn)行的同時記錄數(shù)據(jù)的功能，切掉點(diǎn)情況下不丟失數(shù)據(jù)。這種方法有效地提高了原設(shè)備的功能，給用戶的使用到來了極大的方便，并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此方法是可行的。