|
引言 MCS- 51單片機是目前國內應用最廣泛的一種單片機型。全球各單片機生產廠商在MCS-51內核基礎上，派生了大量的51內核系列單片機，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，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。早期的單片機控制系統，采用單片機加片外EEPROM配合，來存儲一些需要預置的重要參數，并在數碼管上顯示出來。由于單片機控制的整流器要求實時性很強，而早期EEPROM的寫周期在10 ms左右，因此運行參數的預置是在整流器待機的情況下進行的。而很多情況下需要在運行的同時記錄數據，如用單片機控制的12脈波汽車電泳整流器要求在運行的同時實時記錄重要數據，而且在掉電時不丟失。由于在12脈波整流器中運行的單片機程序，其周期必須小于1．67 ms(交流電網的1個周期是20 ms，除以12就是l_67 ms)，這就要求實時記錄的時間在1ms以下甚至更短(考慮到程序的執行時間)。經查閱資料發現，目前很多EEPROM達不到這個要求[1]，即使時間最短的AT89S8252單片機片內。EEP-ROM的寫周期也是2．5 ms。本文通過對EEPROM的巧妙應用，實現了整流器在線記錄數據的功能。 1 尋找符合要求的單片機 設備使用的是Atmel公司的AT89C52(40DIP封裝)單片機和EEPROM芯片2817A。要想在不改變原設備電路板的情況下完成要求的功能，就只能在兼容的MCS-51系列單片機中想辦法。AT89S8252片內含有2 KB的EEPROM，經編程測試發現，它雖然能實時記錄數據并且斷電不丟失，但是在向片內EEPROM中記錄1個數據時，能引起輸出電壓和電流的波動，不能滿足實際運行的需要。其原因是AT89S8252單片機片內EEPROM的寫周期為2．5 ms，超過了1．67 ms的程序的執行周期，從而影響了程序的正常運行。所以執行周期是解決問題的關鍵。 由參考文獻[2-3] 知：STC89C51RC／RD+系列單片機片內含有EEPROM(Data Flash)，讀1個字節／編程1個字節／擦除1個扇區(512字節)的時間分別為10／μs／60μs／10 ms。編程1個字節的時間為60μs，遠小于AT89S8252片內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，片內含有20KB的Flash程序存儲器，16KB的EEPROM數據存儲器。把原用于AT89C52中的程序寫到STC89C255RD+中，放到原設備上運行，可長期穩定地運行。經修改的在整流器中運行的單片機程序，實時記錄一些數據到STC289C55RD+的EEPROM中，整流器可正常運行，但不能執行扇區擦除操作。執行扇區擦除操作將嚴重影響整流器的正常運行，引起輸出電壓和電流的很大波動。執行扇區擦除操作時，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，不執行扇區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的特點有關。STC89C5lRC／RD+系列單片機片內的EEPROM，與普通的EEPROM不同。普通的EEPROM有字節讀／寫功能，不需要擦除，在字節寫的時候自動擦除。而 STC89C51RC／RD+系列單片機片內的EEPROM，具有Flash的特性，只能在擦除了扇區后進行字節寫，寫過的字節中不能重復寫，只有待扇區擦除后才能重新寫，而且沒有字節擦除功能，只能扇區擦除。 3 EEPROM(Data FIash)的巧妙應用 基于以上EEPROM(Data Flash)不易擦除的特點，可以寫后先不擦除。利用EEPROM(Data Flash)容易寫、時間短(字節寫只有60 μs)的特點，可以充分利用其寫的功能。根據汽車電泳整流器的特點：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確地識別出電泳過的車的數量。每識別出1輛車，就在EEPROM(Data Flash)的1個字節中(起始地址為0000H)寫入#01H(也可以是其他數，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，并可在數碼管上顯示出來。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，再重新計數。如按每10分鐘電泳1輛車，1天工作16小時，可連續記錄16 384／60／10×16)=170天。此種方法也可用于對電泳整流器連續工作時間的累計，如每10分鐘記錄1個數據，可連續記錄16 384／(60／10)=2 730小時。 整流器停機斷電后，每次開機給單片機上電時，在初始化程序中，首先從地址#0000H讀片內 EEPROM的數據，如果數據不為#OFFH，地址自動加1，再讀下一個字節，直到所讀數據為#OFFH為止。此時EEPROM的地址指針數據，即為前面累加的電泳車輛數(或累計電泳工作時間)，可在數碼管上顯示出來。整流器工作后，按前述
結語 結合上產的實際情況，在不改變原設備電路板的情況下，通過使用 MCS-51系列兼容單片機STC89C55RD+，巧妙利用其片內EEPROM，實現了在整流器運行的同時記錄數據的功能，切掉點情況下不丟失數據。這種方法有效地提高了原設備的功能，給用戶的使用到來了極大的方便，并且通過實驗驗證了此方法是可行的。 參考文獻 1. AT89S8252用戶手冊 2. 鄔偉奇 STC89 系列高性能單片機及其應用 [期刊論文] -微計算機信息2004(7) 3. 宏晶科技 STC89C51RC/RD+系列單片機用戶手冊 2006 4. 帶有鐵電隨機存取存儲器的高精度實時時鐘所具備的優勢 [期刊論文] -國外電子元器件2007(10) 作者：保定萊特整流器制造有限公司 張志忠 華北電力大學 侯紀勇 秦皇島首鋼板材有限公司 崔娜 來源：單片機與嵌入式系統應用 2009 (4) |
