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(chǔ)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(shí)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(shí)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(shí)實(shí)時(shí)記錄重要數(shù)據(jù),而且在掉電時(shí)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(gè)周期是20 ms,除以12就是l_67 ms),這就要求實(shí)時(shí)記錄的時(shí)間在1ms以下甚至更短(考慮到程序的執(zhí)行時(shí)間)。經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn),目前很多EEPROM達(dá)不到這個(gè)要求[1],即使時(shí)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(shí)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(gè)數(shù)據(jù)時(shí),能引起輸出電壓和電流的波動(dòng),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(gè)字節(jié)/編程1個(gè)字節(jié)/擦除1個(gè)扇區(qū)(512字節(jié))的時(shí)間分別為10/μs/60μs/10 ms。編程1個(gè)字節(jié)的時(shí)間為60μs,遠(yuǎn)小于AT89S8252片內(nèi)EEPROM 2.5 ms的編程時(shí)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(chǔ)器,16KB的EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)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(dòng)。執(zhí)行扇區(qū)擦除操作時(shí),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(dòng)。用示波器捕捉到了EEPROM寫時(shí)的波形,輸出波形暫停了20 ms,1個(gè)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(shí)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(shí)候自動(dòng)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(shí)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(gè)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(dòng)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(jì)滿時(shí),可按擦除按鈕擦除EEP-ROM(Data Flash)中的所有扇區(qū),再重新計(jì)數(shù)。如按每10分鐘電泳1輛車,1天工作16小時(shí),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(shí)間的累計(jì),如每10分鐘記錄1個(gè)數(shù)據(jù),可連續(xù)記錄16 384/(60/10)=2 730小時(shí)。
整流器停機(jī)斷電后,每次開機(jī)給單片機(jī)上電時(shí),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(dòng)加1,再讀下一個(gè)字節(jié),直到所讀數(shù)據(jù)為#OFFH為止。此時(shí)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(jì)電泳工作時(shí)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(shí)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。