利用LM358电压比较器实现数据掉电的保护
在单片机系统中为了防止突然掉电而造成数据丢失，一般需要把重要的数据存储在eeprom中。由于eeprom擦写寿命有限，故不宜程序每执行一遍，对其擦除一次。本设计提出了一种以lm358为电压比较器，当检测到系统掉电时才对eeprom进行擦写的掉电保护系统，并设计了硬件电路，开发了相应的软件。利用该系统不仅实现了数据掉电的保护，而且延长了eeprom的使用寿命。
1.掉电保护简介
掉电数据保护是系统设备一个重要的功能。是指在掉电时，所有的数据将一直保存在磁盘上，直到重构完成后才删除。当此项设置为可用时，在重构过程中（非重建），这样如果在重构过程中发生掉电，将不会发生数据丢失的危险情况。指在正常供电电源掉电时，迅速用备用直流电源供电，以保证在一段时间内信息不会丢失，当主电源恢复供电时，又自动切换为主电源供电。
目前，掉电数据保护的方法主要有2种：
（1）加足够容量备用蓄电池，使系统掉电后继续工作;
（2）不加备用电池，把掉电时需要保护的数据存储在非易失性存储器中，如flash和eeprom。
第一种方法器件体积大、费用高并且蓄电池寿命短;第二种方法简单，但擦写器件的寿命有限。本文在第二种的基础上提出一种改进方法，即利用lm358作为电压比较器，当检测到系统掉电时才将数据写入eeprom中。该方法不仅实现了系统数据掉电的保护，而且延长了eeprom的寿命。
2.电路设计
图1 掉电保护电路原理图
如图1，通过调节r2，使系统正常供电时，ua》ub=3.5v，c端输出高电平;当系统掉电时，因二极管d1的隔离，使lm358得不到供电。由于电容c2和电感l的存在，电容c2和电感l1继续为单片机提供短暂时供电，并且因下拉电阻r5的存在，使得c端输出低电平。用于触发单片机int0中断。
根据stc12c5a60s2系列单片机资料，对eeprom写一个字节和擦除一个扇区所需的时间分别为55μs和21ms。正常模式下，典型功耗为2ma-7ma。5v单片机和3.3v单片机对eeprom进行操作的有效最低电压分别为umin=3.7v和umin=2.4v。
系统掉电后，等效电路模型为rlc串联回路。放电过程时电路的微分方程为：
根据r、l和c的参数值的不同，可分为欠阻尼振荡状态、临界阻尼状态、过阻尼状态。上面的方程可分为以下三种：
综上所述：当负载r一定时，选取合适的电容和电感（本文选取c 2 =6600uf/25v、l 1 =0.1h）。l 1 和c 2 的具体参数可通过试验测试得到。只要u c （t）从初始状态的u c （t）| t=0 衰减到u c （t）| t=t0 =u min 的时间大于维持触发中断对eeprom进行操作所需的时间t0就能满足系统正常工作的要求。
3.单片机软件设计
主程序和中断服务子程序流程图分别如下图2和图3所示。
图2 主程序
图3 中断服务子程序
与本设计有关的程序如下：
void main（void）
{
？？
byte_read（address）;
while（1）
{？？}
}
void int0_int（）interrupt 0
{
sector_erase（address）;
byte_program（address，date）;
delay（xx）; //延时，确保系统可靠
}
分析：系统掉电时，int0中断被触发，在中断服务子函数中对eeprom进行擦除和写的操作。
总结
该系统的实现，应用于二维运动控制平台。系统掉电时，x轴和y轴坐标以及其他参数被写入eeprom中。系统重新上电后，读取出存储在eeprom里x轴和y轴坐标及其他参数，工作平台以该位置为起点继续沿着原设定的位置运动。本文的核心就是基于lm358作为电压比较器，检测到系统掉电时才对eeprom进行擦写，避免了每执行一遍程序对eeprom进行擦除一次而造成其寿命短的问题。软、硬件结构设计简单，提高了系统的实用性。并且本文给出了典型的应用程序，具有良好的可移植性。加入循环语句可以把多个数据存eeprom或从eeprom里读出。
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1.掉电保护简介
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目前，掉电数据保护的方法主要有2种：
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2.电路设计
图1 掉电保护电路原理图
如图1，通过调节r2，使系统正常供电时，ua》ub=3.5v，c端输出高电平;当系统掉电时，因二极管d1的隔离，使lm358得不到供电。由于电容c2和电感l的存在，电容c2和电感l1继续为单片机提供短暂时供电，并且因下拉电阻r5的存在，使得c端输出低电平。用于触发单片机int0中断。
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系统掉电后，等效电路模型为rlc串联回路。放电过程时电路的微分方程为：
根据r、l和c的参数值的不同，可分为欠阻尼振荡状态、临界阻尼状态、过阻尼状态。上面的方程可分为以下三种：
综上所述：当负载r一定时，选取合适的电容和电感（本文选取c 2 =6600uf/25v、l 1 =0.1h）。l 1 和c 2 的具体参数可通过试验测试得到。只要u c （t）从初始状态的u c （t）| t=0 衰减到u c （t）| t=t0 =u min 的时间大于维持触发中断对eeprom进行操作所需的时间t0就能满足系统正常工作的要求。
3.单片机软件设计
主程序和中断服务子程序流程图分别如下图2和图3所示。
图2 主程序
图3 中断服务子程序
与本设计有关的程序如下：
void main（void）
{
？？
byte_read（address）;
while（1）
{？？}
}
void int0_int（）interrupt 0
{
sector_erase（address）;
byte_program（address，date）;
delay（xx）; //延时，确保系统可靠
}
分析：系统掉电时，int0中断被触发，在中断服务子函数中对eeprom进行擦除和写的操作。
总结
该系统的实现，应用于二维运动控制平台。系统掉电时，x轴和y轴坐标以及其他参数被写入eeprom中。系统重新上电后，读取出存储在eeprom里x轴和y轴坐标及其他参数，工作平台以该位置为起点继续沿着原设定的位置运动。本文的核心就是基于lm358作为电压比较器，检测到系统掉电时才对eeprom进行擦写，避免了每执行一遍程序对eeprom进行擦除一次而造成其寿命短的问题。软、硬件结构设计简单，提高了系统的实用性。并且本文给出了典型的应用程序，具有良好的可移植性。加入循环语句可以把多个数据存eeprom或从eeprom里读出。
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