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近年來(lái)，各種低功耗單片機在各類(lèi)儀表中得到了廣泛應用，特別是89C51/2單片機以其優(yōu)良的性能、低廉的價(jià)格和標準的降低功耗特性以及片內存儲器的快速可擦寫(xiě)性等贏(yíng)得了廣大用戶(hù)。但各種測試儀表常常要求能方便地攜帶使用，因此儀表電源常采用專(zhuān)用電瓶。一般專(zhuān)用電瓶電壓為12V(或12V 串聯(lián)組成) ，而以89C51/2單片機組成的應用系統其電源電壓Vcc要求在5×(1±0.1)V 范圍內，有些儀表使用環(huán)境常常較惡劣，干擾因素較多。因此，要使單片機系統可靠工作，一套抗干擾能力強的供電電路顯得十分重要。 1 抗干擾電源電路設計與分析 抗干擾電源電路由兩部分組成，如圖1 所示。以MAX638 為中心組成直流降壓電路,要求將12V直流電壓變?yōu)?V ；以TL7705AC為中心組成抗干擾電路，要求當電源發(fā)生瞬態(tài)欠壓、瞬間脈沖干擾及電源掉電時(shí)，使單片機進(jìn)入掉電模式下運行。 圖1 抗干擾電源電路原理圖 1. 1 直流降壓電路 MAX638是美國MAXIM公司生產(chǎn)的單片開(kāi)關(guān)型DC-DC電壓變換電路MAX系列中的降壓型產(chǎn)品，本身的工作電流僅為0.135mA，其輸出電壓為5V，而輸入電壓可以是5 V～16. 5V 。由于MAX638內部含有一個(gè)峰值開(kāi)關(guān)電流為375mA 的MOS場(chǎng)效應管、一個(gè)+1. 31V 的基準電壓源和一個(gè)65kHz的自激振蕩器和誤差比較器，因此在使用時(shí)只要外接儲能電感L(本系統選用220μH) 和輸出電容C (本系統選用100μF) 以及續流二極管就可組成一個(gè)降壓型直流電源變換器。 MAX638還有一個(gè)低電源電壓檢測電路，通過(guò)電阻R1 、R2 對輸入電源分壓后提供一個(gè)檢測電壓。當輸入電壓低至Vmin時(shí)，MAX638的第2腳輸出一個(gè)低電平欠壓報警信號。改變R1的阻值以改變Vmin的大小。由于可接受的輸入電壓的范圍較寬，因此當干擾造成輸入電壓不低于5V時(shí)，單片機應用系統照樣能正常工作。 1. 2 抗干擾電路 89C51/2單片機有兩種節電運行模式：待機運行模式和掉電運行模式。89C51/2單片機進(jìn)入掉電模式運行時(shí),片內振蕩器停止工作，各種活動(dòng)立刻停止，只有片內RAM 保持原有數據。利用這一特性,可方便實(shí)現電源抗干擾。如圖1 所示，二極管D2 、D3 及電池B 實(shí)現主電源掉電時(shí)備用電源的切換。當主電源正常時(shí)，D2導通，D3截止，Vout經(jīng)D2后供電；當主電源掉電時(shí)，D3導通，D2截止，單片機由電池B 經(jīng)D3后供電。TL7705AC為電壓監視器，其檢測標準值為4. 55V，當主電源因故降至4. 55V時(shí)，TL7705AC的第5 腳輸出低電平，向單片機請求中斷，通過(guò)中斷服務(wù)程序可使單片機進(jìn)入掉電模式下運行。為了保證單片機有足夠的時(shí)間處理電源干擾，TL7705AC的檢測電壓應稍大于4. 55 V，為此可在TL7705AC 的電壓檢測端與主電源間串入一個(gè)1. 5 kΩ的電位器P，根據中斷服務(wù)程序的長(cháng)度確定適當的阻值，即可得到對應的檢測電壓。TL7705AC的檢測靈敏度較高，能在500ns內檢測出主電源異常壓降，因此對微秒級的干擾脈沖或欠壓也可捕捉，完全能滿(mǎn)足單片機抗干擾電源的要求。 2 電源干擾的處理 電源干擾易引起單片機系統的混亂,因此當發(fā)生電源干擾時(shí)，其最佳解決方案是響應中斷請求，使計算機系統轉入掉電模式下運行，待干擾消除后,再恢復現場(chǎng)，轉入正常模式下運行。 退出掉電模式有以下解決辦法,即硬件復位或上電復位或手動(dòng)復位。圖1中，復位電路由R3 、R4 、C2及按鈕Ks組成。具體解決步驟如圖2 、圖3所示，圖2為電位干擾的處理流程圖，圖3為復位程序框圖。 圖2 電源干擾的處理 圖3 復位程序框圖 3 結束語(yǔ) 該電源是筆者在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節中為學(xué)生野外實(shí)習而設計的,反復實(shí)驗表明，該電源達到了較理想的設計要求，且具有如下特點(diǎn)： (1) 工作可靠、體積小、結構簡(jiǎn)單、輸出電壓穩定(其精確度可達±0. 001V) 、轉換效率高。 (2) 抗干擾能力強，對較小的瞬態(tài)欠壓、瞬態(tài)脈沖干擾可有效抑制；對較大的干擾，可使單片機進(jìn)入掉電模式下運行。 (3) 有一定的通用性，由于87C51 、80C51與89C51/2性能相近，因此該電源也可適合于87C51 、80C51等低功耗型單片機。 |
