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近年來，各種低功耗單片機在各類儀表中得到了廣泛應用，特別是89C51/2單片機以其優良的性能、低廉的價格和標準的降低功耗特性以及片內存儲器的快速可擦寫性等贏得了廣大用戶。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用電瓶。一般專用電瓶電壓為12V(或12V 串聯組成) ，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直流電壓變為5V ；以TL7705AC為中心組成抗干擾電路，要求當電源發生瞬態欠壓、瞬間脈沖干擾及電源掉電時，使單片機進入掉電模式下運行。 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公司生產的單片開關型DC-DC電壓變換電路MAX系列中的降壓型產品，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內部含有一個峰值開關電流為375mA 的MOS場效應管、一個+1. 31V 的基準電壓源和一個65kHz的自激振蕩器和誤差比較器，因此在使用時只要外接儲能電感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降壓型直流電源變換器。 MAX638還有一個低電源電壓檢測電路，通過電阻R1 、R2 對輸入電源分壓后提供一個檢測電壓。當輸入電壓低至Vmin時，MAX638的第2腳輸出一個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，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單片機進入掉電模式運行時,片內振蕩器停止工作，各種活動立刻停止，只有片內RAM 保持原有數據。利用這一特性,可方便實現電源抗干擾。如圖1 所示，二極管D2 、D3 及電池B 實現主電源掉電時備用電源的切換。當主電源正常時，D2導通，D3截止，Vout經D2后供電；當主電源掉電時，D3導通，D2截止，單片機由電池B 經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，TL7705AC的第5 腳輸出低電平，向單片機請求中斷，通過中斷服務程序可使單片機進入掉電模式下運行。為了保證單片機有足夠的時間處理電源干擾，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1. 5 kΩ的電位器P，根據中斷服務程序的長度確定適當的阻值，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,因此當發生電源干擾時，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，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 該電源是筆者在實踐教學環節中為學生野外實習而設計的,反復實驗表明，該電源達到了較理想的設計要求，且具有如下特點： (1) 工作可靠、體積小、結構簡單、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，對較小的瞬態欠壓、瞬態脈沖干擾可有效抑制；對較大的干擾，可使單片機進入掉電模式下運行。 (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。 |
