AVR掉電保護電路設(shè)計圖剖析 —電路圖天天讀（221）

　　AVR自帶的BOD電路，作用是在電壓過低（低于設(shè)定值）時產(chǎn)生復(fù)位信號，防止CPU意外動作。對EEPROM的保護作用是當(dāng)電壓過低時保持RESET信號為低，防止CPU意外動作，錯誤修改了EEPROM的內(nèi)容而我們所理解的掉電檢測功能是指具有預(yù)測功能的可以進行軟件處理的功能。

　　例如，用戶想在電源掉電時把SRAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到EEPROM，可行的方法是外接一個在4.5V翻轉(zhuǎn)的電壓比較器 （VCC=5.0V，BOD=2.7V），輸出接到外部中斷引腳（或其他中斷），一但電壓低于4.5V，馬上觸發(fā)中斷，在中斷服務(wù)程序中把數(shù)據(jù)寫到 EEPROM中保護起來注意：寫一個字節(jié)的EEPROM時間長達8mS，所以不能寫入太多數(shù)據(jù)，電源濾波電容也要選大一些，將AVR的BOD設(shè)為2.7V，從4.5v到2.7這段時間寫EEPROM。

　　在圖中，外部9V電源通過7805穩(wěn)壓到5V，作為系統(tǒng)電源使用。而AVR的工作電源則是單獨提供的，由5v系統(tǒng)電源通過低壓差肖特基二極管1N5817后得到。IN5817的正向壓降為0.3v，因此，AVR的工作電壓為4.7v。電源監(jiān)控芯片IMP809-L的監(jiān)控電壓為4.63V，當(dāng)系統(tǒng)電源的電壓低于4.63V時，在R腳上產(chǎn)生由高電平到低電平的變化，使AVR進入INT0中斷。

　　該電路的工作原理為：首先通過配置AVR的熔絲位，設(shè)置BOD掉電檢測電壓門限為2.7V，并允許BOD檢測。因此，當(dāng)AVR的Vcc電壓掉到2.7v以下時，AVR就停止工作。電源監(jiān)控芯片IMP809-L檢測電壓門限為4.63v，用于檢測系統(tǒng)電源的電壓。當(dāng)系統(tǒng)電源大于4.63v 時，IMP809-L的R端輸出高電平，整個系統(tǒng)正常工作。當(dāng)系統(tǒng)電源的電壓跌到4.63v以下時，IMP809-L的R腳輸出低電平，作為AVR外部中斷INT0的申請。INT0設(shè)計為掉電處理中斷，其主要任務(wù)是備份系統(tǒng)運行的重要數(shù)據(jù)到EEPROM中。在提供AVR工作的電源系統(tǒng)中，大容量的電解電容C5作為儲能電容，一旦系統(tǒng)電源電壓下降，二極管1N5817截止，此時AVR可以靠C5 提供的電儲可以繼續(xù)工作一段時間。C5容量應(yīng)足夠大，在系統(tǒng)電源掉電過程中，IMP809-L的R端輸出低電平（下降到4.63v）時，要能夠保證維持 AVR的工作電壓Vcc從4.7v降到2.7V的時間超過300ms，使AVR有時間做緊急處理和備份數(shù)據(jù)。AVR寫EEPROM大約需要 50-100mA的電流，所以電容C5的值應(yīng)該在1000u～4700u，需要保存的數(shù)據(jù)越多，C5的容量應(yīng)該越大。

　　INT0是AVR優(yōu)先級最高的中斷，采用外部電平變化的下降沿觸發(fā)方式。一旦IMP809-L的R腳電平由正常的高電平變?yōu)榈碗娖綍r，將觸發(fā)INT0中斷，進入INT0掉電中斷服務(wù)程序。

　　在INT0掉電保護中斷服務(wù)程序中，應(yīng)按以下的步驟和過程處理：

　　緊急處理，關(guān)閉所有外部器件的工作，或?qū)⑼獠繝顟B(tài)設(shè)置到安全模式，如關(guān)閉馬達、開關(guān)等，保證系統(tǒng)不出事故；將AVR所有I/O設(shè)置為輸入方式，最大程度的減少AVR芯片對電源的消耗；循環(huán)檢測INT0引腳是否恢復(fù)高電平。如為高電平則轉(zhuǎn)到下一步E執(zhí)行；如果INT0電平一直為低，程序?qū)⒃诖搜h(huán)，直到完全停止運行（因為儲能電容C5的電壓低于2.7v后，AVR的BOD起作用，產(chǎn)生內(nèi)部復(fù)位，AVR停止運行程序）；再次檢測INT0引腳電平。為低電平時轉(zhuǎn)回D再次循環(huán)檢測；為高電平時繼續(xù)向下執(zhí)行（這種情況表示系統(tǒng)電源受到干擾或短時掉電，現(xiàn)已經(jīng)恢復(fù)正常）；恢復(fù)外部器件工作（此時盡管進入了掉電保護程序，但AVR在C5的維持下，一直正常工作，所有的數(shù)據(jù)并沒有破壞，可以繼續(xù)進行工作）；

　　編輯點評：在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)斷電保護的設(shè)計是一個比較難的問題，實現(xiàn)的方法和手段也有不同。這個設(shè)計主要是作為一個使用外部中斷的例子，讓讀者可以從中體會到如何合理和正確的使用外部中斷。

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