專利名稱：微機(jī)存儲數(shù)據(jù)控制保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲器存儲數(shù)據(jù)控制保護(hù)裝置。
目前，單板微型計(jì)算機(jī)以Z80系列為例一般沒有隨機(jī)靜態(tài)內(nèi)存RAM的存儲保護(hù)，因此在遇到突然斷電及停電后，RAM中的數(shù)據(jù)會隨之丟失，有關(guān)程序及數(shù)據(jù)還需重新輸入，給應(yīng)用帶來不便甚至造成損失。如采用配專用電源的方法則費(fèi)用太高，維護(hù)也很不便。目前雖然一些具有先進(jìn)水平的微機(jī)控制設(shè)備具備內(nèi)存保護(hù)功能，但其內(nèi)存僅限于使用CMOS存儲器電路且系統(tǒng)造價(jià)昂貴。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的是提供一種具有停電斷點(diǎn)自動保護(hù)適用于各種MOS存儲器電路并且具有成本低廉、耗電少、便于改裝制造等特點(diǎn)，尤其是解決了單板微機(jī)的存儲保護(hù)問題，極大地方便了微機(jī)應(yīng)用的新型微機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)控制保護(hù)裝置。
本實(shí)用新型使用了一塊555集成電路并與其它外圍電路元件相配合，完成電源電壓的降低比較及控制觸發(fā)輸出。555的置位端S連接電位器W的滑動端，用以接收電源電壓的變化。
555的電壓控制端Vc則接于R4與LED1、LED2串連后分壓的中點(diǎn)，由于發(fā)光二極管的特性作用，在其導(dǎo)通狀態(tài)當(dāng)電源電壓在某一范圍波動時，串連的兩發(fā)光二極管端電壓近似不變。這就保證了基準(zhǔn)控制電壓的輸入值基本不變，同時發(fā)光管又作為工作指示使用。由于555的Vc端受LED1、LED2的鉗位作用，其與置位端S的相對輸入變化通過555集成電路實(shí)現(xiàn)比較并控制輸出變化。C與LED1、LED2的并聯(lián)可使Vc電位更加穩(wěn)定，并且保證在微機(jī)初始通電時Vc的電位可靠的低于S，以保證555的輸出控制信號不影響微機(jī)正常啟動工作。
在微機(jī)系統(tǒng)正常工作情況下，555的輸出端Q呈低電位，T1被截止，因而對微機(jī)不發(fā)生任何影響。同理，由于555的放電端Q′呈導(dǎo)通狀態(tài)，T2的基極與地相接，亦被截止，對微機(jī)無影響。
本實(shí)用新型由于將后備電池充放電電路與電壓比較觸發(fā)控制電路相配合，各保護(hù)動作全部自動完成，并且其起始保護(hù)電壓的數(shù)值可以由W進(jìn)行調(diào)節(jié)，極大地方便了實(shí)際應(yīng)用。


圖1為本實(shí)用新型的組成框圖。其中①為微機(jī)內(nèi)存RAM，②為后備電池，③為后備電池自動充放電電路，④為微機(jī)電源，⑤為電壓比較控制電路，⑥為發(fā)不可屏蔽中斷電路，⑦為強(qiáng)復(fù)位及延時電路，⑧為微機(jī)中央處理器CPU。
圖2為本實(shí)用新型最佳實(shí)施方案電路圖。該電路包括電壓比較觸發(fā)控制部分，由W及發(fā)光二極管LED1、LED2、電解電容C、電阻R4及555集成電路組成；還包括發(fā)不可屏蔽中斷部分，由R2、T2組成；還包括強(qiáng)復(fù)位電路部分，由R1、T1組成；還包括由二極管D1、D2、發(fā)光二極管LED4、三極管T3、電阻R5組成的后備電池自動充放電電路部分及后備電池電源E。圖2中虛線框內(nèi)為TP－801A單板微機(jī)原電路，其中CPU與RAM的三條連線AB、CB、DB分別表示地址、控制、數(shù)據(jù)三總線。
該電路的工作是這樣的在微機(jī)的電源初始接通的瞬時，電壓比較觸發(fā)控制電路中由于C的作用，使555的Vc電位可靠地低于S電位，使發(fā)屏蔽中斷電路及強(qiáng)復(fù)位電路處于嚴(yán)格截止?fàn)顟B(tài)，可靠保證微機(jī)正常初始化工作。在后備電池充放電電路部分，由于正5伏電源已通過D1加到受保護(hù)RAM芯片，此電壓高于后備電池供電電壓，則后備電池由通過D2放電轉(zhuǎn)為通過T3充電。由于LED4的鉗位作用，保證了AB兩端電位差為1.7伏。在充電過程中電池電壓會不斷上升，當(dāng)其達(dá)到1.5伏時，此值與T3基射極0.2伏疊加達(dá)到鉗位值1.7伏。此時電池電壓不能繼續(xù)升高，防止了后備電池的過充電。
當(dāng)微機(jī)電源突然斷電的瞬時，電源電壓會迅速逐步下降，經(jīng)W分壓輸入555集成電路S端的電壓會隨之下降，當(dāng)此電壓值低于555電壓控制端Vc(Vc相對穩(wěn)定)的一半時，555輸出翻轉(zhuǎn)。放電端Q′截止，輸出端Q呈高電位。由于Q的高電位通過R2加到T2的基極使T2導(dǎo)通，T2集電極強(qiáng)行將CPU的NMI端拉入低電位，強(qiáng)迫CPU首先進(jìn)行斷點(diǎn)保護(hù)處理。在此同時，由于Q′輸出截止，T1由R1提供正偏而導(dǎo)通，將原微機(jī)的強(qiáng)復(fù)位鍵非地端接地，但由于原微機(jī)(Z80系列為例)電路中已分別存在一放電電容和電阻，強(qiáng)制復(fù)位信號要延持一段時間才能對CPU起控，此段時間已足夠CPU進(jìn)行中斷處理，保護(hù)好斷點(diǎn)。
強(qiáng)制復(fù)位信號RESET的開始起控，迫使CPU將數(shù)據(jù)總線及地址總線置于高阻狀態(tài)并且所有控制信號無效，保持此狀態(tài)一直持續(xù)到電源電壓低至無力控制為止。由于電源電壓已經(jīng)低至CPU無力控制，而此值已不足以使存儲電路的門電路開通，因而原存儲狀態(tài)被封鎖在內(nèi)，數(shù)據(jù)被保存。當(dāng)電源電壓降低到低于后備電源電壓，后備電池開始通過D2對受保護(hù)的RAM供電，并一直持續(xù)到恢復(fù)微機(jī)供電止。
實(shí)際應(yīng)用在斷電瞬時可以觀察到LED3會閃亮一下，它指示了電路的正常工作情況，說明發(fā)不可屏蔽中斷電路起控。
圖2電路中各元件選取及調(diào)整原則如下
(1)555集成電路可以選單時基集成塊，如NE555、μA555及國產(chǎn)5G1555等555系列產(chǎn)品。
(2)電路中所用發(fā)光二極管均采用紅色發(fā)光二極管，這樣能夠保證每個管子在導(dǎo)通情況下壓降均為1.7伏左右。
(3) 二極管D1選擇1N4001或其系列產(chǎn)品；D2選擇中小功率整流鍺管，也可用低頻鍺三極管的一個PN結(jié)代替。
(4)電位器W選擇10KΩ微型電位器或10KΩ微調(diào)電阻，其滑動端電位可以通過實(shí)際需要來調(diào)定。一般情況應(yīng)使電位器滑動端電位略高于555電壓控制端Vc的一半。如Vc為3.4伏，W的滑動端電位可以是1.8伏左右。其值比Vc的半值高差越小起控靈敏度越高，否則靈敏度越低，使用中還應(yīng)注意，靈敏度太高易影響微機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定?；瑒佣穗娢淮_定后，也可換用固定電阻。
(5) 晶體三極管T1、T2選用普通高頻小功率硅管，要求T2的放大倍數(shù)大于100；T3選擇PNP型低頻中小功率鍺管。
(6) 電阻R5的確定，由于其為T3提供基極偏流并限制后備電池充電電流，據(jù)計(jì)算及實(shí)際調(diào)整取2KΩ為宜。
(7) 后備電池一般選1號電池1節(jié)，視存儲器情況而定。當(dāng)實(shí)際應(yīng)用1.5伏電壓已無力保護(hù)受保護(hù)的內(nèi)存數(shù)據(jù)時，可將后備電源電池改為兩節(jié)串連使用。但由于后備電池電壓的提高，在對非CMOS存儲器進(jìn)行斷電保護(hù)供電時電池電流有明顯增大。此時由于后備電池電壓的提高，LED4應(yīng)改用兩只紅色發(fā)光二極管串連使用，同時R5也應(yīng)減小為1KΩ。
在實(shí)際實(shí)施此實(shí)用新型中還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)1.由于微機(jī)中內(nèi)存RAM往往較大，在采用非CMOS存儲器RAM芯片使用后備電池同時對其供電，電能消耗較大。為此在實(shí)際應(yīng)用中可以僅將具有數(shù)據(jù)保存價(jià)值的幾塊RAM芯片單獨(dú)進(jìn)行后備電池供電，此時要注意將微機(jī)正5伏電源經(jīng)D1后接到受保護(hù)RAM芯片的Vcc端。
2.在受保護(hù)的RAM芯片中，其型號要求必須一致，生產(chǎn)廠家也需要完全相同。這樣存儲電路參數(shù)一致消耗電能均勻，保護(hù)效果也好。
本實(shí)用新型可以對現(xiàn)有單板微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改裝，也可以直接用于微機(jī)上加以生產(chǎn)。其保護(hù)效果好，成本低廉，簡易可靠，可明顯提高微機(jī)的性能價(jià)格比。
權(quán)利要求1.一種由二級管D1、D2、發(fā)光二極管LED4及三極管T3、電阻R5與電池E組成自動保護(hù)電源部分，由555集成電路、發(fā)光二級管LED1、LED2、電位器W、電阻R1、R2、R4、電容C組成的電壓降低比較及控制觸發(fā)部分，通過發(fā)不可屏蔽中斷T1、R1電路部分與強(qiáng)復(fù)位T2、R2電路部分組成微機(jī)存儲保護(hù)裝置，其特征是電位器W的可調(diào)端與555集成電路的置位端S相接并且電位可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是LED1與LED2串接后與C并聯(lián)并與555的電壓控制端Vc相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是T1的基極與555的放電端Q′相接并經(jīng)R1與電源正極相連，T1的集電極直接連接微機(jī)強(qiáng)復(fù)位按鍵的非地端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是T2的基極經(jīng)R2與555的輸出端Q相接，T2的集電極直接連接CPU的不可屏蔽中斷輸入端NMI
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是T3的基極與LED4負(fù)極相接并通過R5接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是D2的正極接地，負(fù)極連接T3的發(fā)射極并與后備電池的負(fù)極相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是LED1、LED2、LED3、LED4均采用紅色發(fā)光二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是采用555時基電路作為電壓比較及輸出電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是T1、T2采用NPN型高頻小功率硅管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是T3采用PNP型低頻小功率鍺管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲保護(hù)裝置，其特征是D2采用小功率整流鍺管。
專利摘要本實(shí)用新型是由隨機(jī)靜態(tài)存儲器RAM①、后備供電電池②、后備供電電池充放電電路③組成基本存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)維持電路。當(dāng)因斷電造成微機(jī)電源電壓下降時，則電源④的電壓變化通過電路⑤檢出并產(chǎn)生觸發(fā)信號。此信號分兩路輸出，一路由⑥立即向CPU⑧發(fā)出不可屏蔽中斷信號，使CPU首先進(jìn)行中斷處理；另一路則經(jīng)⑦延時將CPU強(qiáng)復(fù)位輸入端電位拉低，強(qiáng)迫CPU將數(shù)據(jù)總線及地址總線掛起，從而保護(hù)RAM已有數(shù)據(jù)不被破壞。
文檔編號G06F12/16GK2031126SQ87216900
公開日1989年1月18日 申請日期1987年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月26日
發(fā)明者牟耀東 申請人:牟耀東