Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

• Литиевая:литиевая батарея имеет 3,6 В напряжение на зажимах и соответственно большую емкость. Батареи этого типа также имеет довольно пологую характеристику разряда. Однако это свойство сочетается с относительно высокой стоимостью по сравнению с батареями других типов.

Рис. 6.7.Характеристика пропускной способности для различных типов батареи

Рис. 6.8.Характеристики разряда батареи

Это качественные характеристики. Детальные семейства характеристик с учетом раз рядного тока и температуры приводятся в литературе, предоставляемой изготовителями

Что точно представляет собой емкость батареи? Обратите внимание, что емкость измеряется в миллиампер-часах (мА-ч). Эта единица измерения сообщает всю историю. Если известен ток утечки батареи, может быть вычислен срок службы. Например, при напряжении 9 В, емкости 500 мА-ч и токе разряда 5 мА такая батарея должна обеспечивать питание в течение приблизительно 100 часов. Однако, емкость уменьшается при высоких токах разряда и низких рабочих температурах.

Вспомним, что питающее напряжение ( V DD ) для микропроцессора 68HC12 имеет довольно малый допуск, электрические характеристики для контроллера, показывают, что питающее напряжение должно поддерживаться в диапазоне 5В±10%. Чтобы поддерживать это, относительно постоянное напряжение при изменении условий, используется схема стабилизатора. Типичная схема стабилизатора — супервизор микропроцессора, показанный на рис. 6.9.

Рис. 6.9.Цепи супервизора для микропроцессора

Стабилизирующее устройство состоит из микросхемы стабилизатора, оборудованного помехоподавляющими конденсаторами на входах и на выводах. Микросхема стабилизатора обычно представляет собой устройство с тремя выводами: вход (I), выход (O) и общим выводом (C). Эти стабилизирующие устройства определяются выходным напряжением и номинальным током. Хорошим практическим решением является выбор регулятора, номинальный ток которого по крайней мере вдвое превышает максимальную токовую нагрузку. Полная линейка стабилизаторов представлена серией 78XX. Под обозначением XX здесь подразумевается номинальное значение выходного напряжения.

Например, на рис. 6.9 мы использовали микросхему стабилизатора 7805 (+5 В). В серию стабилизаторов 7805 входят приборы для широкого ряда номинальных токов. Стабилизаторы серии 79XX представляют собой ряд стабилизаторов отрицательных напряжений.

На входе и выходе используются сдвоенные конденсаторы: конденсаторы емкостью 0,1 мкФ для подавления высокочастотные помех и фильтровые конденсаторы с емкостью в диапазоне от 100 до 470 мкФ, для снижения выходных пульсаций.

Входное напряжение на схему стабилизатора можно подавать от источника постоянного напряжения или от батареи подходящего типа. При любом из этих вариантов, входное напряжение для стабилизатора должно обычно быть по крайней мере на 3 В больше, чем необходимое выходное напряжение стабилизатора.

В случае сбоя питания или разряда батареи, процессор необходимо перевести на резервное питание. Это легко сделать, используя схему управления микропроцессором.

Имеется много различных схем управления микропроцессором, производимых несколькими изготовителями. Приведем краткий обзор функций обеспечиваемых супервизором компании MAXIM.

Она выполняет следующие функции:

• Восстанавливает входное напряжение сброса в течение включения питания и при кратковременных провалах напряжения питания;

• Переключает на батарею резервного питания RAM CMOS, CMOS микропроцессора или другие маломощные логические схемы;

• Создает импульс сброса, если вспомогательный сторожевой таймер не переключается на определенном временном интервале;

• Использует пороговый детектор на 1,3 В для предупреждения сбоев питания, при низком напряжении батареи или подключении источника питания отличного от источника постоянного напряжения + 5В.

Типовая схема использования супервизора показана на рис. 6.9. Супервизор постоянно сравнивает напряжение на входе V СС с напряжением резервной батареи V BATT , и переключает на нее питание, когда напряжение на выходе V OUT становится меньше V BATT . Схема сравнения имеет гистерезис, позволяющий предотвратить многократные повторные переключения при близких значениях V СС и V BATT .

В состав супервизора входит также сторожевой таймер. Как уже упоминалось, микросхема 68HC12 имеет сторожевой таймер COP. Таймер супервизора совершенно подобен ему. Сторожевой таймер генерирует сигнал сброса, если сторожевой вход (WDI) не сбрасывается микропроцессором на интервале ожидания таймера. Подобно системе COP процессора 68HC12, пользователь должен встраивать в состав пользовательской программы команды, позволяющие регулярно создавать сигнал на входе WDI. Если программа становит «зависает», WDI не будет периодически сбрасываться, и на канале RESET супервизора появится сигнал сброса.

Проектировщик системы может использовать несколько методов, чтобы уменьшить потребляемую мощность встроенной системы управления:

• Рабочая частота: встроенный контроллер должен работать на самой низкой частоте, допустимой для специфического применения. Ключ CMOS потребляет мощность при переключении с одного логического уровня на другой. При более низких рабочих частотах количество переходов уменьшается, и, следовательно, уменьшается потребляемая мощность.

• Команды STOP и WAIT: система команд процессора 68HC12 содержит две команды STOP и WAIT, переводящие процессор в неактивное состояние, и позволяющие уменьшить потребляемую мощность. Например, когда микросхема B32 работает на частоте 8 МГц, ее выходной ток обычно составляет 45 мА. В режиме WAIT, ток, уменьшается до 5 мА а в режиме STOP — до 10 мкА. При выполнении обеих команд в стек 68HC12 помещается адрес возврата и содержание регистров ЦП. Команда STOP останавливает все таймеры системы, при выполнении же команды WAIT таймеры продолжают работать. Обе команды требуют выполнения операций прерывания или сброса для продолжения нормальной работы системы. Обратите внимание, что во многих применениях 68HC12 работает в режиме управляемых прерываний. То есть процессор инициализируется, а затем ждет события, вызывающего прерывание.