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用MAX813L设计单片机看门狗与电源监控电路 中国船舶科学研究中心张良 摘要介绍微处理器监控芯片MAX813L的性能特点;结合实例分析其在单片机系统中的应用。 关键词MAX813L看门狗电源监控单片机 前言 在单片机的工作现场,存在着各种各样的干扰源。这些干扰源很可能引起程序跑飞,造成死机或程序的非正常运行,如不及时恢复,容易造成损失。看门狗就是在程序跑飞或死机时,对系统进行重新置位或者复位,以使系统恢复正常运行的一种专用电路。现在常用的看门狗主要有2种：软件狗和硬件狗。 1 软件狗实际上就是通常所说的软件陷阱,是纯软件的处理方法。它是在程序存储器的空余地址中全部填上1条跳转指令,一旦程序跑飞,只要程序指针指向这些地址,便立即被强行跳转至程序开头或其他指定地址处,从而使程序继续正常执行。 2 硬件狗现在更多地被采用。所谓硬件狗,就是一个能够发出“复位”信号的计数器或定时器电路。以前常用的硬件狗由脉冲计数器（如4060芯片）和一些外围电路组成,计数清零端和溢出端分别和单片机的I/O与RST相连接。其工作原理是：由脉冲发生电路产生脉冲,计数器对脉冲进行计数。程序正常运行时,CPU在计数器溢出之前通过I/O口对计数器清零,使计数器不能溢出。一旦程序运行出现异常,不能及时对计数器清零,计数器将发生溢出。此时,由于溢出端与CPU的RST端相连接,所以使单片机系统“复位”,使其能够重新正常运行。 单片机系统的供电电源有时候因为各种原因而不稳定,发生电压波动或瞬间掉电的现象,从而影响系统的正常工作和数据保存。如果能对电源电压进行监视,当电源电压下降到某一特定值时,发出1个信号给单片机和电源切换电路,那么就能使CPU及时进行必要的操作和维持工作电源的稳定。 MAX813L能够完全满足上述要求。 一、 MAX813L芯片介绍 MR — VCC — GND — PFI —〖〗18 27 36 45〖〗— WDO — RESET — WDI — PFO图1MAX813L是MAXIM公司推出的低成本微处理器监控芯片。封装形式为8脚双列直插式（DIP）和小型（SO）式封装,引脚图如图1所示。 MAX813L主要有以下几个功能： (1) 上电、掉电以及降压情况下具有RESET输出。 (2) 独立的“看门狗”电路。“看门狗”定时时间为1.6s。 （3） 1.25V门限检测器,用于低压报警,还可监视＋5V以外的电源电压。 （4） 具有手工复位输入端。 MAX813L引脚说明如下： ①脚（MR）——手工复位输入端。可连接复位按钮。 ②脚（VCC）——＋5V电源。 ③脚（GND）——电源地。 ④脚（PFI）——电源检测输入端。可将需要检测的电源连接于此,不用时接地或电源。 ⑤脚（PFO）——电源检测输出端。被检测电源正常时,输出高电平,否则输出低电平。 ⑥脚（WDI）——“看门狗”输入端,俗称“喂狗”信号。 ⑦脚（RESET）——复位输出端。高电平有效,可输出200ms的正脉冲。当电源VCC低于4.65V时,RESET保持高电平。 ⑧脚（WDO）——“看门狗”输出端。当“喂狗”信号在1.6s内不能及时送入时,该脚即产生1个低电平信号。 图2二、 MAX813L在实际系统中的应用 电路连接如图2所示。 在这个系统中：P1.0作为看门狗的“喂狗”信号;WDO经反相处理后与RESET输出通过1个或门和单片机的RST连接;MR连接1个对地的手工复位按钮;VCC接＋5V;＋12V经2个分压电阻R2和R3送入PFI;PFO送入＋12V后备电池切换电路的输入端。 这个电路的主要功能如下： （1） 对＋5V,＋12V同时进行监视 a. 当＋5V电源正常时,RESET为低电平,单片机正常运行;当＋5V电源电压降至＋4.65V以下时,RESET输出变为高电平,对单片机进行复位。 b. 图2中M点的电压经R2和R3对＋12V分压所得,R2和R3可根据实际需要和被检测的电压值选定。因为PFI的门限电压为1.25V,所以只要保证在＋12V正常时,M点的电压在＋1.25V或者稍高一点即可。一旦＋12V电压降低,M点的电压低于＋1.25V,PFO就从高电平跳变成低电平,触发＋12V后备电源切换电路,以切换电源。 c. R2和R3的电阻值需要根据被监控电源的正常波动范围来确定。如果要求被监控的＋12V电源降低1V时就要切换到后备电源,那么,M点的电压值： VM＝R2×（12.0-1.0）/（R2＋R3） VM＝1.25V 选定R2＝1MΩ,可以算出R3≈130kΩ (2) 看门狗 P1.0作为“喂狗”信号,CPU只要在1.6s内给P1.0一个正脉冲,看门狗定时器被清零,WDO维持高电平;当程序跑飞或死机时,CPU不能在1.6s内给出“喂狗”信号,WDO立即跳变为低电平,经反相,变为高电平,对单片机进行复位。 (3) 手工复位 如果需要对系统进行手工复位,只要按下图2中的复位按钮就能对系统进行有效的复位。 (4) 软件设计 看门狗的软件设计非常简单。一般情况下整个程序的运行时间不会超过1.6s,所以只要在主程序里加一段“喂狗”语句,就能够保证系统正常运行时不会有RESET信号输出。用C51编程如下： void watchdog() { P1^0=1; Delay(1); P1^0=0; } void main() { begin: …… watchdog(); …… goto begin; } 结束语 由于微处理器监控芯片具有体积小、可靠性高、外围电路简单、使用方便等特点,目前已经越来越被广泛应用于单片机和其他控制系统的设计之中。与MAX813L类似的芯片还有MAX705、MAX706等,功能都相同,只是某些信号的电平有所差异,在设计中可根据实际需要来加以选择。MES 参考文献 张积东单片机51.98开发与应用北京：电子工业出版社
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