手把手教你如何分析看門狗電路

在工業控制中常使用MCS-51系列單片機，為了防止程序跑飛往往外接一個看門狗電路。看門狗電路可完成加電複位和死機複位兩種功能。成品的看門狗集成電路如MAX813L等價格一般都較高。現介紹一種由通用數字電路CD4011組成的廉價的看門狗電路。

上圖是由與非門CD4011組成的看門狗電路，圖2為有關引腳波形圖。由上圖可以看出，在不考慮1腳的喂狗信號的情況下，三個與非門A、B、C、串接成一個環路。由於VD1、R2、C2、和R3、C3兩組延時電路的作用，它們將組成一個振蕩器。平時與非門A的2腳為高電平(見後面喂狗信號引起VDI、R2、C2充放電的說明)，10時刻的喂狗信號(高電平至低電平的跳變)經R1、C1微分後送到1腳，其輸出3腳變為高電平，經VDI給C2充電，C2很快充滿至5V。與非門B的輸入端5腳和6腳為高電平，輸出端4腳為低電平。在喂狗脈衝沿過去後的t1時刻，1腳恢復為高電平，3腳變為低電平，該低電平經R2給C2放電，放電速度遠遠慢於充電速度。當C2電壓由5V降到約為2.5V時與非門B的4腳將由低電平變為高電平。正常工作時在4腳變為高電平之前又有新的喂狗信號到來，3腳又變為高電平，C2又迅速充滿到5V。因此4腳一直保持為低電平，與非門C的10腳則一直保持為高電平。一旦喂狗信號丟失，4腳將在延時一段時間(t2-t0『)後的12時刻變為高電平，此高電平即為CPU複位。

該高電平還經R3、C3延時，使與非門C的輸入端8腳和9腳在t3時刻變為高電平，輸出端10腳變為低電平。接著引起2腳為低電平，3腳為高電平，C2迅速充電。在14時刻C2電壓超過2.5V，5腳和6腳變為高電平，4腳變為低電平。C3放電，經R3、C3延時，在t5時刻8腳變為低電平，10腳恢復為高電平，3腳恢復為低電平。這樣，在沒有喂狗信號時4腳將輸出周期l00ms、寬度約5ms的正極性脈衝串複位信號。複位信號的寬度決定於R3、C3，周期決定於R2、C2，與非門C的10腳將輸出負極性脈衝串複位信號。在上電瞬間由於C2和C3的初始電壓都為零，5腳、6腳、8腳和9腳都為低電平，4腳則為高電平為CPU複位。大約5ms之後8腳和9腳變為高電平，接著10腳變為低電平，3腳高電平，C2迅速充滿，4腳變為低電平，經R3、C3延時10腳再恢復為高電平，上電複位過程結束。該電路在多種MCS-51系列單片機中使用效果良好。為了驗證該電路的可靠性，可在通電情況下將IC1的1腳對地短路，即停止喂狗信號，用示波器測量4腳和10腳的波形，即可看到如下圖所示的複位信號波形。

目前CD4011市場價約為0.6元，lN4148為0.05元，電容為0.04元，電阻為0.01元。該看門狗電路元件成本不足0.9元。看門狗集成電路MAX813L市場價約為6元，SP706S約為5元。顯然該電路的成本遠低於單片看門狗集成電路。CD4011多餘的一個與非門還可以作為它用。

上圖是一個電視選台器的實物。該電視選台器內有開關電源、射頻放大器、頻率合成一體化電視調諧器和控制電路等。控制電路的CPU選用AT89C2O5l、存儲器AT24CO2、信號檢測使用LM567。看門狗電路使用的即是前面介紹的由CD4011組成的電路。

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