C51单片机看门狗电路及程序设计方案解读.docx

C51 单片机看门狗电路及 程序设计方案 院系：信息工程学院年级：2010 级 电子一班 刘禹豪电子一班 赵训虎电子二班 邓启新 一 、 引 言 在由单片机构成的微型计算机系统中，程序的正常运行常常会因为来自外界的电磁场干扰等原因而被打断，从而造成程序的跑飞，而陷入死循环。由此导致单片机控制的系统无法继续工作，造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片或程序，俗称"看门狗"(watchdog) 看门狗电路基本原理 看门狗电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作，其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个 I/O 引脚相连**，该 I/O 引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平（或低电平），这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段 进入死循环状态时，写看门狗引脚的程序便不能被执行，这个时候，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使单片机发生复位，即程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了单片机的自动复位。 看门狗电路一般设计方式 “看门狗”电路一般分为硬件看门狗与软件看门狗两种设计方式。 硬件看门狗是利用了一个定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的运行过程中，我们要在定时时间到之前对定时器进行复位。如果出现死循环，或者说PC 指针不能回来，那么定时时间到后就会使单片机复位。常用的 WDT 芯片如 MAX813,5045,IMP 813 等，价格 4~10 元不等. 软件看门狗技术的原理和硬件看门狗类似，只不过是用软件的方法实现（即利用单片机 * 此处设计原理实际上为下文中硬件看门狗设计思路。 内部定时器资源，通过编程模拟硬件看门狗工作方式），以51 系列为例：因在51 单片机中有两个定时器，在利用内部定时器资源来对主程序的运行进行监控时。可以对T1（或 T0） 设定一定的定时时间（设定的定时值要小于主程序的运行时间），当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值（此变量在主程序运行的开始已有一个初值）。当主程序运行至最后时对 此变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0 中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。 考虑到设计要求，本设计采用软件看门狗设计思路。 二、 看门狗电路整体设计思路 根据设计要求，本设计利用 C51 单片机内部自带的定时器 1 进行编程，并配合少量电路实现“看门狗“电路功能。整个设计分为软件部分与硬件部分，如下： 软件部分设计原理： 软件设计分为三部分：“看门狗“定时器设置程序、溢出中断服务程序和喂狗代码。 设计思路： 在主程序开头，“看门狗“定时器设置程序设置定时器 1 计时 50ms。 当定时达50ms 时，定时器1 产生溢出中断，溢出中断服务程序开始工作，将看门狗标志 num 加 1。当num 的值等于 100 时，说明看门狗定时器已经计时5s，此时，单片机 I/O 端口 P1.0 输出高电平，对程序进行复位。 在此过程中，喂狗代码将被穿插于程序中循环体末尾。当循环体结束时，喂狗 代码执行，关闭定时器 1、清空 num 并重新初始化定时器设置。若循环体进入死循环， 喂狗代码无法执行，num 将一直累加至 100，此时程序复位。 注：喂狗代码放置位置可根据 num 预计数值进行调整：当 num 门限值较小，即 看门狗计数时间较短时，喂狗代码可放于程序中各循环体之后或均匀分布于整个主程序中。当 num 门限值较大，即看门狗计数时间较长时，喂狗代码可放于程序主循环体末尾。但是需注意看门狗计数时间必须长于正常工作时间，以免非正常复位。 软件设计流程图： START START 主程序 定时器 1 定时器 1 设置 寄存器累加 开定时器 1 溢出中断 循环 中断服务程序 喂狗代码 num+1 No num=100？ Yes 复位 以下为三部分详细程序设计 “看门狗“定时器设置程序： “看门狗“定时器设置程序对定时器 1 进行设置。设定时器 1 为工作方式 1。设 M 为工作方式 1 下，定时器最大计数值，可知 M=65536。所以，设定时器 1 的初值为 X，则初值X 与机器周期I 机及定时时间T 的关系为： (M-X)T 机 = T (1) 其中：T 机 =12 个时钟周期 =12 /fosc。所以，定时器 1 的初值为： X = M－T/ T 机 (2) 因此，当 T1 工作于方式 1，定时时间为 50ms，时钟频率 fosc=12MHz 时，可知： X=M- T/ T 机 = 65536-50000/1 =15536=3CB0H 所以，“看门狗“定时器设置