一种低成本看门狗电路的介绍

在工业控制中常使用MCS-51系列单片机 , 为了防止程序跑飞往往外接一个看门狗电路 。 看门狗电路可完成加电复位和死机复位两种功能 。 成品的看门狗集成电路如MAX813L等价格一般都较高 。 现介绍一种由通用数字电路CD4011组成的廉价的看门狗电路 。

一种低成本看门狗电路的介绍

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上图是由与非门CD4011组成的看门狗电路 , 图2为有关引脚波形图 。 由上图可以看出 , 在不考虑1脚的喂狗信号的情况下 , 三个与非门A、B、C、串接成一个环路 。 由于VD1、R2、C2、和R3、C3两组延时电路的作用 , 它们将组成一个振荡器 。 平时与非门A的2脚为高电平(见后面喂狗信号引起VDI、R2、C2充放电的说明) , 10时刻的喂狗信号(高电平至低电平的跳变)经R1、C1微分后送到1脚 , 其输出3脚变为高电平 , 经VDI给C2充电 , C2很快充满至5V 。 与非门B的输入端5脚和6脚为高电平 , 输出端4脚为低电平 。 在喂狗脉冲沿过去后的t1时刻 , 1脚恢复为高电平 , 3脚变为低电平 , 该低电平经R2给C2放电 , 放电速度远远慢于充电速度 。 当C2电压由5V降到约为2.5V时与非门B的4脚将由低电平变为高电平 。 正常工作时在4脚变为高电平之前又有新的喂狗信号到来 , 3脚又变为高电平 , C2又迅速充满到5V 。 因此4脚一直保持为低电平 , 与非门C的10脚则一直保持为高电平 。 一旦喂狗信号丢失 , 4脚将在延时一段时间(t2-t0')后的12时刻变为高电平 , 此高电平即为CPU复位 。 该高电平还经R3、C3延时 , 使与非门C的输入端8脚和9脚在t3时刻变为高电平 , 输出端10脚变为低电平 。 接着引起2脚为低电平 , 3脚为高电平 , C2迅速充电 。 在14时刻C2电压超过2.5V , 5脚和6脚变为高电平 , 4脚变为低电平 。 C3放电 , 经R3、C3延时 , 在t5时刻8脚变为低电平 , 10脚恢复为高电平 , 3脚恢复为低电平 。 这样 , 在没有喂狗信号时4脚将输出周期l00ms、宽度约5ms的正极性脉冲串复位信号 。 复位信号的宽度决定于R3、C3 , 周期决定于R2、C2 , 与非门C的10脚将输出负极性脉冲串复位信号 。 在上电瞬间由于C2和C3的初始电压都为零 , 5脚、6脚、8脚和9脚都为低电平 , 4脚则为高电平为CPU复位 。 大约5ms之后8脚和9脚变为高电平 , 接着10脚变为低电平 , 3脚高电平 , C2迅速充满 , 4脚变为低电平 , 经R3、C3延时10脚再恢复为高电平 , 上电复位过程结束 。 该电路在多种MCS-51系列单片机中使用效果良好 。 为了验证该电路的可靠性 , 可在通电情况下将IC1的1脚对地短路 , 即停止喂狗信号 , 用示波器测量4脚和10脚的波形 , 即可看到如下图所示的复位信号波形 。
【一种低成本看门狗电路的介绍】
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目前CD4011市场价约为0.6元 , lN4148为0.05元 , 电容为0.04元 , 电阻为0.01元 。 该看门狗电路元件成本不足0.9元 。 看门狗集成电路MAX813L市场价约为6元 , SP706S约为5元 。 显然该电路的成本远低于单片看门狗集成电路 。 CD4011多余的一个与非门还可以作为它用 。
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上图是一个电视选台器的实物 。 该电视选台器内有开关电源、射频放大器、频率合成一体化电视调谐器和控制电路等 。 控制电路的CPU选用AT89C2O5l、存储器AT24CO2、信号检测使用LM567 。 看门狗电路使用的即是前面介绍的由CD4011组成的电路 。