在工業(yè)控制中常使用MCS-51系列單片機(jī),為了防止程序跑飛往往外接一個(gè)看門狗電路。看門狗電路可完成加電復(fù)位和死機(jī)復(fù)位兩種功能。成品的看門狗集成電路如MAX813L等價(jià)格一般都較高。現(xiàn)介紹一種由通用數(shù)字電路CD4011組成的廉價(jià)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(guān)引腳波形圖。由上圖可以看出,在不考慮1腳的喂狗信號(hào)的情況下,三個(gè)與非門A、B、C、串接成一個(gè)環(huán)路。由于VD1、R2、C2、和R3、C3兩組延時(shí)電路的作用,它們將組成一個(gè)振蕩器。平時(shí)與非門A的2腳為高電平(見(jiàn)后面喂狗信號(hào)引起VDI、R2、C2充放電的說(shuō)明),10時(shí)刻的喂狗信號(hào)(高電平至低電平的跳變)經(jīng)R1、C1微分后送到1腳,其輸出3腳變?yōu)楦唠娖剑?jīng)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。在喂狗脈沖沿過(guò)去后的t1時(shí)刻,1腳恢復(fù)為高電平,3腳變?yōu)榈碗娖剑摰碗娖浇?jīng)R2給C2放電,放電速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于充電速度。當(dāng)C2電壓由5V降到約為2.5V時(shí)與非門B的4腳將由低電平變?yōu)楦唠娖健U9ぷ鲿r(shí)在4腳變?yōu)楦唠娖街坝钟行碌奈构沸盘?hào)到來(lái),3腳又變?yōu)楦唠娖剑珻2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(hào)丟失,4腳將在延時(shí)一段時(shí)間(t2-t0‘)后的12時(shí)刻變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖郊礊镃PU復(fù)位。
該高電平還經(jīng)R3、C3延時(shí),使與非門C的輸入端8腳和9腳在t3時(shí)刻變?yōu)楦唠娖剑敵龆?0腳變?yōu)榈碗娖健=又?腳為低電平,3腳為高電平,C2迅速充電。在14時(shí)刻C2電壓超過(guò)2.5V,5腳和6腳變?yōu)楦唠娖剑?腳變?yōu)榈碗娖健3放電,經(jīng)R3、C3延時(shí),在t5時(shí)刻8腳變?yōu)榈碗娖剑?0腳恢復(fù)為高電平,3腳恢復(fù)為低電平。這樣,在沒(méi)有喂狗信號(hào)時(shí)4腳將輸出周期l00ms、寬度約5ms的正極性脈沖串復(fù)位信號(hào)。復(fù)位信號(hào)的寬度決定于R3、C3,周期決定于R2、C2,與非門C的10腳將輸出負(fù)極性脈沖串復(fù)位信號(hào)。在上電瞬間由于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復(fù)位。大約5ms之后8腳和9腳變?yōu)楦唠娖剑又?0腳變?yōu)榈碗娖剑?腳高電平,C2迅速充滿,4腳變?yōu)榈碗娖剑?jīng)R3、C3延時(shí)10腳再恢復(fù)為高電平,上電復(fù)位過(guò)程結(jié)束。該電路在多種MCS-51系列單片機(jī)中使用效果良好。為了驗(yàn)證該電路的可靠性,可在通電情況下將IC1的1腳對(duì)地短路,即停止喂狗信號(hào),用示波器測(cè)量4腳和10腳的波形,即可看到如下圖所示的復(fù)位信號(hào)波形。
目前CD4011市場(chǎng)價(jià)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(chǎng)價(jià)約為6元,SP706S約為5元。顯然該電路的成本遠(yuǎn)低于單片看門狗集成電路。CD4011多余的一個(gè)與非門還可以作為它用。
上圖是一個(gè)電視選臺(tái)器的實(shí)物。該電視選臺(tái)器內(nèi)有開(kāi)關(guān)電源、射頻放大器、頻率合成一體化電視調(diào)諧器和控制電路等。控制電路的CPU選用AT89C2O5l、存儲(chǔ)器AT24CO2、信號(hào)檢測(cè)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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