手把手教你如何分析看門口電路

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?？撮T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?，?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?，該低電平?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Ｕ９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?，此高電平即為CPU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?，輸出?0腳變?yōu)榈碗娖?。接著引?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?，接?0腳變?yōu)榈碗娖剑?腳高電平，C2迅速充滿，4腳變?yōu)榈碗娖?，?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?？撮T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?？刂齐娐返腃PU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。