看门狗应用

看门狗应用
看门狗:
中国养老金发展报告2012
看门狗是单片机的一种超时复位机制。实际上看门狗是一个硬件的计时器,在到达一定的时间后令单片机复位,即程序从头开始重新运行。在很多种单片机中都有看门狗,除了STC89系列单片机,还有凌阳等。
看门狗的功能:染料敏化太阳能电池
在工业应用中由于一些意外的原因,如电磁干扰、内部硬件错误等,造成单片机死机或陷入死循环中,这样可能会出现很严重的后果,这就需要一种自我检测复位的功能。在对看门狗进行设置之后,它便开始计时。在程序运行的过程中对计时器的值定时清零,这就是通常所说的“喂狗”。如果程序运行正常,则看门狗由于可以及时得以清零,所以不会出溢出。但是如果程序停滞或进行死循环,就使得看门狗不能清零(看门狗是硬件实现的,与程序的运行是无关的),从而在到达设定的时间后产生溢出,使单片机复位。
STC89系列单片机看门狗的应用:
表2.1STC89的看门狗定时器特殊功能寄存器
如表2.1所示,要使用STC89的看门狗只需对寄存器进行设置即可。WDT_CONTR中的各位的功能详述如下:
EN_WDT:Enable Watch Dog Timer,使能看门狗定时器,允许看门狗工作,1允许,0禁止。CLR_WDT:Clear Watch Dog Timer,看门狗定时器清零,1清零,随后会硬件置0。
IDLE_WDT:Idle Watch Dog Timer,看门狗定时器在空闲模式时是否计时,1为计时,0为停止。
mibk
PS2、PS1、PS0:看门狗定时器的预分频,设置成不同的值,会影响到溢出时间。如果预分频为1(即1分频)的时候,溢出时间为1s,那么当预分频为2时,溢出时间就是2s。STC89的预分频如表2.2所示:
表2.2STC89的预分频值
综上规律,预分频值P=2^(PS+1)。
那么具体的溢出时间是怎么样算出来的呢?这个溢出时间与所用的晶体震荡器频率是有关的,下面介绍其计算方法。
文献代理
T_WDT=(N•P•32768)/F_Osc
其中参数意义如下:
T_WDT:溢出时间
N:单片机的时钟数(所谓时钟数就是外部时钟的频率经过N分频后作为单片机工作的时钟,比如外部时钟频率是12M,如果单片机的时钟数N=12的话,那么单片机内部的工作时钟频率便为1M,STC89系列单片机有两种时钟数模式,6时钟与12时钟,当然不同的单片机可能有不同的时钟数,这在相应的芯片文档中会有所说明,如STC12系列单片机的时钟数为1时钟,即外部时钟频率就是工作频率,我们在这里对STC12单片机不作详述)
P:就是上面所提到的看门狗定时器的预分频值。
F_Osc:外部晶体震荡器的频率。
小冒晶体振荡器
晶振一般叫做晶体谐振器,是一种机电器件,是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性,如果给他通电,他就会产生机械振荡,反之,如果给他机械力,他又会产生电,这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点,其振荡频率与他们的形状,材料,切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定,热膨胀系数非常小,其振荡频率也非常稳定,由于控制几何尺寸可以做到很精密,因此,其谐振频率也很准确。
根据石英晶体的机电效应,我们可以把它等效为一个电磁振荡回路,即谐振回路。他们的机电效应是机­电­机­电....的不断转换,由电感和电容组成的谐振回路是电场­磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小,即Q值非常高,做振荡器用时,可以产生非常稳定的振荡,作滤波器用,可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。黄桥打会
晶振是石英振荡器的简称,英文名为Crystal,它是时钟电路中最重要的部件,它的作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率,它就像个标尺,工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定,自然容易出现问题。由于制造工艺不断提高,现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好,已不容易出现故障,但在选用时仍可留意一下晶振的质量。
晶振在应用具体起到什么作用
微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。
基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。
但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时,陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化,增加不稳定性,并且在有些情况下,还会造成振荡器停振。
上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出,并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器(硅振荡器)。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高,多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽
路相当的精度。
选择振荡器时还需要考虑功耗。分立振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流以及电
路内部的电容值所决定。CMOS放大器功耗与工作频率成正比,可以表示为功率耗散电容值。比如,HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。在4MHz、5V电源下工作时,相当于1.8mA的电源电流。再加上20pF的晶振负载电容,整个电源电流为2.2mA。陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容,相应地也需要更多的电流。相比之下,晶振模块一般需要电源电流为10mA~60mA。硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能,范围可以从低频(固定)器件的几个微安到可编程器件的几个毫安。一种低功率的硅振荡器,如MAX7375,工作在4MHz 时只需不到2mA的电流。
在特定的应用场合优化时钟源需要综合考虑以下一些因素:精度、成本、功耗以及环境需求
!注意:单片机的工作频率起决于振荡器的频率,但并不表明单纯提高振荡的频率就可以提高其处理速度。单片机是有最高工作频率的,在这个频率下可以正常工作,但超出了这个频率范围,将会使得信号完整性与串扰方面出现问题,导致单片机不能工作。同时频率较高的震荡器也会带来功耗方面的问题。
我的话:晶体震荡器自身可以产生很好的正弦波,但幅值小,要将其作为单片机的时钟需要对你自己
放大增益,STC单片机对时钟的增益也是可以设置的(full gain与1/2gain),单片机工作在比较高的频率下的时候,可以采用1/2gain,降低功耗。
如上表中N=12,P=2,F_Osc=20M依此公式T_WDT=(12X2X32768)/20000000=0.0393s 即单片机0.0393秒内没有“喂狗”就会自己复位。
外部晶振频率的不同导致看门狗溢出时间不同,如表2.3与表2.4
表2.312M晶振,12时钟模式下的分频值表
表2.411.0592M晶振,12时钟模式下的分频值表安昌浩

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