單片機(jī)復(fù)位電路分析

1、單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。時(shí)鐘電路：8031 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如下圖所示。圖中，電容器Col，C02起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值 為12MH2，采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)

2、比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。外部振蕩方式的外部電路如下圖所示。由上圖可見(jiàn)，外部振蕩信號(hào)由XTAL2引入，XTAL1接地。為了提高輸入電路的驅(qū)勸能力，通常使外部信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)帶有上拉電阻的TTL反相門(mén)后接入XTAL2?；緯r(shí)序單位：?jiǎn)纹瑱C(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期（或外部引入的時(shí)鐘周期）為最小的時(shí)序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期或稱s周期，所以，1個(gè)狀態(tài)周期包含有2個(gè)振蕩周期。振蕩頻率foscl2 分頻后形成機(jī)器周期MC。所以，1個(gè)機(jī)器周期包含有6個(gè)狀態(tài)周期或1

3、2個(gè)振蕩周期。1個(gè)到4個(gè)機(jī)器周期 確定一條指令的執(zhí)行時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是指令周期。8031 單片機(jī)指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行時(shí)間都在1 個(gè)到 4 個(gè)機(jī)器周期之間。4種時(shí)序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其它時(shí)間值（例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等）的基本時(shí)序單位。下面是單片機(jī)外接晶振頻率 12MHZ 時(shí)的各種時(shí)序單位的大?。赫袷幹芷? 1/fosc=1/12MHZ=復(fù)位電路：當(dāng)MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST（全稱RESET）出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和

4、上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如下圖A中左圖所示。圖中電容C1和電阻R1對(duì)電源十5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST 一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如下圖（A）中右圖所示。上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù) 位。常用的上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如上圖（B）所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門(mén)的作用，使RST持 -1續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開(kāi)，也能使RST為一段時(shí)間的高電平,從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位

5、的操作。根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。上圖(A)中：Cl = 10-30uF, Rl = lkO上圖 1. 27(B)中：C：=1uF, Rl = lkO, R2 = 10k0單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC = OOOOH，這表明程序從0000H地 址單元開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi)RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值,見(jiàn)下表。值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于了解單片機(jī)的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的韌始化部分是十分必要的。

6、說(shuō)明：表中符號(hào)*為隨機(jī)狀態(tài)；A = 00H，表明累加器已被清零；特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUF不定ip*00000BSCON00HIE0*00000Bpcon0*BPSW = OOH,表明選寄存器0組為工作寄存器組；SP = 07H,表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM 07H字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi) 容寫(xiě)入到08H單元中；Po-P3 = FFH，表明已向各端口線寫(xiě)入1,此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于

7、輸出；IP=XXX00000B，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)；IE = 0XX00000B，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷；系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過(guò)24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。51單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，（在特殊寄存器介紹時(shí)再做詳細(xì)說(shuō)明）至于內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。影響單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)

8、行穩(wěn)定性的因素可大體分為外因和內(nèi)因兩部分:1、外因射頻干擾，它是以空間電磁場(chǎng)的形式傳遞在機(jī)器內(nèi)部的導(dǎo)體（引線或零件引腳）感生出相應(yīng)的干擾，可通過(guò)電磁屏蔽和合理的布線/器件布局衰減該類干擾；電源線或電源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，它是通過(guò)電源線或電源內(nèi)的部件耦合或直接傳導(dǎo)，可通過(guò)電源濾波、隔離等措施來(lái)衰減該類干擾2、內(nèi)因振蕩源的穩(wěn)定性，主要由起振時(shí)間頻率穩(wěn)定度和占空比穩(wěn)定度決定起振時(shí)間可由電路參數(shù)整定穩(wěn)定度受振蕩器類型溫度和電壓等參數(shù)影響復(fù)位電路的可靠性。二、復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì)1、基本復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延

9、時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。圖1所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，圖3為其輸入-輸出特性。但解決不了電源毛刺(A點(diǎn))和電源緩慢下降(電池電壓不足)等問(wèn)題而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。左邊的電路為高電平復(fù)位有效右邊為低電平Sm為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)Ch可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾圖 1 RC 復(fù)位電路圖 2 所示的復(fù)位電路增加了二極管，在電源電壓瞬間下降時(shí)使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。圖 3 所示復(fù)位電路輸入輸出特性圖的下半部分是其特性，可與上半部比較增加放電回路的效果圖2增加放電回路的RC復(fù)位電路使用比較電路，不

10、但可以解決電源毛刺造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且電源緩慢下降也能可靠復(fù)位圖 4 是一個(gè)實(shí)例當(dāng)VCC x (R1/(R1+R2)=時(shí)，Q1截止使系統(tǒng)復(fù)位。Q1的放大作用也能改善電路的負(fù)載特性，但跳變門(mén)檻電壓 Vt 受 VCC 影響是該電路的突出缺點(diǎn)，使用穩(wěn)壓二極管可使 Vt 基本不受VCC影響。見(jiàn)圖5,當(dāng)VCC低于Vt(Vz+時(shí)電路令系統(tǒng)復(fù)位。圖3 RC復(fù)位電路輸入-輸出特性圖4 帶電壓監(jiān)控功能的復(fù)位電路圖5 穩(wěn)定門(mén)檻電壓圖6 實(shí)用的復(fù)位監(jiān)控電路在此基礎(chǔ)上，增加延時(shí)電容和放電二極管構(gòu)成性能優(yōu)良的復(fù)位電路，如圖6所示。調(diào)節(jié)C1可 調(diào)整延時(shí)時(shí)間，調(diào)節(jié)R1可調(diào)整負(fù)載特性，如圖7所示上半部分是圖5電路的特性，下半

11、部分對(duì) 應(yīng)圖 6。圖7 帶電壓監(jiān)控功能的復(fù)位電路的輸入-輸出特性2、電源監(jiān)控電路上述的帶電壓監(jiān)控的復(fù)位電路又叫電源監(jiān)控電路監(jiān)控電路必須具備如下功能：上電復(fù)位，保障上電時(shí)能正確地啟動(dòng)系統(tǒng)；掉電復(fù)位，當(dāng)電源失效或電壓降到某一電壓值以下時(shí)，復(fù)位系統(tǒng)；市面上有類似的集成產(chǎn)品，如PHILIPS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的MAX809、MAX810。此類產(chǎn)品體積小、功耗低，而且可選門(mén)檻電壓?？杀Ｕ舷到y(tǒng)在不同的異常條件下可靠地復(fù)位，防止系統(tǒng)失控。圖8中的Rm和Sm實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位無(wú)需該功能時(shí)可把Reset端（或/Reset ）端直接與單片機(jī)的RST端（或/RST端）相連最大限度地簡(jiǎn)化外圍電路也可選擇PHILIPS半導(dǎo)體公司

12、帶手動(dòng)復(fù)位功能的產(chǎn)品MAX708。圖8 集成復(fù)位監(jiān)控電路此外，MAX708還可以監(jiān)視第二個(gè)電源信號(hào)，為處理器提供電壓跌落的預(yù)警功能，利用此功能，系統(tǒng)可在電源跌落時(shí)到復(fù)位前執(zhí)行某些安全操作，保存參數(shù)，發(fā)送警報(bào)信號(hào)或切換后備電池等。圖9電表的應(yīng)用實(shí)例利用MAX708電表可在電源毛刺或停電前把當(dāng)前電度數(shù)保存到E2PROM中再配合保存多個(gè)電度數(shù)備份算法，可有效解決令工程師頭疼E2PROM中的電度數(shù)掉失問(wèn)題使用該電路必須選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)警電壓點(diǎn)，以保證靠電源的儲(chǔ)能供電情況下，VCC電壓從預(yù)警電壓跌到復(fù)位電壓的維持時(shí)間（tB）必須足夠長(zhǎng)E2PROM的寫(xiě)周期約為1020ms 般取tB200ms就可確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定寫(xiě)

13、入。預(yù)警電壓調(diào)整方法當(dāng)VDC等于預(yù)警電壓時(shí)調(diào)整R1和R2使PFI的電壓為 此時(shí)可檢測(cè)/PFO來(lái)確認(rèn)內(nèi)部的電壓比較器是否動(dòng)作，調(diào)整時(shí)必須注意此比較器是窗口比較器。圖 10是該應(yīng)用的程序流程圖圖9 MAX708的典型應(yīng)用圖10.電表應(yīng)用中E2PROM數(shù)據(jù)保護(hù)程序流程圖多功能電源監(jiān)控電路除上電復(fù)位和掉電復(fù)位外，很多監(jiān)控電路集成了系統(tǒng)所需的功能，如：電源測(cè)控，供電電壓出現(xiàn)異常時(shí)提供預(yù)警指示或中斷請(qǐng)求信號(hào)，方便系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)異常處理；數(shù)據(jù)保護(hù)，當(dāng)電源或系統(tǒng)工作異常時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的保護(hù)，如寫(xiě)保護(hù)、數(shù)據(jù)備份或切換后備電池；看門(mén)狗定時(shí)器，當(dāng)系統(tǒng)程序“跑飛”或“死鎖”時(shí)，復(fù)位系統(tǒng)；其它的功能，如溫度測(cè)控、短路測(cè)試

14、等等。我們把其稱作多功能電源監(jiān)控電路。下面介紹兩款特別適合在工控、安防、金融行業(yè)中廣泛應(yīng)用多功能的監(jiān)控電路 :Catalyst 公司的 CAT1161 是一個(gè)集成了開(kāi)門(mén)狗、電壓監(jiān)控和復(fù)位電路的 16K 位 E2PROM（I2C接口）不但集成度高、功耗低（E2PR0M部分靜態(tài)時(shí)真正實(shí)現(xiàn)零功耗）而且清看門(mén)狗是通過(guò)改變SDA的電平實(shí)現(xiàn)的，節(jié)省系統(tǒng)I/O資源，其門(mén)檻電壓可通過(guò)編程器修改，該修改范圍覆蓋絕大多數(shù)應(yīng)用。當(dāng)電源下降到門(mén)檻電壓以下時(shí)硬件禁止訪問(wèn) E2PROM 確保數(shù)據(jù)安全。使用時(shí)注意的是 RST， /RST 引腳是 I/O 腳， CAT1161 檢測(cè)到兩引腳中任何一個(gè)電壓異常都會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，

15、與 RST /RST 引腳相連的下拉電阻 R2 和上拉電阻 R1 必須同時(shí)連接，否則CAT1161將不斷產(chǎn)生復(fù)位！同樣不需要手動(dòng)復(fù)位功能時(shí)可節(jié)省Rm和Sm兩個(gè)元件。圖11.內(nèi)置WDT RESET /RESET E PROM監(jiān)控器件接口電路PHILIPS 公司的 SA56600-42 被設(shè)計(jì)用在電源電壓降低或斷電時(shí)作保護(hù)微電腦系統(tǒng)中SRAM 的數(shù)據(jù)。當(dāng)電源電壓下降到通常值 時(shí)，輸出 CS 變?yōu)檫壿嫷碗娖剑?CE 也拉低，從而禁止對(duì) SRAM 的操作。同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)低電平有效的復(fù)位信號(hào)，供系統(tǒng)使用，如果電源電壓繼續(xù)下降，到達(dá)通常值或更低時(shí)，SA56600-42切換系統(tǒng)操作，從主電源供電切換到后備

16、鋰電池供電，當(dāng)主電源恢復(fù)正常（電壓上升至或更高時(shí)）將SRAM的供電電源將由后備鋰電池切換回主電源，當(dāng)主電源上升至大于典型值 時(shí)輸出 CS 變?yōu)檫壿嫺唠娖?，?CE 變?yōu)楦唠娖剑鼓?SRAM 的操作，復(fù)位信號(hào)一直持續(xù)到系統(tǒng)恢復(fù)正常操作為止。在系統(tǒng)電源電壓不足或突然斷電的時(shí)候，這個(gè)器件能可靠地保護(hù)系統(tǒng)在SRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。圖12.內(nèi)置SRAM數(shù)據(jù)保護(hù)電路的監(jiān)控器件SA56600-42的典型應(yīng)用4. ARM 單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)無(wú)論在移動(dòng)電話高端手持儀器還是嵌入式系統(tǒng)，32位單片機(jī)ARM占據(jù)越來(lái)越多的份額，ARM已成為事 實(shí)的高端產(chǎn)品工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于 ARM 高速、低功耗、低工作電壓導(dǎo)致其噪聲容限低

17、這是對(duì)數(shù)字電路極限的挑戰(zhàn)，對(duì)電源的紋波、瞬態(tài)響應(yīng)性能、時(shí)鐘源的穩(wěn)定度、電源監(jiān)控 可靠性等諸多方面也提出了更高的要求。ARM監(jiān)控技術(shù)是復(fù)雜并且非常重要的。分立元件實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控電路，受溫度、濕度、壓力等外界的影響大而且對(duì)不同元件影響不一致較大板面積，過(guò)多過(guò)長(zhǎng)的引腳容易引入射頻干擾，功耗大也是很多應(yīng)用難以接受，而集成電路能很好的解決此類問(wèn)題。目前也有不少微處理器中集成監(jiān)控電路，處于制造成本和工藝技術(shù)原因，此類監(jiān)控電路大多數(shù)是用低電壓CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的，比起用高電壓、高線性度的雙極工藝制造的專用監(jiān)控電路性能還有一段差距。結(jié)論是：使用 ARM 而不用專用監(jiān)控電路，可能導(dǎo)致得不償失，經(jīng)驗(yàn)也告訴我們使用專用監(jiān)

18、控電路可以避免很多離奇古怪的問(wèn)題。ARM的應(yīng)用工程師，切記少走彎路！圖13.用PHILIPS MAX708實(shí)現(xiàn)的ARM復(fù)位電路圖 13 是實(shí)用可靠的 ARM 復(fù)位電路。 ARM 內(nèi)核的工作電壓較低。 R1 可保證電壓低于MAX708 的工作電源還能可靠復(fù)位。其中 TRST 信號(hào)是給 JTAG 接口用的。使用 HC125可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)位源對(duì)ARM復(fù)位，如通過(guò)PC機(jī)串口或JTAG接口復(fù)位ARM。單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的誤區(qū)與對(duì)策時(shí)間:2007-03-20 來(lái)源: 作者:王柏林點(diǎn)擊：533 字體大小:【大 中 小】摘 要：用電磁兼客性理論剖析了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的某些傳統(tǒng)現(xiàn)念，指出其過(guò)時(shí)和失誤之 處給出了根據(jù)電

19、磁兼容性理論設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的新理念，還給出了雙時(shí)限看門(mén)狗、定時(shí) 復(fù)位看門(mén)狗、抗快速脈沖群濾波器、電磁兼容PCB等新的設(shè)計(jì)方法。單片機(jī)系統(tǒng)在軍事、工業(yè)、民用產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣。它將許多以往用硬件實(shí)現(xiàn)的功能 由軟件來(lái)完成，體積小巧、功能豐富、智能化程度高，但在可靠性方面也面臨許多新問(wèn)題 用現(xiàn)代電磁兼容性(EMC)理論剖析單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的某些傳統(tǒng)觀念，會(huì)發(fā)現(xiàn)許多誤區(qū)，并 且有些誤區(qū)至今還在工程界廣為存在。1、誤區(qū)之一：有了看門(mén)狗就不會(huì)死機(jī)死機(jī)是指CPU的程序指針進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)。無(wú)法執(zhí)行正常的程序流程。其外在表現(xiàn)常常是： 正常功能喪失，按鍵無(wú)響應(yīng)。顯示凝固。單片機(jī)死機(jī)后，只有復(fù)位才能走出死循環(huán)，執(zhí)

20、行 正常的程序流程。眾所周知，克服死機(jī)的最有效手段是加看門(mén)狗(WatchDog)。目前用得最廣泛的看門(mén)狗實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器DogTimer。DogTimer接固定速率計(jì) 時(shí)，計(jì)滿預(yù)定時(shí)間就發(fā)出溢出脈沖使單片機(jī)復(fù)位。如果每次在 DogTimer 溢出前強(qiáng)行讓 DogTimer清零，就不會(huì)發(fā)出溢出脈沖。清零脈沖由CPU發(fā)出，在單片機(jī)程序中每隔一段語(yǔ) 句放一個(gè)清DogTimer的語(yǔ)句 FeedDog語(yǔ)句，以保證程序正常運(yùn)行時(shí)DogTimer不會(huì)溢 出。一旦程序進(jìn)入一個(gè)不含F(xiàn)eedDog語(yǔ)句的死循環(huán)，DogTimer將溢出，導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位， 跳出這個(gè)死循環(huán)。本文稱這種看門(mén)狗為典型看門(mén)狗，典型看門(mén)

21、狗已被集成化.如MAX706, MAX791等；還有許多單片機(jī)本身集成了這種看門(mén)狗，如PIC16C57、MC68HC705等，具 體電路可參閱這些芯片的技術(shù)資料。有一個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)：加了看門(mén)狗單片機(jī)就不會(huì)死機(jī)。實(shí)際上，看門(mén)狗有時(shí)會(huì)完全失效。當(dāng) 程序進(jìn)入某個(gè)死循環(huán)，而這個(gè)死循環(huán)中又包含F(xiàn)eedDog語(yǔ)句，這時(shí)DogTimer始終不會(huì)溢 出，單片機(jī)始終得不到復(fù)位信號(hào)，程序也就始終跳不出這個(gè)死循環(huán)。針對(duì)這一弊端，筆者 設(shè)計(jì)了雙時(shí)限看門(mén)狗和定時(shí)復(fù)位看門(mén)狗。雙時(shí)限看門(mén)狗有兩個(gè)定時(shí)器：一個(gè)為短定時(shí)器，一個(gè)為長(zhǎng)定時(shí)器。短定時(shí)器定時(shí)為T(mén)1,長(zhǎng) 定時(shí)器定時(shí)為T(mén)2，0vTLvvT2v font；長(zhǎng)、短定時(shí)器的Feed

22、Dog是各自獨(dú)立的。短定時(shí) 器象典型看門(mén)狗那樣工作，它保證一般情況下看門(mén)狗有快的反應(yīng)速度；長(zhǎng)定時(shí)器的定時(shí)T2 大于CPU執(zhí)行一個(gè)主循環(huán)程序的時(shí)問(wèn)，并且每一個(gè)主循環(huán)才FeedDog 一次，用來(lái)防止看門(mén) 狗失效。-8這樣，當(dāng)程序進(jìn)入某個(gè)死循環(huán)，如果這個(gè)死循環(huán)包含短定時(shí)器FeedDog語(yǔ)句而不包含長(zhǎng)定 時(shí)器FeedDog語(yǔ)句.那么長(zhǎng)定時(shí)器終將溢出，使單片機(jī)復(fù)位。巧妙安排長(zhǎng)定時(shí)器FeedDog 語(yǔ)句的位置，可保證出現(xiàn)死機(jī)的概率極低。在水輪發(fā)電機(jī)組微機(jī)控制裝置中的對(duì)比應(yīng)用證 明了這一點(diǎn)。目前幾乎所有的看門(mén)狗都是依賴于CPU(依賴于CPU FeedDog)。這可以比作：一個(gè)保險(xiǎn)設(shè) 備能否起到保險(xiǎn)作用還依賴

23、于被它保護(hù)的對(duì)象的行為。顯然，依賴于CPU看門(mén)狗是不能保 證單片機(jī)百分之百不死機(jī)的。在絕對(duì)不允許死機(jī)的裝置中，筆者設(shè)汁了一種完全不依賴于CPL的看門(mén)狗 定時(shí)復(fù)位看 門(mén)狗。定時(shí)復(fù)位看門(mén)狗的主體也是一個(gè)定時(shí)器，到預(yù)定時(shí)間就發(fā)出溢出脈沖，此溢出脈沖 使單片機(jī)強(qiáng)行復(fù)位。定時(shí)復(fù)位看門(mén)狗不需要CPU FeedDog。簡(jiǎn)言之，定時(shí)復(fù)位看門(mén)狗就是定時(shí)地讓單片機(jī)強(qiáng)行復(fù)位。這樣，即使裝置死機(jī)，其最大死 機(jī)時(shí)間也不會(huì)大于定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。顯然，只要硬件完好，這種看門(mén)狗百分之百地保證 了單片機(jī)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間死機(jī)。在智能電表(包括IC卡電能表、復(fù)費(fèi)率電能表、多功能電能表) 中采用定時(shí)復(fù)位看門(mén)狗，每1秒讓CPU強(qiáng)行復(fù)位，迄令

24、數(shù)十萬(wàn)電表運(yùn)行了近五年，無(wú)一例 死機(jī)報(bào)告。必須指出，采用這種看門(mén)狗， CPU 的編程要適應(yīng)定時(shí)復(fù)位的環(huán)境保證定時(shí)復(fù)位不打斷那 些不能打斷的程序不造成任何誤動(dòng)作。2、誤區(qū)之二：加電源濾波器能提高EMC性能在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了抑制電磁干擾(EMI),常常在交流電源進(jìn)線與電源變壓器之間加電源 濾波器。常用的電源濾波器如圖1。圖1電源濾波器圖1都是雙n型LC濾波器。其中Co專用于旁路差模干擾。兩者的不同之處在于：圖1(b) 兩個(gè)電容接大地。設(shè)電感的電阻為R,它們的幅頻特性分別是：當(dāng) R 很小時(shí)，上述兩個(gè)濾波器的諧振頻率分別為：可見(jiàn)，它們的幅頻特性相似諧振頻率不同。從濾波效果來(lái)看，兩者對(duì)于降低來(lái)自交流電

25、 的差模干擾效果差不多，但是后者對(duì)于降低共模干擾效果更好。不過(guò)，對(duì)于采用浮地方式 的裝置，由于電容不可能直接到大地，所以只能用前者。設(shè)計(jì)濾波器時(shí)必須注意讓諧振頻率遠(yuǎn)小于干擾頻率，處理不好不僅不能衰減干擾，反而放大干擾。以圖1(a)的雙n型濾波器為例，如果取L=1mh, R=IQ. C=(這是許多資料推薦的 參數(shù))，可計(jì)算出fO=。而EMC測(cè)試中的快速脈沖群頻率是(2kV)或(4kV)；剛好諧振，也不 會(huì)被衰減，如圖2虛線所示?？梢?jiàn)，不是所有的電源濾波器都能提高EMC性能。工程中.許 多裝置盡管采用了成本不菲的濾波器，但EMC測(cè)試仍難通過(guò)，原因大多在此。圖2雙n型濾波器的幅頻特性實(shí)際上：如果取L

26、=30mh，R=5Q, C=?？捎?jì)算出fO=，脈沖群幅值衰減為，脈沖群幅值 衰減為。這時(shí)，電源濾波器確實(shí)提高了系統(tǒng)的EMC性能。圖2實(shí)線是相應(yīng)的幅頻特性。3、誤區(qū)之三：光偶器件隔離干擾很徹底 光偶器件是最常用的隔離干擾器件。例如現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量引到測(cè)控裝置后都要加光隔，以切 斷來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的傳導(dǎo)干擾； RS485 通訊口經(jīng)光隔再與外部通訊線連接，防止來(lái)自外部通訊線 的傳導(dǎo)干擾。有不少人認(rèn)為：光偶器件隔離干擾很徹底，用了光偶隔離干擾就過(guò)不去了。其實(shí)，光電隔 離并非萬(wàn)全之策。首先，光偶器件本身只能隔離傳導(dǎo)干擾，它隔離不斷幅射、感應(yīng)干擾。幅射來(lái)自空間，感 應(yīng)來(lái)自相鄰的導(dǎo)體。最常見(jiàn)的敗筆是：設(shè)計(jì)PCB時(shí)將光偶

27、器件的輸入和輸出電路布在了一 起.這時(shí)干擾從光偶器件是過(guò)不去了，但卻很容易經(jīng)輸入電路感應(yīng)到輸出電路。其次.光偶器件隔離傳導(dǎo)干擾的能力也只有1kV左右，1kV以上的干擾或浪涌一般是力所 不能及的。比如EMC的快速脈沖群測(cè)試，施加的干擾信號(hào)幅值是2kV、4kV、8kV,光偶器-10件是無(wú)法隔離的。4、誤區(qū)之四：PCB布線要橫平豎直提起PCB布線，許多工程技術(shù)人員都知道一個(gè)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)：正面橫向走線、反面縱向走線, 橫平豎直，既美觀又短捷；還有一個(gè)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)是：只要空間允許，走線越粗越好?？梢悦?確地說(shuō)，這些經(jīng)驗(yàn)在注重EMC的今天已經(jīng)過(guò)時(shí)。要使單片機(jī)系統(tǒng)有良好的EMC性能,PCB設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。一個(gè)具有良好的EMC性能的PCB， 必須按高頻電路來(lái)設(shè)計(jì)一一這是反傳統(tǒng)的。單片機(jī)系統(tǒng)按高頻電路來(lái)設(shè)計(jì)PCB的理由在于： 盡管單片機(jī)系統(tǒng)大部分電路的工作頻率并不高，但