C51單片機(jī)看門狗電路及程序設(shè)計(jì)方案

1、c51單片機(jī)看門狗電路及程序設(shè)計(jì)方案院系：信息工程學(xué)院年級：2010級電子一班 劉禹豪電子一班 趙訓(xùn)虎電子二班 鄧啟新一、 引言在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，程序的正常運(yùn)行常常會因?yàn)閬碜酝饨绲碾姶艌龈蓴_等原因而被打斷，從而造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)。由此導(dǎo)致單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片或程序，俗稱看門狗(watchdog) （1）看門狗電路基本原理看門狗電路的應(yīng)用，使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，其工作原理是:看門狗芯片和單片機(jī)的一個i/o引

2、腳相連 此處設(shè)計(jì)原理實(shí)際上為下文中硬件看門狗設(shè)計(jì)思路。*，該i/o引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平（或低電平），這一程序語句是分散地放在單片機(jī)其他控制語句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段 進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時，寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，這個時候，看門狗電路就會由于得不到單片機(jī)送來的信號，便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號，使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位，即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行，這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動復(fù)位。（2）看門狗電路一般設(shè)計(jì)方式“看門狗”電路一般分為硬件看門狗與軟件看門狗兩種設(shè)計(jì)方式。硬件看門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程

3、序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進(jìn)行復(fù)位。如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說pc指針不能回來，那么定時時間到后就會使單片機(jī)復(fù)位。常用的wdt芯片如max813,5045,imp 813等，價格410元不等.軟件看門狗技術(shù)的原理和硬件看門狗類似，只不過是用軟件的方法實(shí)現(xiàn)（即利用單片機(jī)內(nèi)部定時器資源，通過編程模擬硬件看門狗工作方式），以51系列為例：因在51單片機(jī)中有兩個定時器，在利用內(nèi)部定時器資源來對主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控時?？梢詫1（或t0）設(shè)定一定的定時時間（設(shè)定的定時值要小于主程序的運(yùn)行時間），當(dāng)產(chǎn)生定時中斷的時候?qū)σ粋€變量進(jìn)行賦值（此變量在主程序運(yùn)行的開始已有一

4、個初值）。當(dāng)主程序運(yùn)行至最后時對此變量的值進(jìn)行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明t0中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位?？紤]到設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用軟件看門狗設(shè)計(jì)思路。二、 看門狗電路整體設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)利用c51單片機(jī)內(nèi)部自帶的定時器1進(jìn)行編程，并配合少量電路實(shí)現(xiàn)“看門狗“電路功能。整個設(shè)計(jì)分為軟件部分與硬件部分，如下：（1） 軟件部分設(shè)計(jì)原理：軟件設(shè)計(jì)分為三部分：“看門狗“定時器設(shè)置程序、溢出中斷服務(wù)程序和喂狗代碼。1.1設(shè)計(jì)思路：1）在主程序開頭，“看門狗“定時器設(shè)置程序設(shè)置定時器1計(jì)時50ms。2）當(dāng)定時達(dá)50ms時，定時器1產(chǎn)生溢出中斷，溢出中斷服務(wù)程序開始工作，將看

5、門狗標(biāo)志num加1。當(dāng)num的值等于100時，說明看門狗定時器已經(jīng)計(jì)時5s，此時，單片機(jī)i/o端口p1.0輸出高電平，對程序進(jìn)行復(fù)位。3）在此過程中，喂狗代碼將被穿插于程序中循環(huán)體末尾。當(dāng)循環(huán)體結(jié)束時，喂狗代碼執(zhí)行，關(guān)閉定時器1、清空num并重新初始化定時器設(shè)置。若循環(huán)體進(jìn)入死循環(huán)，喂狗代碼無法執(zhí)行，num將一直累加至100，此時程序復(fù)位。注：喂狗代碼放置位置可根據(jù)num預(yù)計(jì)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整：當(dāng)num門限值較小，即看門狗計(jì)數(shù)時間較短時，喂狗代碼可放于程序中各循環(huán)體之后或均勻分布于整個主程序中。當(dāng)num門限值較大，即看門狗計(jì)數(shù)時間較長時，喂狗代碼可放于程序主循環(huán)體末尾。但是需注意看門狗計(jì)數(shù)時間必須長

6、于正常工作時間，以免非正常復(fù)位。1.2軟件設(shè)計(jì)流程圖：start定時器1主程序寄存器累加定時器1設(shè)置溢出中斷開定時器1循環(huán)中斷服務(wù)程序喂狗代碼num+1nonum=100？yes復(fù)位以下為三部分詳細(xì)程序設(shè)計(jì)1.3“看門狗“定時器設(shè)置程序：“看門狗“定時器設(shè)置程序?qū)Χ〞r器1進(jìn)行設(shè)置。設(shè)定時器1為工作方式1。設(shè)m為工作方式1下，定時器最大計(jì)數(shù)值，可知m=65536。所以，設(shè)定時器1的初值為x，則初值x與機(jī)器周期i機(jī)及定時時間t的關(guān)系為：(m-x)t機(jī) = t (1)其中：t機(jī) =12個時鐘周期 =12 /fosc。所以，定時器1的初值為：x = mt/ t機(jī) (2)因此，當(dāng)t1工作于方式1，定時時

7、間為50ms，時鐘頻率fosc=12mhz時，可知：x=m- t/ t機(jī) = 65536-50000/1 =15536=3cb0h所以，“看門狗“定時器設(shè)置程序清單（c語言）如下：tmod=0x10; /設(shè)置tmod寄存器，定時器1設(shè)為方式1 tl1=0xb0; /設(shè)置定時器初值低8位 th1=0x3c; /設(shè)置定時器初值高8位，設(shè)置為計(jì)時50ms et1=1; /開定時器1溢出中斷 ea=1; /開總中斷控制 tf1=0; /定時器1溢出中斷標(biāo)志清零 tr1=1; /開定時器11.4溢出中斷服務(wù)程序：溢出中斷服務(wù)程序?yàn)槎〞r器1溢出中斷服務(wù)程序，每執(zhí)行一次，num加1，并判斷num是否達(dá)到10

8、0，即計(jì)時5s。若已達(dá)到5s，i/o口p1.0輸出復(fù)位信號。溢出中斷服務(wù)程序清單（c語言）如下：void int_t1() interrupt 3 using 3 /定時器1溢出中斷服務(wù)程序num+; /每溢出一次標(biāo)志加1if (num=100) /當(dāng)標(biāo)志等于100時，即計(jì)時5s p1=(0x01); /p1.0輸出1 1.5喂狗代碼：喂狗代碼主要功能為暫時關(guān)定時器1，定時器1寄存器清零，看門狗標(biāo)志num清零和重新開啟定時器1.喂狗代碼程序清單（c語言）如下：tr1=0; /喂狗代碼，關(guān)定時器1 tl1=0xb0; /重新設(shè)置定時器初值 th1=0x3c; tf1=0; /定時器1溢出中斷標(biāo)志

9、清零 tr1=1; /開定時器11.6完整測試程序清單完整測設(shè)程序分為兩部分，以一個正向運(yùn)行一次的流水燈程序和逆向無限循環(huán)流水燈程序組成。在正向進(jìn)行一次流水燈程序時，看門狗代碼不會復(fù)位單片機(jī)；逆向無限循環(huán)流水燈程序時，延時5s，看門狗復(fù)位單片機(jī)。完整測試程序清單（c語言）如下：#include reg51.h#include stdio.hunsigned int i,num; /設(shè)置變量unsigned char temp;void delay(unsigned int t); /聲明delay函數(shù)int main() num=0; /看門狗復(fù)位標(biāo)志 p1=(0x00); /將p1口賦值為0

10、 tmod=0x10; /設(shè)置tmod寄存器，定時器1設(shè)為方式1 tl1=0xb0; /設(shè)置定時器初值低8位 th1=0x3c; /設(shè)置定時器初值高8位，設(shè)置為計(jì)時50ms et1=1; /開定時器1溢出中斷 ea=1; /開總中斷控制 tf1=0; /定時器1溢出中斷標(biāo)志清零 tr1=1; /開定時器1 temp=0x01; /流水燈狀態(tài)標(biāo)志 for(i=0;i8;i+) /流水燈程序（1） p0=temp; /點(diǎn)亮p0口對應(yīng)的led delay(100); temp=1; /點(diǎn)亮的led燈前移一位 tr1=0; /喂狗代碼，關(guān)定時器1 tl1=0xb0; /重新設(shè)置定時器初值 th1=0x

11、3c; tf1=0; /定時器1溢出中斷標(biāo)志清零 tr1=1; /開定時器1 while(1) /流水燈程序（2） /倒序，無限循環(huán) temp=0x80; for(i=0;i=1; tr1=0; /喂狗代碼 tl1=0xb0; th1=0x3c; tf1=0; tr1=1; num=0; return 0;void delay(unsigned int t) /延時子程序 register unsigned int bt; for(;t;t-) for(bt=0;bt255;bt+); void int_t1() interrupt 3 using 3 /定時器1溢出中斷服務(wù)程序 num+;

12、/每溢出一次標(biāo)志加1 if (num=100) /當(dāng)標(biāo)志等于100時，即計(jì)時5s p1=(0x01); /p1.0輸出1 完整測試程序清單（c語言反匯編版）如下：q0000: ljmp q00ab q0003: push acc inc 0ah mov a,0ah jnz q000d inc 09h q000d: xrl a,#64h orl a,09h jnz q0016 mov p1,#0feh q0016: pop acc reti nop nop ljmp q0003 q001e: clr a mov 09h,a mov 0ah,a mov p1,#0ffh mov tmod,#10h

13、 mov tl1,#0b0h mov th1,#3ch setb et1 setb ea clr tf1 setb tr1 mov 08h,#01h mov 0bh,a mov 0ch,a q003e: lcall q0089 mov a,08h add a,acc mov 08h,a inc 0ch mov a,0ch jnz q004f inc 0bh q004f: clr c subb a,#08h mov a,0bh subb a,#00h jc q003e clr tr1 mov tl1,#0b0h mov th1,#3ch clr tf1 setb tr1 q0064: mov 0

14、8h,#80h clr a mov 0bh,a mov 0ch,a q006c: lcall q0089 mov a,08h clr c rrc a mov 08h,a inc 0ch mov a,0ch jnz q007d inc 0bh q007d: clr c subb a,#08h mov a,0bh subb a,#00h jc q006c sjmp q0064 ret q0089: mov a,08h cpl a mov p0,a mov r7,#64h mov r6,#00h q0092: mov a,r7 orl a,r6 jz q00aa clr a mov r5,a mov r4,a q0099: inc r5 cjne r5,#00h,q009e inc r4 q009e: mov a,r5 cpl a orl a,r4 jnz q0099 mov a,r7 dec r7 jnz q0092 dec