新型微處理器監(jiān)控電路

微處理器監(jiān)控電路早已得到廣泛應(yīng)用，它的發(fā)展從分立電路、單一復(fù)位功能的三端集成器件到復(fù)雜的多功能集成器件，的電子技術(shù)的各個(gè)階段，它都保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文簡(jiǎn)要介紹監(jiān)控電路的基本特性以及一些新型監(jiān)控復(fù)位器件。

1 電源電壓監(jiān)控電路

監(jiān)控電路最基本的功能就是上電復(fù)位（POWER-ON-RESET）。如果不具備這一功能，微處理器系統(tǒng)的上電和電源電壓波動(dòng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問題。最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路是由一個(gè)電阻、一個(gè)電容和一個(gè)二極管組成的，其電路連接如圖1所示。

的上電過程中，當(dāng)電源電壓開始上升時(shí)，RC電路保持低電平。如果電源電壓上升得足夠快，RESET端將保持有效以使微處理器處于復(fù)位狀態(tài)，直到其它電路都已正常上電。只要電源上電的瞬態(tài)過程比RC電路的時(shí)間常數(shù)快，則這個(gè)簡(jiǎn)單的復(fù)位電路就能可靠地工作。但是的電源波動(dòng)和掉電過程中，這個(gè)復(fù)位電路將無法保證正常工作。因?yàn)椋碾娫吹綦姇r(shí)，電壓必須低到小于VIL減去一個(gè)二極管的壓降時(shí)才能給出復(fù)位信號(hào)。VIL是RESET端的輸入低電平容限。但的電源電壓低到這個(gè)程度之前，可能早就不滿足微處理器的工作電壓要求了。

為了解決這一問題，微處理器生產(chǎn)廠提出的推薦電路如圖2所示。該電路的電源電壓下降時(shí)可及時(shí)給出復(fù)位信號(hào)。但監(jiān)控門限電壓的精度受到齊納二極管和三極和的誤差限制。為了解決這一問題，出現(xiàn)了如圖3所示的具有高精度、高可靠性的集成復(fù)位電路。

目前這種器件已經(jīng)廣泛采用了3腳SOT-23封裝。MAXIM公司的第一代SOT-23產(chǎn)品MAX809已被許多廠家仿制，現(xiàn)已成為一種標(biāo)準(zhǔn)。它提供了幾種廠家預(yù)設(shè)的門限電壓，并可發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)的140ms復(fù)位脈沖。MAX809的耗電為60μA。MAXIM最新的MAX6326和MAX6346系列具有相同的功能，但功耗電流已能低至1μA。

2 看門狗監(jiān)控電路

監(jiān)控電路中的看門狗功能用來防止由于內(nèi)部外部原因造成的軟件程序跑飛的失控。看門狗電路實(shí)際上是一個(gè)可清零的計(jì)數(shù)器，如果超時(shí)未清零將會(huì)造成計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿，這樣便會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)使微處理器復(fù)位，從而使程序重新初始化。需要注意的是：軟件設(shè)計(jì)中需要定時(shí)給出清零信號(hào)，一旦軟件失控而無法給出清零信號(hào)，看門狗電路就將中斷或復(fù)位。

許多微處理器內(nèi)部都包含了一看門狗計(jì)數(shù)器。但是這些內(nèi)部軟件看門狗不能提供完善的防護(hù)。因?yàn)檫@些內(nèi)部看門狗計(jì)數(shù)器一般都可被軟件設(shè)置成禁止?fàn)顟B(tài)。如果軟件可以禁止掉看門狗，那么看門狗就不能完全監(jiān)控軟件運(yùn)行狀態(tài)。為了提高系統(tǒng)的可靠性，最好的辦法是采用軟件不可屏蔽的外部硬件看門狗電路。

具有看門狗功能的器件有很多種，MAXIM公司的MAX823和MAX824是第一種采用SOT23-5小型封裝的看門狗電路（內(nèi)部原理如圖4）。看門狗輸出直接連到電源監(jiān)控輸出上以產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。MAXIM公司的SOT23-5封裝的監(jiān)控芯片已經(jīng)形成了一個(gè)龐大的系列，這使設(shè)計(jì)工程師有了最大的設(shè)計(jì)靈活性。例如，MAX6316～MAX6322系列提供的監(jiān)控門限電壓從2.5V～5V以100mV為一個(gè)步進(jìn)點(diǎn)可選，同時(shí)還具有四種復(fù)位延時(shí)（1ms，20ms,140ms,1.12s）和四種看門狗延時(shí)（4.3ms，71ms，1.12s，17.9s）功能。

3 帶啟動(dòng)延遲的看門狗電路

看門狗電路一旦系統(tǒng)上電完成，計(jì)數(shù)器就開始工作，微處理器必須的看門狗延時(shí)未到來之前發(fā)出清零信號(hào)。而看門狗延時(shí)的整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)間內(nèi)一經(jīng)選定就無法更改。對(duì)于程序較復(fù)雜、初始化時(shí)間較長(zhǎng)的實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，上述看門狗電路還不狗理想。實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)一般需要較短的看門狗延時(shí)以保證能的最短的時(shí)間內(nèi)從故障狀態(tài)中恢復(fù)，但如果看門狗延時(shí)較短，則系統(tǒng)程序的初始化未完成之前可能來不及發(fā)出清零信號(hào)。

MAXIM公司最新推出的管腳設(shè)定可調(diào)的看門狗電路MAX6369～MAX6374系列可以解決這個(gè)問題。圖5是MAX6360～MAX6374系列的內(nèi)部原理框圖，它的可調(diào)時(shí)間量有三種：

（1）看門狗啟動(dòng)延時(shí)

啟動(dòng)延時(shí)是指的看門狗計(jì)數(shù)器啟動(dòng)之前的一段延時(shí)，微處理器系統(tǒng)可以的完成上電初始化之后再開始進(jìn)入正常的看門狗監(jiān)控狀態(tài)。啟動(dòng)延時(shí)可以是固定的、從200μs到60s可調(diào)。

（3）看門狗輸出脈沖寬度

該輸出為漏極開路輸出時(shí)，低電平有效的最小脈沖寬度為100ms(MAX6369/MAX6371/MAX6373)，在為推挽輸出時(shí)，低電平有效的最小脈沖寬度為1ms(MAX6370/MAX6372/MAX6374)。

表1 延時(shí)設(shè)置表

表1是MAXIM公司部分產(chǎn)品的延時(shí)設(shè)置表，表中，tDELAY為看門狗啟動(dòng)延時(shí)，tWD為看門狗延時(shí)。使用時(shí)可根據(jù)具體應(yīng)用來設(shè)置SET1～SET3引腳。