STC89單片機(jī)看門狗的使用及應(yīng)用程序
“看門狗”概念及其應(yīng)用在由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作有可能會(huì)受到來自外界電磁場(chǎng)的干擾，造成程序的跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)便無法繼續(xù)工作，這樣會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗”(watch dog)。
加入看門狗電路的目的是使 單片機(jī) 可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作， 其工作過程如下：看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè)I/O引腳相連，該I/O引腳通過單片機(jī)的程序控制，使它定時(shí)地往看門狗芯片的這個(gè)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(shí)，給看門狗引腳送電平的程序便不能被執(zhí)行到，這時(shí)，看門狗電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來的信號(hào)，便將它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位，從而單片機(jī)將從程序存儲(chǔ)器的起始位置重新開始執(zhí)行程序，這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位。
通?？撮T狗電路需要一個(gè)專門的看門狗芯片連接 單片機(jī) 來實(shí)現(xiàn)，這在我們的單片機(jī)教程網(wǎng)http://www.51hei.com以前做過相關(guān)的電路介紹。不過這樣會(huì)給電路設(shè)計(jì)帶來復(fù)雜，STC單片機(jī)內(nèi)部自帶有看門狗，通過對(duì)相應(yīng)特殊功能寄存器的設(shè)置就可實(shí)現(xiàn)看門狗的應(yīng)用，STC89系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)專門的看門狗定時(shí)器寄存器，Watch Dog Timer 寄存器，其相應(yīng)功能見下個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
看門狗定時(shí)器寄存器(WDT_CONTR)
STC 單片機(jī) 看門狗定時(shí)器寄存器在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為E1H，不能位尋址， 該寄存器用來管理STC單片機(jī)的看門狗控制部分，包括啟?？撮T狗、設(shè)置看門狗溢出時(shí)間等。單片機(jī)復(fù)位時(shí)該寄存器不一定全部被清0，在STC下載程序軟件界面上可設(shè)置復(fù)位關(guān)看門狗或只有停電關(guān)看門狗的選擇，大家根據(jù)需要可做出適合自己設(shè)計(jì)系統(tǒng)的選擇。其各位的定義如表4.2.1所示。
表1看門狗定時(shí)器寄存器(WDT_CONTR)
EN_WDT：看門狗允許位，當(dāng)設(shè)置為“1”時(shí)，啟動(dòng)看門狗。
CLR_WDT ：看門狗清“0”位，當(dāng)設(shè)為“1”時(shí)，看門狗定時(shí)器將重新計(jì)數(shù)。硬件 自動(dòng)清“0”此位。
IDLE_WDT：看門狗“IDLE”模式位，當(dāng)設(shè)置為“1”時(shí)，看門狗定時(shí)器在 單片機(jī) 的“空閑模式”計(jì)數(shù)，當(dāng)清“0”該位時(shí), 看門狗定時(shí)器在單片機(jī)的“空閑模式” 時(shí)不計(jì)數(shù)。
PS2、PS1、PS0：看門狗定時(shí)器預(yù)分頻值，不同值對(duì)應(yīng)預(yù)分頻數(shù)如表4.2.2所示。
表2 12M晶振看門狗定時(shí)器預(yù)分頻值
看門狗溢出時(shí)間與預(yù)分頻數(shù)有直接的關(guān)系，公式如下：
看門狗溢出時(shí)間=(N×預(yù)分頻數(shù)×32768)/晶振頻率
上式中N表示STC 單片機(jī) 的時(shí)鐘模式，STC單片機(jī)有兩種時(shí)鐘模式：?jiǎn)伪端伲簿褪?2時(shí)鐘模式，這種時(shí)鐘模式下，STC單片機(jī)與其它公司51單片機(jī)具有相同的機(jī)器周期，即12個(gè)振蕩周期為一個(gè)機(jī)器周期；另一種為雙倍速，又被稱為6時(shí)鐘模式，在這種時(shí)鐘模式下，STC單片機(jī)比其它公司的51單片機(jī)運(yùn)行速度要快一倍，關(guān)于單倍速與雙倍速的設(shè)置在下載程序軟件界面上有設(shè)置選擇，大家可自行下載測(cè)試程序運(yùn)行速度。預(yù)分頻數(shù)的值由PS2、PS1和PS0的組合確定，如表4.2.2所示。晶振頻率即為當(dāng)前系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。
下面我們通過兩個(gè)例子來進(jìn)一步講解使用看門狗和不使用看門狗時(shí)程序運(yùn)行的區(qū)別，由于STC 單片機(jī) 的高抗干擾特點(diǎn)，至今我還未曾遇到過程序跑飛的情況，因此我們也很難人為制造出使單片機(jī)程序跑亂的情況，下面的程序演示利用看門狗的溢出時(shí)間來使程序自動(dòng)復(fù)位運(yùn)行。
【例】：在TX-1C實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)如下描述：程序啟動(dòng)后設(shè)定看門狗溢出時(shí)間為2秒左右，然后點(diǎn)亮第一個(gè)發(fā)光二極管，稍延時(shí)一會(huì)，然后熄滅發(fā)光二極管，使程序進(jìn)入等待死循環(huán)狀態(tài)，并且在死循環(huán)中大約每隔1秒喂狗一次，看程序運(yùn)行是否正常。
新建文件part3.4.2.c，程序代碼如下：
#include //52系列 單片機(jī) 頭文件
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sfr WDT_CONTR=0xe1;
sbitLED1=P1^0;
void delayms(uint xms)
{
uint i,j;
for(i=xms;i>0;i--) //i=xms即延時(shí)約xms毫秒
for(j=110;j>0;j--);
}
void main()
{
WDT_CONTR=0x35;
led1=0;
delayms(500);
led1=1;
while(1)
{
delayms(1000);
WDT_CONTR=0x35;
}
}
分析：
(1)“sfr WDT_CONTR=0xe1;”定義STC單片機(jī)中新加入的看門狗寄存器，因?yàn)閞eg52.h頭文件中沒有對(duì)該寄存器的定義，以后要定義其它新的寄存器時(shí)方法相同，當(dāng)然也可以寫在reg52.h頭文件中。
(2)程序開始后，點(diǎn)亮發(fā)光二極管后延時(shí)約500ms后再熄滅，這里延時(shí)不可過長(zhǎng)，若兩次喂狗之間程序運(yùn)行的總時(shí)間超過看門狗的溢出時(shí)間，看門狗將復(fù)位 單片機(jī) ，大家可調(diào)節(jié)這個(gè)延時(shí)時(shí)間看實(shí)際演示效果。
(3)喂狗時(shí)使用和設(shè)定看門狗寄存器同樣的語句，只要看門狗寄存器中的CLR_WDT位被置1，看門狗定時(shí)器將重新計(jì)數(shù)，CLR_WDT位被置1后，由硬件自動(dòng)將其清零。
(4)演示結(jié)果表現(xiàn)為發(fā)光二極管點(diǎn)亮后，馬上熄滅，再不會(huì)點(diǎn)亮，這說明程序沒有被復(fù)位，始終停止在while(1)循環(huán)中，看門狗處于被正常喂狗的情況下。
【例】只需把while(1)循環(huán)中的“WDT_CONTR=0x35;”這句刪掉，演示結(jié)果為小燈不停的閃爍，因?yàn)橛辛丝撮T狗的作用，當(dāng)看門狗定時(shí)器溢出時(shí)，使 單片機(jī) 復(fù)位從頭重新執(zhí)行程序，所以小燈閃爍。
在應(yīng)用看門狗時(shí)，需要在整個(gè)大程序的不同位置喂狗，每?jī)纱挝构分g的時(shí)間間隔一定不能小于看門狗定時(shí)器的溢出時(shí)間，否則程序?qū)?huì)不停的復(fù)位。
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