STC89系列單片機看門狗的使用及應(yīng)用程序
“看門狗”概念及其應(yīng)用在由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機的工作有可能會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被 打斷，由單片機控制的系統(tǒng)便無法繼續(xù)工作，這樣會造成整個系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了 一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(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可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作， 其工作過程如下：看門狗芯片和單片機的一個I/O引腳相連，該I/O引腳通過單片機的程序控制，使它定時地往看門狗芯片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其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進入死循環(huán)狀態(tài)時，給看門狗引腳送電平的程 序便不能被執(zhí)行到，這時，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便將它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號，使單片機發(fā)生復(fù)位，從而單片 機將從程序存儲器的起始位置重新開始執(zhí)行程序，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位。
通？撮T狗電路需要一個專門的看門狗芯片連接單片機來實現(xiàn)，這在我們的單片機教程網(wǎng)http://www.51hei.com以前做過相關(guān)的電路介紹。不過這樣會給電路設(shè)計帶來復(fù)雜，STC單片機內(nèi)部自帶有看門狗，通過對相應(yīng)特殊功能寄存器的設(shè)置就可實現(xiàn)看門狗的應(yīng)用，STC89系列單片機內(nèi)部有一個專門的看門狗定時器寄存器，Watch Dog Timer 寄存器，其相應(yīng)功能見下個知識點。
看門狗定時器寄存器(WDT_CONTR)
STC單片機看門狗定時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單片機的看門狗控制部分，包括啟停看門狗、設(shè)置看門狗溢出時間等。單片機復(fù)位時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看門狗定時器寄存器(WDT_CONTR)
| 位序號 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
| 位符號 | -- | -- | EN_WDT | CLR_WDT | IDLE_WDT | PS2 | PS1 | PS0 |
EN_WDT：看門狗允許位，當(dāng)設(shè)置為“1”時，啟動看門狗。
CLR_WDT ：看門狗清“0”位，當(dāng)設(shè)為“1”時，看門狗定時器將重新計數(shù)。硬件自動清“0”此位。
IDLE_WDT：看門狗“IDLE”模式位，當(dāng)設(shè)置為“1”時，看門狗定時器在單片機的“空閑模式”計數(shù)，當(dāng)清“0”該位時, 看門狗定時器在單片機的“空閑模式”時不計數(shù)。
PS2、PS1、PS0：看門狗定時器預(yù)分頻值，不同值對應(yīng)預(yù)分頻數(shù)如表4.2.2所示。
表2 12M晶振看門狗定時器預(yù)分頻值
| PS2 | ps1 | ps0 | 預(yù)分頻數(shù) | 看門狗溢出時間 |
| 0 | 0 | 0 | 2 | 65.5ms |
| 0 | 0 | 1 | 4 | 131.0ms |
| 0 | 1 | 0 | 8 | 262.1ms |
| 0 | 1 | 1 | 16 | 524.2ms |
| 1 | 0 | 0 | 32 | 1.0485s |
| 1 | 0 | 1 | 64 | 2.0971s |
| 1 | 1 | 0 | 128 | 4.1943s |
| 1 | 1 | 1 | 256 | 8.3886s |
看門狗溢出時間與預(yù)分頻數(shù)有直接的關(guān)系，公式如下：
看門狗溢出時間=(N×預(yù)分頻數(shù)×32768)/晶振頻率
上式中N表示STC單片機的時鐘模式，STC單片機有兩種時鐘模式：單倍速，也就是12時鐘模式，這種時鐘模式下，STC單片機與其它公司51單片機具有 相同的機器周期，即12個振蕩周期為一個機器周期;另一種為雙倍速，又被稱為6時鐘模式，在這種時鐘模式下，STC單片機比其它公司的51單片機運行速度 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，大家可自行下載測試程序運行速度。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)的時鐘頻率。
下面我們通過兩個例子來進一步講解使用看門狗和不使用看門狗時程序運行的區(qū)別，由于STC單片機的高抗干擾特點，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程序跑亂的情況，下面的程序演示利用看門狗的溢出時間來使程序自動復(fù)位運行。
【例】：在TX-1C實驗板上實現(xiàn)如下描述：程序啟動后設(shè)定看門狗溢出時間為2秒左右，然后點亮第一個發(fā)光二極管，稍延時一會，然后熄滅發(fā)光二極管，使程序進入等待死循環(huán)狀態(tài)，并且在死循環(huán)中大約每隔1秒喂狗一次，看程序運行是否正常。
程序代碼如下：
[cpp] view plaincopy#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sfr WDT_CONTR=0xe1;
sbit led1=P1^0;
void delayms(uint xms)
{
uint i,j;
for(i=xms;i>0;i--) //i=xms即延時約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單片機中新加入的看門狗寄存器，因為reg52.h頭文件中沒有對該寄存器的定義，以后要定義其它新的寄存器 時方法相同，當(dāng)然也可以寫在reg52.h頭文件中。
(2)程序開始后，點亮發(fā)光二極管后延時約500ms后再熄滅，這里延時不可過長，若兩次喂狗之間程序運行的總時間超過看門狗的溢出時間，看門狗將復(fù)位單 片機，大家可調(diào)節(jié)這個延時時間看實際演示效果。
(3)喂狗時使用和設(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，看門狗定時器將重新計數(shù)，CLR_WDT位被置1后，由硬件自動將其清零。
(4)演示結(jié)果表現(xiàn)為發(fā)光二極管點亮后，馬上熄滅，再不會點亮，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，因為有了看門狗的作用，當(dāng)看門狗定時器溢出時，使單片機復(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，需要在整個大程序的不同位置喂狗，每兩次喂狗之間的時間間隔一定不能小于看門狗定時器的溢出時間，否則程序?qū)煌５膹?fù)位。
擴展閱讀：看門狗電路應(yīng)用點滴
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-18
