一种新的单片机“看门狗”电路软件设计方法

随着MCS-51系列单片机的发展，其芯片价格在不断下降，但同时也带来了单片机芯片的抗干扰问题，该问题可能导致一些智能型仪器仪表单片机工业控制系统发生“死机”。笔者通过近几年的设计实践及不断试验，总结了一套可靠的“看门狗”硬件电路及软件设计方法。由于一些专业期刊曾经刊登过许多关于“看门狗” 硬件电路构成的文章，同时也详细的关于“看门狗”电路非正常失效故障原因的分析及针对性软件设计技巧[1]，本文给出了一个采用MAX706和89C52 构成的“看门狗”硬件电路，并且从新的角度说明了如何确保“看门狗”电路的正常工作，同时给出了它的软件设计方法。

1 “看门狗”硬件电路简述

现以MAX706监控电路为例（见图1）来说明“看门狗”硬件电路的工作过程，我们知道，MAX706是一种性能优良的低功耗CMOS监控电路芯片，其内部电路由上电复位、可重触发“看门狗”定时器及电压比较器等组成[2]。MAX706只要在1.6秒时间内检测到WCI引脚有高低电平跳变信号，则“看门狗”定时器清零并重新开始计时；若超出1.6秒后，WCI引脚仍无高低电平跳变信号，则“看门狗”定时器溢出，WDO引脚输出低电平，进而触发MR手动复位引脚，使MAC706复位，从而使“看门狗”定时器清零并重新开始计时，WDO引脚输出高电平，MAX706的RST复位输出引脚输出大约200毫秒宽度的低电平脉冲，使单片机控制系统可靠复位，重新投入正常运行。

2 “看门狗”电路软件设计方法

以往的“看门狗”电路复位指令（即“喂狗”）一般总是插入在主程序中，而且“喂狗”指令一般是脉冲式，可以连续用两条取反指令（如CPL P1.0）。这是因为一般情况下，程序跑飞或者陷入“死循环”时，中断功能可能不受影响，CPU仍能象正常运行时一样响应和执行中断子程序。这时如果中断子程序中插有“喂狗”指令，则“看门狗”定时器始终处于正常无溢出状态，无法对已经混乱的微机系统重新启动以投入正常运转状态。

在主程序中适当插入“喂狗”指令，大多数场合的单片机系统都能够比较可靠地工作。但是有一种特殊情况，即中断响应功能已经失效，而主程序仍然能够正常运行，这时“看门狗”电路对恢复单片机系统正常工作时无能为力的。例如：当程序正在执行中断子程序时，系统突然受到强烈干扰，程序跑飞，而且PC指针刚好落在主程序的指令字节上，堆栈也不溢出，使主程序能够继续正常运行。这时“看门狗”的“喂狗”动作正常，而中断再也不法响应了。这时因为在MCS-51的中断系统中有两个不可寻址的优先级状态触发器，分别指标两级中断响应状态。当CPU响应中断时，首先置位相应的优先级状态触发器（该触发器能指出CPU正在处理的中断优先级别），这时会屏蔽掉同级别的所有中断申请，直到执行RETI指令时，才由CPU硬件清零该优先级状态触发器，从而使以后的中断请求能被正常地响应[3]。如果响应中断后而不执行RETI指令，那么同级别中断申请就不会被响应了。