STC89C5X單片機看門狗

[鍵入文字]PAGE6基于STC89C52單片機溫度報警器STC89C5X單片機“看門狗”原理、詳解和演示程序2011-01-2711:00:14來源:互聯(lián)網(wǎng)“看門狗定時器”是這樣一種東西，從功能上說它可以讓微控制器在意外狀況下（比如軟件陷入死循環(huán)）重新回復(fù)到系統(tǒng)上電狀態(tài)，以保證系統(tǒng)出問題的時候重啟一次。就跟我們現(xiàn)在用電腦一樣，死機了你就按一下reset鍵重啟一次電腦，看門狗就是負(fù)責(zé)干這個事兒的。它是52單片機增加的一個功能，以前Intel8031、……、AT89C51時代單片機片內(nèi)都沒有“看門狗”功能，需要我們外擴看門狗芯片，比如X5045。很多人初次接觸不太理解怎么用，書上也講的含含糊糊，故意說的很復(fù)雜很玄妙（可能是現(xiàn)在寫書人的通病，生怕寫的簡單的別人覺得他沒水平）。其實要是說明白點：“看門狗”就是一個計數(shù)器，由于位數(shù)有限計數(shù)器能夠裝的數(shù)值是有限的(比如8位的最多裝256個數(shù)、16位的最多裝65536個數(shù))，從開啟“看門狗”那刻起，它就開始不停的數(shù)機器周期，數(shù)一個機器周期就計數(shù)器加１，加到計數(shù)器盛不下了（術(shù)語叫溢出）就就產(chǎn)生一個復(fù)位信號，重啟系統(tǒng)。注解：這里順便說一下，一般教材上叫“看門狗定時器”，其實定時器原理還是計數(shù)器，只是計的是時鐘周期，所以我為了初學(xué)者好理解叫統(tǒng)一叫“計數(shù)器”，這里闡明一下。明白了上面的原理，我們在設(shè)計程序時，先根據(jù)看門狗計數(shù)器的位數(shù)和系統(tǒng)的時鐘周期算一下計滿數(shù)需要的時間，就是說在這個時間內(nèi)“看門狗”計數(shù)器是不會裝滿的，然后在這個時間內(nèi)告訴它重新開始計數(shù)，就是把計數(shù)器清零，這個過程叫“喂狗”，這樣隔一段時間喂一次狗，只要程序正常運行他就永遠(yuǎn)計不滿，一旦出現(xiàn)死循環(huán)之類的故障，沒有及時來清零計數(shù)器，就會導(dǎo)致裝滿了溢出，他就重啟系統(tǒng)，這就是看門狗的看門原理，其實想想傻傻的、笨笨的。舉個例子說：8051單片機選用12MHz晶振，一個時鐘周期為1us，如果“看門狗計數(shù)器”是16位的，最大計數(shù)65536個，那么從0開始計到65535需要約65ms，所以我們可以在程序的50ms左右清零一次計數(shù)器（“喂狗”），讓他重新從0開始計，再過50ms，再清，……，這樣下去只要程序正常運行，計數(shù)器永遠(yuǎn)不會計滿，也就永遠(yuǎn)不會被“看門狗”復(fù)位。當(dāng)然這個喂狗的時間是大家自己選的，只要不超過65ms，你選多少都可以，一般不要喂得太勤，這樣單片機運行時間浪費了，比如你1ms喂一次就太勤了，也不要說那我65ms喂一次，這樣太邊緣，這樣抗干擾能力就下降了，最好是留一定的余量，這個就是設(shè)計者自己掌握了，我一般是讓計到90%左右就清一次。每種單片機的“看門狗”實現(xiàn)方法不盡相同，但是原理都一樣，而且“看門狗”都是啟動了之后就不能被關(guān)閉，只能系統(tǒng)復(fù)位（重新斷電在上電）才能關(guān)閉。設(shè)置“看門狗”的一般步驟如下：1.設(shè)置“看門狗”相關(guān)寄存器，啟動“看門狗”；2.隔一段時間清零一次，“喂狗”；3.如果程序正常，一直運行；如果程序出錯，沒有按時“喂狗”，“看門狗”就在溢出的時候復(fù)位系統(tǒng)。值得提一下：由于現(xiàn)在AT89S52應(yīng)用比較廣泛，所以我先說說ATMEL的看門狗；再說說本次試驗用的STC89C52RC的看門狗；注意兩個不一樣?。?！AT89S52單片機看門狗定時器是14位的，最大計數(shù)214=16384個數(shù)，每計16384個時鐘周期就溢出一次。也就是說如果使用12M晶振的話，至少應(yīng)該在16.384ms內(nèi)喂一次狗。STC89C5X系列單片機由于采用了“預(yù)分頻技術(shù)”，它的溢出時間是=(N*Prescale*32768)/晶振頻率（不要問我為什么，他們就是這么設(shè)計的，我們就這么用就行）。其中N是單片機的時鐘周期，STC89C5X系列單片機提供6時鐘周期和12時鐘周期兩種時鐘周期，可以在燒寫程序時修改；Prescale是預(yù)分頻數(shù)，通過設(shè)置【看門狗控制寄存器】可以設(shè)置為2、4、8、16、32、64、128、256；怎么設(shè)置演示程序中有介紹；晶振頻率就是系統(tǒng)選用的晶振。所以如果同樣選擇12MHz晶振，使用傳統(tǒng)的12時鐘周期，它最小的溢出時間是（12*2*32768）/(12*106)=65.536ms，最大溢出時間是（12*256*32768）/(12*106)≈8.38s。如果選擇256分頻，也就是說只要在8.38秒之內(nèi)喂一次狗就可以了。戲謔的說：這只狗比較抗餓，J~~對于我們用戶來說，看門狗的時間是越長越好，這樣可以節(jié)省更多的單片機資源，尤其是對時間要求精準(zhǔn)的系統(tǒng)，如果執(zhí)行過程中我們不停地“喂狗”，那么是比較浪費時間的。所以STC89C5X系列單片機的看門狗更有優(yōu)勢一些。當(dāng)然這個也是個人的選擇，如果對時間要求的不苛刻的話，勤喂幾次狗也沒關(guān)系。下面我就以STC89C52RC單片機為例說說典型的51單片機的看門狗程序如何寫，關(guān)于STC89C52RC單片機的“看門狗”定義請看STC89C51RC-RD單片機使用說明。以下程序在Keil2和Keil3下調(diào)時通過，下載在本校的實驗板上達(dá)到預(yù)期效果。STC89C52RC/54RD+/58RD+/516RD+單片機上測試正常運行。如果沒有我們的實驗板，請按照下面的硬件原理圖自己在最小系統(tǒng)上搭建一個實驗環(huán)境也很容易。圖1.STC89C52最小單片機系統(tǒng)+兩個指示燈圖2.串行口接口（用于下載程序和測試本次試驗）001/***************************************************************************002程序功能：本程序演示STC51單片機看門狗程序003程序設(shè)計：燕山大學(xué)魯信瓊004晶振選擇：11.0592MHz,如果晶振不匹配，請修改延時函數(shù)參數(shù)005承接51單片機、PIC單片機程序、VB/VC++上位機程序、電子產(chǎn)品軟硬件設(shè)計開發(fā)工作006EMail:xqlu(at)QQ:9790335007008由于現(xiàn)在AT89S52很流行，所以我先說說ATMEL的看門狗；再說說本次試驗用的STC89C52RC的看門狗；注意兩個不一樣?。?！009010★下面是關(guān)于ATMEL-51單片機看門狗的描述011【看門狗計數(shù)器】(watchdogtimer)是一個14位的計數(shù)器，它以機器周期（晶振頻率/12）增加，當(dāng)計數(shù)值計滿(16383/0x3FFF)了就使單片機軟復(fù)位；012當(dāng)啟動了【看門狗計數(shù)器】之后，我們需要在它計數(shù)沒有滿之前復(fù)位計數(shù)器強制它不能夠溢出，這個過程稱作喂狗。013014"看門狗"原理：0151.系統(tǒng)上電并不啟動看門狗計數(shù)器，通過設(shè)置【看門狗重置寄存器(WDTRSTSFR)】啟動【看門狗計數(shù)器】，一般設(shè)置是給WDTRST寫入0x1E和0xE1啟動；0162.【看門狗計數(shù)器】一旦啟動不可停止，除非是硬件RST或者看門狗的軟復(fù)位才能使其停止；0173.設(shè)計程序在適當(dāng)?shù)臅r間喂狗一次，使其不能計滿，程序就能不間斷執(zhí)行；0184.如果程序中出現(xiàn)死循環(huán)或者執(zhí)行某一步超時，看門狗計數(shù)器就會計滿溢出，(這個時候我們認(rèn)為程序沒有按照預(yù)定計劃執(zhí)行--程序跑飛)，則復(fù)位系統(tǒng)。019020★下面是關(guān)于STC89C5XX-51單片機看門狗的描述021WDT_CONTR位置0xE1;[-][-][EN_WDT][CLR_WDT][IDLE_WDT][PS2][PS1][PS0]022EN_WDT:看門狗允許位，置1啟動看門狗，看門狗不能自動啟動，需要設(shè)置該位后啟動，一旦啟動不能關(guān)閉(只能系統(tǒng)重新上電和看門狗復(fù)位可以關(guān)閉)023CLR_WDT:看門狗計數(shù)器清零位，置1清零看門狗計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)器開始重新計數(shù)，硬件清零該位。024IDLE_WDT:單片機IDLE模式看門狗允許位，當(dāng)IDLE_WDT=1時，單片機在IDLE模式(空閑模式)依然啟用看門狗025PS2~PS0:看門狗定時器預(yù)分頻器，下表中Prescale表示預(yù)分頻數(shù)026PS2PS1PS0Prescale027000202800140290108030011160311003203210164033110128034111256035036看門狗溢出時間：(N*Prescale*32768)/晶振頻率，其中N表示指令周期數(shù)N=12表示12時鐘周期模式；N=6表示6時鐘周期模式037038關(guān)于實驗的注意事項：0391.本次試驗使用的是11.0592MHz晶振，設(shè)置WDT_CONTR=(00110100)B，32預(yù)分頻，單片機使用12指令周期模式。040計算看門狗溢出時間：[12*32*32768/(11059200)]≈1s。0412.本次試驗的硬件電路很簡單，就是最小系統(tǒng)上增加兩個LED燈，原理圖見正文，用戶可以很容易實現(xiàn)。042***************************************************************************/043#include<REG52.H>044sfrWDT_CONTR=0xE1;//定義特殊功能寄存器：STC單片機看門狗控制寄存器045#defineucharunsignedchar046#definetrue1047#definefalse0048#defineWEIGOUWDT_CONTR=0x34//看門狗啟動設(shè)置和“喂狗”操作049sbitLED=P1^6;//信號燈，系統(tǒng)正常工作就一閃一閃的050sbitLED_busy=P1^7;//工作燈，上電滅一會兒（約800ms），然后正常工作的時候一直亮著；用于指示系統(tǒng)是否重啟051uchartimer0_ctr,i;052constucharstr[]="IloveMCU!";//定義一句話，讓他從串口輸出，只有系統(tǒng)重啟的時候才輸出一次，所以也是用于驗證看門狗有沒有重啟系統(tǒng)053054/*************************************************************************/055//延時函數(shù)，11.0592MHz晶振下延時約xms毫秒056voiddelay_ms(unsignedxms)057{058unsignedx,y;059for(x=xms;x>0;x--)060for(y=110;y>0;y--);061}062/*************************************************************************/063064/*************************************************************************/065//主程序初始化函數(shù)066voidInitMain()067{068//初始化時兩盞燈都熄滅069LED=1;070LED_busy=1;071072TMOD=0x21;//定時器0工作在方式1，作為16位定時器；定時器1工作在方式2，作為串行口波特率發(fā)生器073TH0=0x4C;//定時器0裝初值：每隔50ms溢出一次074TL0=0x00;075IE=0x82;//IE=(10000010)B,使能定時器0中斷076TR0=1;//啟動定時器0077}078/*************************************************************************/079080/*************************************************************************/081//串行口初始化程序082voidInitCOM()083{084SCON=0x50;//SCON=(01010000)B，波特率不加倍，允許接收085TH1=0xFD;//設(shè)置波特率=9600bps086TL1=TH1;087TR1=1;//啟動定時器1088}089/*************************************************************************/090091/*************************************************************************/092//定時器0中斷服務(wù)程序程序，控制信號燈閃爍。如果系統(tǒng)正常運行，信號燈1.5秒閃一次093voidTimer0_isr()interrupt1094{095TH0=0x4C;096TL0=0x00;097timer0_ctr++;098099if(timer0_ctr>=30)100{101TR0=0;//定時器0暫停，否則再次來中斷會沖斷程序102timer0_ctr=0;103LED=0;104delay_ms(100);105LED=1;106TR0=1;//定時器0重新啟動107}108}109/*************************************************************************/110111voidma