引 言
单片机的程序稳定性、运行和数据安全性是设计师在不同运行环境中必须考虑的问题,最常见的问题是干扰CPU进入死循环,一般设计师会使用软件陷阱和软件看门狗来避免这种现象,对于一般的运行环境,如果连续运行或恶劣环境往往不能满足要求,然后使用硬件看门狗重新启动CPU,使程序恢复正常运行。同时,如果电源电压波动较大或断电,一些系统还需要保护当前有用的数据。MAX708就是这种既有电源监控和数据保护又有看门狗作用的集成电路芯片。
1 看门狗芯片MAX708的工作原理
图1是看门狗芯片MAX708内部组成结构原理。
MAX708是一种微处理器电源监控和看门狗芯片,可同时输出高电平和低电平复位信号。复位信号可以通过VCC由独立比较器触发的电压、手动复位输入。域值为1.25 V、用于电源故障或低电源警告的独立比较器可用于监控第二个电源信号,并为处理器提供电压下降的预警功能。该功能是为了正常关闭、向操作员发送报警或电源切换和数据保护。
MAX708有三种复位域值电平可供选择,这三种域值为:2.63 V、2.93 V、3.08 V。提供手动复位输入信号VCC=1 V能提供有效的RESET复位信号。
MAX708由上电比较器、复位信号发生器、反相器和失电比较器组成。它们的引脚和功能如下。
引脚1:MR,手动复位输入MR输人信号小于0.8 V产生复位脉冲信号输出。MR输入低电时,会有250μA拉出电流的内部可以驱动连接MR端的TTL或CMOS逻辑门,也可以由开关短路到地。一般在MR输入的手动复位信号由开关或逻辑门产生,此时手动开关应接地,或逻辑门应输出低电平。MAX708内部拉出电流将作为外部逻辑门的灌入电流,或开关短路到地的电流。
引脚2:VCC,5 V电源。
引脚3:GND,信号地。
引脚4:PFI,当电源电压下降时,监控输入端。PFI端输入低于1.25 V时,就会使PFO如果PFI当端不使用时,接收它GND或VCC端。
引脚5:PFO,当电源电压下降时,监控输出端。PFI端输入低于1.25 V时,就会使PFO端输出低电平,接收灌入电流PFO输出高电平。
引脚6:空脚,不用。
引脚7:RESET,脉冲端的脉冲宽度为200 ms。如果电源VCC低于复位门槛4.65 V保持输出低电平而不是脉冲。VCC时,由于VCC从0→5V,故会产生200 ms复位脉冲输出。MR低电平脉冲输送也会产生200 ms复位脉冲输出。
引脚8:RESET,高电平复位输出脉冲端。RESET反相信号,由RESET通过内部反相器生成。
利用MAX708一脚,外接人的信号可以是振荡器等转换的信号,每隔一定时间由CPU复位振荡器使其不输出低电平复位信号,如CPU如果振荡器在一定时间内不输出复位电平,振荡器输出低电平MAX708输出复位信号CPU复位。集成MAX708是通电、断电监控电路,在通电、断电时可产生复位信号输出,也可靠复位CPU。MAX708监测电源电压的门槛为4.40 V复位功能和工艺如下:
a) 通电复位:连接电源VCC使MAX708通电时,电源VCC从0→5 V,这时有一个过渡过程。部分时间存在于过渡过程中VCC<4.65 V在这种情况下,上电比较器将低电平输出到复位发生器,从而产生200 mS复位脉冲输出。
b) 手动复位:在MR端接一个按钮,按钮另一端接地,按键时,会产生低电平脉冲送到复位发生器,产生200 ms复位脉冲输出。
c) 电源下降复位:输入端下降电源和电源PFI连接时,当电源下降并且有PFI电平小于1.25 V时,就在PFO端输出低电平。PFO端和MR相连,则使PFO输出的低电平加到MR将复位发生器送到复位发生器,使复位发生器产生200 ms输出复位脉冲信号。
2 基于MAX708数据保护系统设计
图2所示是MAX数据保护系统应用连接原理图由708和微处理器组成。
在这里,MAX708用于监控第二个电源信号,并为处理器提供电压下降的预警功能。利用此功能,系统可以在电源下降前进行一些安全操作,如保存参数、发送报警信号或切换备用电池。如果使用MAX708在电源出现毛刺或停电前保存当前数据E2PROM可有效解决E2PROM数据丢失(数据保护)问题,特别是在智能计量装置(如智能电度计、智能气流计、智能水表等)停电时,更好地应用了当前的数据保存。
图3和图4分别是MAX708用于电源监测E2PROM主程序和中断服务程序的数据保护功能。
使用此电路时,必须选择适当的预警电压点,以确保储能供电,VCC电压从预警电压下降到复位电压的维间TB必须足够长,一般E2PROM写作周期约为10 ms到20 ms,取TB>200 ms数据可以稳定写入。
当预警电压调整方法如下:VDC调整预警电压等于调整预警电压R1和R2使PFI的电压为1.25 V此时可检测PFO,确认内部电压比较器是否工作。
3 结束语
MAX708除了电源复位和电源复位外,还具有监控系统电源和数据保护的功能。当用作监控系统电源时,当电源测量和控制电源电压异常时,提供预警指示或中断请求信号,方便系统实现异常处理;当用于数据保护时,当电源或系统工作异常时,必要的数据保护:如编写保护、数据备份或切换备用电池,当系统程序运行或锁定时,门狗定时器将自动复位系统,使系统恢复正常工作状态,程序恢复正常运行。