STC89系列單片機看門(mén)狗的使用及應用程序
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加入看門(mén)狗電路的目的是使單片機可以在無(wú)人狀態(tài)下實(shí)現連續工作， 其工作過(guò)程如下：看門(mén)狗芯片和單片機的一個(gè)I/O引腳相連，該I/O引腳通過(guò)單片機的程序控制，使它定時(shí)地往看門(mén)狗芯片的這個(gè)引腳上送入高電平(或低電平)，這一程序語(yǔ)句是分散地放在單片機其他控制語(yǔ)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(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí)，給看門(mén)狗引腳送電平的程序便不能被執行到，這時(shí)，看門(mén)狗電路就會(huì )由于得不到單片機送來(lái)的信號，便將它和單片機復位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復位信號，使單片機發(fā)生復位，從而單片機將從程序存儲器的起始位置重新開(kāi)始執行程序，這樣便實(shí)現了單片機的自動(dòng)復位。
通?？撮T(mén)狗電路需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的看門(mén)狗芯片連接單片機來(lái)實(shí)現，這在我們的單片機教程網(wǎng)http://www.51hei.com以前做過(guò)相關(guān)的電路介紹。不過(guò)這樣會(huì )給電路設計帶來(lái)復雜，STC單片機內部自帶有看門(mén)狗，通過(guò)對相應特殊功能寄存器的設置就可實(shí)現看門(mén)狗的應用，STC89系列單片機內部有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的看門(mén)狗定時(shí)器寄存器，Watch Dog Timer 寄存器，其相應功能見(jiàn)下個(gè)知識點(diǎn)。
看門(mén)狗定時(shí)器寄存器(WDT_CONTR)
STC單片機看門(mén)狗定時(shí)器寄存器在特殊功能寄存器中的字節地址為E1H，不能位尋址， 該寄存器用來(lái)管理STC單片機的看門(mén)狗控制部分，包括啟?？撮T(mén)狗、設置看門(mén)狗溢出時(shí)間等。單片機復位時(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置復位關(guān)看門(mén)狗或只有停電關(guān)看門(mén)狗的選擇，大家根據需要可做出適合自己設計系統的選擇。其各位的定義如表4.2.1所示。
表1看門(mén)狗定時(shí)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(mén)狗允許位，當設置為“1”時(shí)，啟動(dòng)看門(mén)狗。
CLR_WDT ：看門(mén)狗清“0”位，當設為“1”時(shí)，看門(mén)狗定時(shí)器將重新計數。硬件 自動(dòng)清“0”此位。
IDLE_WDT：看門(mén)狗“IDLE”模式位，當設置為“1”時(shí)，看門(mén)狗定時(shí)器在單片機 的“空閑模式”計數，當清“0”該位時(shí), 看門(mén)狗定時(shí)器在單片機的“空閑模式” 時(shí)不計數。
PS2、PS1、PS0：看門(mén)狗定時(shí)器預分頻值，不同值對應預分頻數如表4.2.2所示。
表2 12M晶振看門(mén)狗定時(shí)器預分頻值
| PS2 | ps1 | ps0 | 預分頻數 | 看門(mén)狗溢出時(shí)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(mén)狗溢出時(shí)間與預分頻數有直接的關(guān)系，公式如下：
看門(mén)狗溢出時(shí)間=(N×預分頻數×32768)/晶振頻率
上式中N表示STC單片機的時(shí)鐘模式，STC單片機有兩種時(shí)鐘模式：?jiǎn)伪端?，也就?2時(shí)鐘模式，這種時(shí)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(gè)振蕩周期為一個(gè)機器周期；另一種為雙倍速，又被稱(chēng)為6時(shí)鐘模式，在這種時(shí)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置在下載程序軟件界面上有設置選擇，大家可自行下載測試程序運行速度。預分頻數的值由PS2、PS1和PS0的組合確定，如表4.2.2所示。晶振頻率即為當前系統的時(shí)鐘頻率。
下面我們通過(guò)兩個(gè)例子來(lái)進(jìn)一步講解使用看門(mén)狗和不使用看門(mén)狗時(shí)程序運行的區別，由于STC單片機的高抗干擾特點(diǎn)，至今我還未曾遇到過(guò)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(mén)狗的溢出時(shí)間來(lái)使程序自動(dòng)復位運行。
【例】：在TX-1C實(shí)驗板上實(shí)現如下描述：程序啟動(dòng)后設定看門(mén)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，看程序運行是否正常。
新建文件part3.4.2.c，程序代碼如下：
#include reg52.h> //52系列單片機頭文件
#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(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單片機中新加入的看門(mén)狗寄存器，因為reg52.h頭文件中沒(méi)有對該寄存器的定義，以后要定義其它新的寄存器時(shí)方法相同，當然也可以寫(xiě)在reg52.h頭文件中。
(2)程序開(kāi)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(guò)長(cháng)，若兩次喂狗之間程序運行的總時(shí)間超過(guò)看門(mén)狗的溢出時(shí)間，看門(mén)狗將復位單片機，大家可調節這個(gè)延時(shí)時(shí)間看實(shí)際演示效果。
(3)喂狗時(shí)使用和設定看門(mén)狗寄存器同樣的語(yǔ)句，只要看門(mén)狗寄存器中的CLR_WDT位被置1，看門(mén)狗定時(shí)器將重新計數，CLR_WDT位被置1后，由硬件自動(dòng)將其清零。
(4)演示結果表現為發(fā)光二極管點(diǎn)亮后，馬上熄滅，再不會(huì )點(diǎn)亮，這說(shuō)明程序沒(méi)有被復位，始終停止在while(1)循環(huán)中，看門(mén)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，演示結果為小燈不停的閃爍，因為有了看門(mén)狗的作用，當看門(mén)狗定時(shí)器溢出時(shí)，使單片機復位從頭重新執行程序，所以小燈閃爍。
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在應用看門(mén)狗時(shí)，需要在整個(gè)大程序的不同位置喂狗，每?jì)纱挝构分g的時(shí)間間隔一定不能小于看門(mén)狗定時(shí)器的溢出時(shí)間，否則程序將會(huì )不停的復位。
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