STC89C5X單片機“看門(mén)狗”原理、詳解和演示程序

　　很多人初次接觸不太理解怎么用，書(shū)上也講的含含糊糊，故意說(shuō)的很復雜很玄妙（可能是現在寫(xiě)書(shū)人的通病，生怕寫(xiě)的簡(jiǎn)單的別人覺(jué)得他沒(méi)水平）。其實(shí)要是說(shuō)明白點(diǎn)：“看門(mén)狗”就是一個(gè)計數器，由于位數有限計數器能夠裝的數值是有限的(比如8位的最多裝256個(gè)數、16位的最多裝65536個(gè)數)，從開(kāi)啟“看門(mén)狗”那刻起，它就開(kāi)始不停的數機器周期，數一個(gè)機器周期就計數器加１，加到計數器盛不下了（術(shù)語(yǔ)叫溢出）就就產(chǎn)生一個(gè)復位信號，重啟系統。

　　注解：這里順便說(shuō)一下，一般教材上叫“看門(mén)狗定時(shí)器”，其實(shí)定時(shí)器原理還是計數器，只是計的是時(shí)鐘周期，所以我為了初學(xué)者好理解叫統一叫“計數器”，這里闡明一下。

　　明白了上面的原理，我們在設計程序時(shí)，先根據看門(mén)狗計數器的位數和系統的時(shí)鐘周期算一下計滿(mǎn)數需要的時(shí)間，就是說(shuō)在這個(gè)時(shí)間內“看門(mén)狗”計數器是不會(huì )裝滿(mǎn)的，然后在這個(gè)時(shí)間內告訴它重新開(kāi)始計數，就是把計數器清零，這個(gè)過(guò)程叫“喂狗”，這樣隔一段時(shí)間喂一次狗，只要程序正常運行他就永遠計不滿(mǎn)，一旦出現死循環(huán)之類(lèi)的故障，沒(méi)有及時(shí)來(lái)清零計數器，就會(huì )導致裝滿(mǎn)了溢出，他就重啟系統，這就是看門(mén)狗的看門(mén)原理，其實(shí)想想傻傻的、笨笨的。

　　舉個(gè)例子說(shuō)：8051 單片機選用12MHz晶振，一個(gè)時(shí)鐘周期為1us，如果“看門(mén)狗計數器”是16位的，最大計數65536個(gè)，那么從0開(kāi)始計到65535需要約65ms，所以我們可以在程序的50ms左右清零一次計數器（“喂狗”），讓他重新從0開(kāi)始計，再過(guò)50ms，再清，……，這樣下去只要程序正常運行，計數器永遠不會(huì )計滿(mǎn)，也就永遠不會(huì )被“看門(mén)狗”復位。當然這個(gè)喂狗的時(shí)間是大家自己選的，只要不超過(guò)65ms，你選多少都可以，一般不要喂得太勤，這樣單片機運行時(shí)間浪費了，比如你1ms喂一次就太勤了，也不要說(shuō)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(gè)就是設計者自己掌握了，我一般是讓計到90%左右就清一次。

　　每種單片機的“看門(mén)狗”實(shí)現方法不盡相同，但是原理都一樣，而且“看門(mén)狗”都是啟動(dòng)了之后就不能被關(guān)閉，只能系統復位（重新斷電在上電）才能關(guān)閉。設置“看門(mén)狗”的一般步驟如下：
　　1. 設置“看門(mén)狗”相關(guān)寄存器，啟動(dòng)“看門(mén)狗”；
　　2. 隔一段時(shí)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(méi)有按時(shí)“喂狗”，“看門(mén)狗”就在溢出的時(shí)候復位系統。

值得提一下：

　　由于現在A(yíng)T89S52應用比較廣泛，所以我先說(shuō)說(shuō)ATMEL的看門(mén)狗；再說(shuō)說(shuō)本次試驗用的STC89C52RC的看門(mén)狗；注意兩個(gè)不一樣?。?！

　　AT89S52單片機看門(mén)狗定時(shí)器是14位的，最大計數2¹⁴=16384個(gè)數，每計16384個(gè)時(shí)鐘周期就溢出一次。也就是說(shuō)如果使用12M晶振的話(huà)，至少應該在16.384ms內喂一次狗。

　　STC89C5X系列單片機由于采用了“預分頻技術(shù)”，它的溢出時(shí)間是=(N*Prescale*32768)/晶振頻率（不要問(wèn)我為什么，他們就是這么設計的，我們就這么用就行）。

• 其中N是單片機的時(shí)鐘周期，STC89C5X系列單片機提供6時(shí)鐘周期和12時(shí)鐘周期兩種時(shí)鐘周期，可以在燒寫(xiě)程序時(shí)修改；
• Prescale是預分頻數，通過(guò)設置【看門(mén)狗控制寄存器】可以設置為2、4、8、16、32、64、128、256；怎么設置演示程序中有介紹；
• 晶振頻率就是系統選用的晶振。

　　所以如果同樣選擇12MHz晶振，使用傳統的12時(shí)鐘周期，它最小的溢出時(shí)間是（12*2*32768）/(12*10⁶)=65.536ms，最大溢出時(shí)間是（12*256*32768）/(12*10⁶)≈8.38s。如果選擇256分頻，也就是說(shuō)只要在8.38秒之內喂一次狗就可以了。戲謔的說(shuō)：這只狗比較抗餓，J~~

　　對于我們用戶(hù)來(lái)說(shuō)，看門(mén)狗的時(shí)間是越長(cháng)越好，這樣可以節省更多的單片機資源，尤其是對時(shí)間要求精準的系統，如果執行過(guò)程中我們不停地“喂狗”，那么是比較浪費時(shí)間的。所以STC89C5X系列單片機的看門(mén)狗更有優(yōu)勢一些。當然這個(gè)也是個(gè)人的選擇，如果對時(shí)間要求的不苛刻的話(huà)，勤喂幾次狗也沒(méi)關(guān)系。

　　下面我就以STC89C52RC單片機為例說(shuō)說(shuō)典型的51單片機的看門(mén)狗程序如何寫(xiě)，關(guān)于STC89C52RC單片機的“看門(mén)狗”定義請看STC89C51RC-RD單片機使用說(shuō)明。以下程序在Keil 2和Keil 3下調時(shí)通過(guò)，下載在本校的實(shí)驗板上達到預期效果。STC89C52RC/54RD+/58RD+/516RD+單片機上測試正常運行。

　　如果沒(méi)有我們的實(shí)驗板，請按照下面的硬件原理圖自己在最小系統上搭建一個(gè)實(shí)驗環(huán)境也很容易。

圖1. STC89C52最小單片機系統+兩個(gè)指示燈

圖2. 串行口接口（用于下載程序和測試本次試驗）