新型微處理器監控電路

微處理器監控電路早已得到廣泛應用，它的發(fā)展從分立電路、單一復位功能的三端集成器件到復雜的多功能集成器件，的電子技術(shù)的各個(gè)階段，它都保證了系統的正常運行。本文簡(jiǎn)要介紹監控電路的基本特性以及一些新型監控復位器件。

1 電源電壓監控電路

監控電路最基本的功能就是上電復位（POWER-ON-RESET）。如果不具備這一功能，微處理器系統的上電和電源電壓波動(dòng)時(shí)就會(huì )出現問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的上電復位電路是由一個(gè)電阻、一個(gè)電容和一個(gè)二極管組成的，其電路連接如圖1所示。

的上電過(guò)程中，當電源電壓開(kāi)始上升時(shí)，RC電路保持低電平。如果電源電壓上升得足夠快，RESET端將保持有效以使微處理器處于復位狀態(tài)，直到其它電路都已正常上電。只要電源上電的瞬態(tài)過(guò)程比RC電路的時(shí)間常數快，則這個(gè)簡(jiǎn)單的復位電路就能可靠地工作。但是的電源波動(dòng)和掉電過(guò)程中，這個(gè)復位電路將無(wú)法保證正常工作。因為，的電源掉電時(shí)，電壓必須低到小于VIL減去一個(gè)二極管的壓降時(shí)才能給出復位信號。VIL是RESET端的輸入低電平容限。但的電源電壓低到這個(gè)程度之前，可能早就不滿(mǎn)足微處理器的工作電壓要求了。

為了解決這一問(wèn)題，微處理器生產(chǎn)廠(chǎng)提出的推薦電路如圖2所示。該電路的電源電壓下降時(shí)可及時(shí)給出復位信號。但監控門(mén)限電壓的精度受到齊納二極管和三極和的誤差限制。為了解決這一問(wèn)題，出現了如圖3所示的具有高精度、高可靠性的集成復位電路。

目前這種器件已經(jīng)廣泛采用了3腳SOT-23封裝。MAXIM公司的第一代SOT-23產(chǎn)品MAX809已被許多廠(chǎng)家仿制，現已成為一種標準。它提供了幾種廠(chǎng)家預設的門(mén)限電壓，并可發(fā)出標準的140ms復位脈沖。MAX809的耗電為60μA。MAXIM最新的MAX6326和MAX6346系列具有相同的功能，但功耗電流已能低至1μA。

2 看門(mén)狗監控電路

監控電路中的看門(mén)狗功能用來(lái)防止由于內部外部原因造成的軟件程序跑飛的失控?？撮T(mén)狗電路實(shí)際上是一個(gè)可清零的計數器，如果超時(shí)未清零將會(huì )造成計數器計數滿(mǎn)，這樣便會(huì )輸出一個(gè)信號使微處理器復位，從而使程序重新初始化。需要注意的是：軟件設計中需要定時(shí)給出清零信號，一旦軟件失控而無(wú)法給出清零信號，看門(mén)狗電路就將中斷或復位。

許多微處理器內部都包含了一看門(mén)狗計數器。但是這些內部軟件看門(mén)狗不能提供完善的防護。因為這些內部看門(mén)狗計數器一般都可被軟件設置成禁止狀態(tài)。如果軟件可以禁止掉看門(mén)狗，那么看門(mén)狗就不能完全監控軟件運行狀態(tài)。為了提高系統的可靠性，最好的辦法是采用軟件不可屏蔽的外部硬件看門(mén)狗電路。

具有看門(mén)狗功能的器件有很多種，MAXIM公司的MAX823和MAX824是第一種采用SOT23-5小型封裝的看門(mén)狗電路（內部原理如圖4）?？撮T(mén)狗輸出直接連到電源監控輸出上以產(chǎn)生復位信號。MAXIM公司的SOT23-5封裝的監控芯片已經(jīng)形成了一個(gè)龐大的系列，這使設計工程師有了最大的設計靈活性。例如，MAX6316～MAX6322系列提供的監控門(mén)限電壓從2.5V～5V以100mV為一個(gè)步進(jìn)點(diǎn)可選，同時(shí)還具有四種復位延時(shí)（1ms，20ms,140ms,1.12s）和四種看門(mén)狗延時(shí)（4.3ms，71ms，1.12s，17.9s）功能。

3 帶啟動(dòng)延遲的看門(mén)狗電路

看門(mén)狗電路一旦系統上電完成，計數器就開(kāi)始工作，微處理器必須的看門(mén)狗延時(shí)未到來(lái)之前發(fā)出清零信號。而看門(mén)狗延時(shí)的整個(gè)系統工作時(shí)間內一經(jīng)選定就無(wú)法更改。對于程序較復雜、初始化時(shí)間較長(cháng)的實(shí)時(shí)處理系統，上述看門(mén)狗電路還不狗理想。實(shí)時(shí)處理系統一般需要較短的看門(mén)狗延時(shí)以保證能的最短的時(shí)間內從故障狀態(tài)中恢復，但如果看門(mén)狗延時(shí)較短，則系統程序的初始化未完成之前可能來(lái)不及發(fā)出清零信號。

MAXIM公司最新推出的管腳設定可調的看門(mén)狗電路MAX6369～MAX6374系列可以解決這個(gè)問(wèn)題。圖5是MAX6360～MAX6374系列的內部原理框圖，它的可調時(shí)間量有三種：

（1）看門(mén)狗啟動(dòng)延時(shí)

啟動(dòng)延時(shí)是指的看門(mén)狗計數器啟動(dòng)之前的一段延時(shí)，微處理器系統可以的完成上電初始化之后再開(kāi)始進(jìn)入正常的看門(mén)狗監控狀態(tài)。啟動(dòng)延時(shí)可以是固定的、從200μs到60s可調。

（3）看門(mén)狗輸出脈沖寬度

該輸出為漏極開(kāi)路輸出時(shí)，低電平有效的最小脈沖寬度為100ms(MAX6369/MAX6371/MAX6373)，在為推挽輸出時(shí)，低電平有效的最小脈沖寬度為1ms(MAX6370/MAX6372/MAX6374)。

表1 延時(shí)設置表

表1是MAXIM公司部分產(chǎn)品的延時(shí)設置表，表中，tDELAY為看門(mén)狗啟動(dòng)延時(shí)，tWD為看門(mén)狗延時(shí)。使用時(shí)可根據具體應用來(lái)設置SET1～SET3引腳。