1、用CD4060制作看門狗報警電路

看門狗定時器（WDT，WatchDogTimer）是單片機的一個組成部分，它實際上是一個計數器，一般給看門狗一個大數，程序開始運行后看門狗開始倒計數。如果程序運行正常，過一段時間CPU應發出指令讓看門狗，重新開始倒計數。如果看門狗減到0就認為程序沒有正常工作，強制整個系統復位。

原理圖：

CD4060芯片特性

1）電壓范圍寬，應該可以工作在3V～15V，輸入阻抗高，驅動能力差外，跟74系列的功能基本沒有區別；

2）輸入時，1/2工作電壓以下為0，1/2工作電壓以上為1；

3）輸出時，1=工作電壓；0=0V；

4）驅動能力奇差，在設計時最多只能帶1個TTL負載；

5）如果加上拉電阻的話，至少要100K電阻；

6）唯一現在使用的可能就是計數器，CD4060的計數器可以到14級二進制串行計數。

看門狗電路由14位二進制計數器CD4060和三極管VT1、VT2等組成。

Vout接單片機AT89C51的引腳輸出口P1.7，由單片機的CPU向看門狗電路發送喂狗信號——正脈沖，在兩個正脈沖間隔內，P1.7保持為低電平（此功能要結合軟件才能實現，相應的軟件設計在下面介紹）。我們知道，單片機AT89C51的I／O口帶灌電流負載的能力比較大，每個引腳低電平時的吸入電流為20mA，帶拉電流負載的能力卻很小，實測情況是，每個引腳高電平時的輸出電流僅25μA，現在P1.7口被設計成帶拉電流負載的方式，為了提高P1.7口帶拉電流負載的能力，所以，電路中設置了上拉電阻R3。

14位二進制計數器CD4060的計數脈沖由其內部振蕩器和外接阻容元件R1、R2、C1組成的電路產生，振蕩周期為

T0SC=2.2×R1×C1=0.22ms

振蕩器產生的計數脈沖（矩形波）可以直接引出，同時還可以從CD4060的10個輸出端Q4～Q10和Q12～Q14得到不同分頻系數的方波輸出，各方波輸出信號的周期如表1所示。這樣，如果CD4060得不到CPU通過P1.7口發送來的喂狗信號——正脈沖，則CD4060的輸出端Q14在1.8S內將產生一個完整周期的方波信號，而且低電平在前，高電平在后，其高電平經三極管VT1、VT2處理后形成單片機AT89C51的復位信號，使單片機AT89C51復位。

由此可見，單片機AT89C51正常工作時，只要在0.9S內從P1.7口送出一個正脈沖，便可及時清零看門狗，輸出端Q14就不會產生定時溢出信號，從而使看門狗電路對單片機系統不起作用。并且，從CD4060的10個輸出端Q4～Q10和Q12～Q14可以得到不同周期的方波信號，經三極管VT1、VT2處理后形成單片機系統的復位信號，可以適應不同用戶應用程序，從而該硬件看門狗電路可以適應不同的單片機應用系統。

對MCS-51系列的單片機而言，它所需要的復位信號是高電平寬度大于2個機器周期的正脈沖，例如，單片機的時鐘脈沖頻率為12MHz時，則所需要的復位信號高電平寬度為2μs以上就可以了，而由上面的分析可知，CD4060的Q14輸出的是高電平寬度為0.9s的方波，如果讓它直接作為單片機的復位信號，則單片機的復位時間勢必在0.9s以上，這樣盡管可以使程序跑飛的單片機復位，但是顯然沒有做到盡快地引導跑飛的程序到正確的軌道來，如果這樣做的話，對于某些單片機應用系統而言可能帶來非常嚴重的后果。

圖1中的三極管VT1、VT2及其周圍阻容元件構成波形轉換電路，把較寬的正脈沖變換為較窄的正脈沖，從而較好地解決了上述的問題。三極管VT1、VT2構成的2級直接耦合放大器作為緩沖器使用，它是CD4060的輸出端Q14的灌電流負載，C2、R8是微分電路。

經分析后不難看出，電路中的R7、R8、C2還具有單片機上電復位的功能。

2、上電復位與看門狗信號復位的不同處理過程

由于程序跑飛很可能會造成一些隨機破壞事件，對某些系統而言，希望盡可能從斷點處恢復運行，因此，有必要妥善解決跑飛的程序回復后的處理。

單片機應用系統上電時，上電復位電路會使得單片機處于復位狀態，這一般稱為冷啟動，這種情況下，單片機處于復位狀態表現為：

（1）程序計數器PC的值為0000H。

（2）I／O口（P0、P1、P2、P3（1））為FFH狀態，即準雙向I／O口的輸入狀態。

（3）堆棧指示器SP=07H，即堆棧底為片內RAM的07H單元。

（4）除上述狀態外，所有特殊功能寄存器SFR的有效位均為0。

（5）上電復位時，由于是重新供電，RAM在斷電時數據丟失，上電復位后為隨機數。

單片機應用系統的程序跑飛時，看門狗產生復位信號，也會使得單片機處于復位狀態，這一般稱為熱啟動，這種情況下，單片機處于復位狀態表現為：

（1）程序計數器PC的值為0000H。

（2）I／O口（P0、P1、P2、P3）為FFH狀態，即準雙向I／O口的輸入狀態。

（3）堆棧指示器SP=07H，即堆棧底為片內RAM的07H單元。

（4）除上述狀態外，所有特殊功能寄存器SFR的有效位均為0。

（5）復位信號使得單片機處于復位狀態時，片內RAM中的數據不受影響。

比較上面兩種單片機復位方式可知，上電復位與信號復位不同之處是第（5）點，這正是我們區分兩種單片機復位方式的根據。具體方法是設置上電復位標志，例如，片內RAM的7EH單元和7FH單元分別為（7EH）=18H且（7FH）=81H時表示已完成上電復位。上面兩種單片機復位方式都使得程序從0000H入口。然而，上電復位后要進行系統的完全初始化，而程序跑飛回復后往往要求保留一些過程參數，不允許重新初始化，而且還要對一些關鍵參數進行檢查與修復。

因此，要根據不同情況進行不同的初始化處理。圖2是上電復位與程序跑飛回復初始化處理框圖。0000H是MCU的復位人口，程序啟動后，首先判斷是上電復位（冷啟動），還是程序跑飛回復（熱啟動）。上電復位是開機操作，要建立上電標志，并進行系統的完全初始化。程序跑飛回復應進行相關資源的檢查與修復，以防止系統運行出錯。另外，根據系統特點，需要保留一些過程數據，不得進行完全初始化。