CN205334455U - 一种d触发看门狗mcu监控电路 - Google Patents

Abstract

一种D触发看门狗MCU监控电路，包括复位信号产生电路，所述复位信号产生电路的电压输入端与电源电压VCC相连接，所述监控电路还包括看门狗信号产生电路，所述看门狗信号产生电路设置有使能信号输入端、喂狗信号输入端和喂狗信号输出端，看门狗信号产生电路的信号输出端与复位信号产生电路的数据输入端相连接；所述复位信号产生电路设置有第一复位信号输出端和第二复位信号输出端，所述第二复位信号输出端与反向电路的反向信号输入端相连接，所述反向电路还设置有反向输出端。本设计不仅能够监控MCU电压和MCU内部程序运行，而且不干扰程序调试、可靠性高。

Description

一种D触发看门狗MCU监控电路

技术领域

本实用新型涉及一种硬件看门狗监控电路，尤其涉及一种D触发看门狗MCU监控电路，具体适用于提高监控电路的可靠性、帮助MCU出错后及时复位。

背景技术

在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成各种寄存器和内存的数据混乱，会导致程序指针错误，不在程序区，取出错误的程序指令等，都会陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续正常工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，可能会导致EEPROM数据混乱，EEPROM擦写寿命耗尽，部分地址无法写入数据，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称看门狗(watchdog)。现有MCU看门狗电路的监控信号单一，在程序烧录或调试时会干扰仿真器对MCU的复位。

中国专利申请公布号为CN104020705A，申请公布日为2014年9月3日的发明专利公开了一种带复位功能的电源监控电路，包括SW172x芯片和复位电路；所述SW172x芯片的PFI引脚连接肖特基保护二极管VD的输入端；所述SW172x芯片的RST复位端，连接复位电路的RST复位端；复位电路中包括主电源电路和副电源电路；所述三极管Q1的基极连接电源VDD；所述二极管D1的正极连接电阻R13；三极管Q1的集电极连接SW172x芯片的RST复位端，虽然该发明监控电路问题及时复位，但其仍存在以下缺陷：

1、该发明监控电路的监控信号单一，监控可靠性低。

2、该发明监控电路的在程序烧录或调试时，监控电路无禁用设计，会干扰程序烧录和调试。

3、该发明监控电路只有一个复位信号输出端，复位信号输出可靠性较低。

4、该发明的看门狗超时时间不可调，适用范围较窄。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的监控可靠低的问题，提供一种可靠性高的D触发看门狗MCU监控电路。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种D触发看门狗MCU监控电路，包括复位信号产生电路，所述复位信号产生电路的电压输入端与电源电压VCC相连接，

所述监控电路还包括看门狗信号产生电路，所述看门狗信号产生电路设置有使能信号输入端、喂狗信号输入端和喂狗信号输出端，看门狗信号产生电路的信号输出端与复位信号产生电路的数据输入端相连接；

所述复位信号产生电路设置有第一复位信号输出端和第二复位信号输出端，所述第二复位信号输出端与反向电路的反向信号输入端相连接，所述反向电路还设置有反向信号输出端。

所述看门狗信号产生电路包括D触发器U3、电容C3、三极管Q1和电阻R1、R2，所述D触发器U3包括Q端口、VCC端口、GND端口、端口、CLK端口和D端口，所述D触发器U3的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C3的一端相连接，电容C3的另一端接地，所述D触发器U3的GND端口接地，所述D触发器U3的端口连接三极管Q1的集电极C，三极管Q1的集电极C串联电阻R1后与电源电压VCC相连接，三极管Q1的发射极E接地，三极管Q1的基极B与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端即为使能信号输入端，所述喂狗信号输入端包括D触发器U3的CLK端口和D端口，所述喂狗信号输出端即为D触发器U3的Q端口；

所述复位信号产生电路包括监控芯片U1、电容C1，所述监控芯片U1包括VCC端口、GND端口、RESET端口、端口和WDI端口，所述监控芯片U1的VCC端口即为电压输入端，监控芯片U1的VCC端口与电源电压VCC相连接，所述监控芯片U1的GND端口接地，VCC端口与GND端口之间并接有电容C1，所述监控芯片U1的WDI端口即为数据输入端，所述WDI端口与D触发器U3的Q端口相连接，所述监控芯片U1的端口即为第一复位信号输出端，所述监控芯片U1的RESET端口即为第二复位信号输出端，所述RESET端口与反向电路的反向信号输入端相连接。

所述反向电路包括非门芯片U2和电容C2，所述非门芯片U2包括VCC端口、GND端口、A端口、Y端口和空管脚NC，所述非门芯片U2的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C2的一端相连接，电容C2的另一端接地，所述非门芯片U2的GND端口接地，所述非门芯片U2的A端口即为反向信号输入端，A端口与监控芯片U1的RESET端口相连接，所述非门芯片U2的Y端口即为反向信号输出端。

所述监控芯片U1为ADI公司的ADM8318监控芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型一种D触发看门狗MCU监控电路中采用D触发器U3为硬件看门狗，有效监控MCU的故障，提高了监控电路的可靠性。因此，本设计的可靠性高、及时复位MCU。

2、本实用新型一种D触发看门狗MCU监控电路中设置有监控电路的使能信号输入端，确保监控电路仅在MCU正常工作的时候启用，在MCU不工作或MCU内部无看门狗服务程序时监控电路被禁用，确保了MCU内部程序烧录或调试时监控电路不会干扰仿真器对MCU的复位。因此，本设计的监控电路仅在MCU正常工作时使用，不会干扰MCU的程序烧录和调试。

3、本实用新型一种D触发看门狗MCU监控电路中设置有两个不同的喂狗信号输入，增强了监控电路对MCU内部程序运行的监控，同时监控电路设置有两个复位信号输出端，确保复位信号有效的传递到MCU，从而使MCU及时复位。因此，本设计的可靠性高，能够及时对MCU进行复位。

4、本实用新型一种D触发看门狗MCU监控电路中对MCU的工作电压VCC进行监控，当工作电压低于最低工作电压时，监控电路对MCU进行复位。因此，本设计能够对MCU工作电压VCC进行监控，确保MCU在正常电压下工作。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电路设计图。

图3是本实用新型的信号时序图。

图中：复位信号产生电路1、反向电路2、看门狗信号产生电路3、使能信号输入端4、喂狗信号输入端5、喂狗信号输出端6、数据输入端7第一复位信号输出端8、第二复位信号输出端9、电压输入端10、反向信号输入端11、反向输出端12。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1至图3，一种D触发看门狗MCU监控电路，包括复位信号产生电路1，所述复位信号产生电路1的电压输入端10与电源电压VCC相连接，

所述监控电路还包括看门狗信号产生电路3，所述看门狗信号产生电路3设置有使能信号输入端4、喂狗信号输入端5和喂狗信号输出端6，看门狗信号产生电路3的信号输出端6与复位信号产生电路1的数据输入端7相连接；

所述复位信号产生电路1设置有第一复位信号输出端8和第二复位信号输出端9，所述第二复位信号输出端9与反向电路2的反向信号输入端11相连接，所述反向电路2还设置有反向信号输出端12。

所述看门狗信号产生电路3包括D触发器U3、电容C3、三极管Q1和电阻R1、R2，所述D触发器U3包括Q端口、VCC端口、GND端口、端口、CLK端口和D端口，所述D触发器U3的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C3的一端相连接，电容C3的另一端接地，所述D触发器U3的GND端口接地，所述D触发器U3的端口连接三极管Q1的集电极C，三极管Q1的集电极C串联电阻R1后与电源电压VCC相连接，三极管Q1的发射极E接地，三极管Q1的基极B与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端即为使能信号输入端4，所述喂狗信号输入端5包括D触发器U3的CLK端口和D端口，所述喂狗信号输出端6即为D触发器U3的Q端口；

所述复位信号产生电路1包括监控芯片U1、电容C1，所述监控芯片U1包括VCC端口、GND端口、RESET端口、端口和WDI端口，所述监控芯片U1的VCC端口即为电压输入端10，监控芯片U1的VCC端口与电源电压VCC相连接，所述监控芯片U1的GND端口接地，VCC端口与GND端口之间并接有电容C1，所述监控芯片U1的WDI端口即为数据输入端7，所述WDI端口与D触发器U3的Q端口相连接，所述监控芯片U1的端口即为第一复位信号输出端8，所述监控芯片U1的RESET端口即为第二复位信号输出端9，所述RESET端口与反向电路3的反向信号输入端11相连接。

所述反向电路2包括非门芯片U2和电容C2，所述非门芯片U2包括VCC端口、GND端口、A端口、Y端口和空管脚NC，所述非门芯片U2的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C2的一端相连接，电容C2的另一端接地，所述非门芯片U2的GND端口接地，所述非门芯片U2的A端口即为反向信号输入端11，A端口与监控芯片U1的RESET端口相连接，所述非门芯片U2的Y端口即为反向信号输出端12。

所述监控芯片U1为ADI公司的ADM8318监控芯片。

一种D触发看门狗MCU监控电路的使用方法：

所述D端口输入喂狗信号DtrigCtl-D，所述CLK端口输入喂狗信号DtrigCtl-CLK，所述使能信号输入端4输入使能信号DtrigCtl-OE；

MCU不工作或MCU内部无看门狗服务程序时，使能信号DtrigCtl-OE为低电平，D触发器U3被禁用，Q端口输出信号处于高阻状态，监控芯片U1内部的硬件看门狗功能禁用；

MCU内部看门狗服务程序正常工作时，使能信号DtrigCtl-OE为高电平，D触发器U3使能：

当喂狗信号DtrigCtl-CLK从低电平跳变到高电平时，Q端口输出喂狗信号DtrigCtl-D的电平信号，当喂狗信号DtrigCtl-CLK从高电平跳变到低电平时，Q端口输出信号状态保持不变，当喂狗信号DtrigCtl-CLK处于高电平或低电平时，Q端口输出信号状态保持不变。

当Q端口输出信号处于高阻状态时，监控芯片U1的WDI端口相当于开路，监控芯片U1内部的硬件看门狗功能禁用；

当Q端口发出高、低电平信号时，监控芯片U1的WDI端口接收到高、低电平信号，监控芯片U1内部的硬件看门狗功能使能：

当监控芯片U1的WDI端口的输入信号发生电平跳变时，监控芯片U1内部的计时器清零，当计时器的计时大于超时时间t时，监控芯片U1的端口发出复位信号RESET-1，控制MCU重启；同时，监控芯片U1的RESET端口输出复位信号RESET-2*到非门芯片U2的A端口，非门芯片U2的Y端口输出反向复位信号RESET-2，控制MCU重启；

所述监控芯片U1的超时时间为t，所述喂狗信号DtrigCtl-D的信号周期小于等于超时时间t。

当MCU重启时监控芯片U1、D触发器U3均处于禁用状态。

所述喂狗信号DtrigCtl-D的信号周期是喂狗信号DtrigCtl-CLK信号周期的两倍。

当监控芯片U1的VCC端口的电压低于最低工作电压时，监控芯片U1的端口发出复位信号RESET-1，控制MCU重启；监控芯片U1的RESET端口输出复位信号RESET-2*到非门芯片U2的A端口，非门芯片U2的Y端口输出反向复位信号RESET-2，控制MCU重启。

本实用新型的原理说明如下：

电压监控功能由监控芯片U1实现，监控芯片U1为ADI公司的ADM8318芯片，当监控芯片U1的VCC端口的电压低于最低工作电压时，监控芯片U1发出复位信号RESET-1和RESET-2*，控制MCU重启，重启后系统电压回复稳定状态；复位信号的持续时间为tr。

MCU的复位端口低电平有效；监控芯片U1的WDI端口是硬件看门狗电路的喂狗信号输入端口，当WDI端口开路时，监控芯片U1的硬件看门狗功能禁用。当WDI端口连接到控制电路时，需要定时对WDI端口的电平进行翻转，以此来清零监控芯片U1内部的看门狗定时器。若在一个超时周期t内未对WDI端口的电平进行翻转，就会造成看门狗定时器溢出，触发监控芯片U1的复位输出，监控芯片U1发出复位信号RESET-1和RESET-2*，，触发MCU的复位，实现MCU的重启。

表一：看门狗控制电路逻辑真值表

上表中X指信号为任意状态均不影响Q端口的输出。上表中Z指高阻状态，此时相当于WDI端口开路。

使能信号DtrigCtl-OE、喂狗信号DtrigCtl-D和喂狗信号DtrigCtl-CLK的信号源分别为MCU内不同程序模块的不同输出端口。

D触发器U3的端口处于低电平D触发器U3使能，端口处于高电平D触发器U3禁用。

当MCU不工作或内部无看门狗服务程序时，三极管Q1不导通，D触发器U3的端口电压通过电阻R1上拉到VCC，此时，D触发器U3被禁用，D触发器U3的输出Q处于高阻态，监控芯片U1的WDI端口相当于开路，监控芯片U1的内部看门狗功能禁用。而当MCU上电初始化完成之后，看门狗服务程序将DTrigCtl-OE信号置为高，三极管Q1导通，D触发器U3的端口电压被下拉到地，D触发器U3使能。

实施例1：

参见图1至图3，一种D触发看门狗MCU监控电路，包括复位信号产生电路1，所述复位信号产生电路1的电压输入端10与电源电压VCC相连接，所述监控电路还包括看门狗信号产生电路3，所述看门狗信号产生电路3设置有使能信号输入端4、喂狗信号输入端5和喂狗信号输出端6，看门狗信号产生电路3的信号输出端6与复位信号产生电路1的数据输入端7相连接；所述复位信号产生电路1设置有第一复位信号输出端8和第二复位信号输出端9，所述第二复位信号输出端9与反向电路2的反向信号输入端11相连接，所述反向电路2还设置有反向信号输出端12；所述看门狗信号产生电路3包括D触发器U3、电容C3、三极管Q1和电阻R1、R2，所述D触发器U3包括Q端口、VCC端口、GND端口、端口、CLK端口和D端口，所述D触发器U3的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C3的一端相连接，电容C3的另一端接地，所述D触发器U3的GND端口接地，所述D触发器U3的端口连接三极管Q1的集电极C，三极管Q1的集电极C串联电阻R1后与电源电压VCC相连接，三极管Q1的发射极E接地，三极管Q1的基极B与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端即为使能信号输入端4，所述喂狗信号输入端5包括D触发器U3的CLK端口和D端口，所述喂狗信号输出端6即为D触发器U3的Q端口；所述复位信号产生电路1包括监控芯片U1、电容C1，所述监控芯片U1包括VCC端口、GND端口、RESET端口、端口和WDI端口，所述监控芯片U1的VCC端口即为电压输入端10，监控芯片U1的VCC端口与电源电压VCC相连接，所述监控芯片U1的GND端口接地，VCC端口与GND端口之间并接有电容C1，所述监控芯片U1的WDI端口即为数据输入端7，所述WDI端口与D触发器U3的Q端口相连接，所述监控芯片U1的端口即为第一复位信号输出端8，所述监控芯片U1的RESET端口即为第二复位信号输出端9，所述RESET端口与反向电路3的反向信号输入端11相连接；所述反向电路2包括非门芯片U2和电容C2，所述非门芯片U2包括VCC端口、GND端口、A端口、Y端口和空管脚NC，所述非门芯片U2的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C2的一端相连接，电容C2的另一端接地，所述非门芯片U2的GND端口接地，所述非门芯片U2的A端口即为反向信号输入端11，A端口与监控芯片U1的RESET端口相连接，所述非门芯片U2的Y端口即为反向信号输出端12；所述监控芯片U1为ADI公司的ADM8318监控芯片。

一种D触发看门狗MCU监控电路的使用方法：所述D端口输入喂狗信号DtrigCtl-D，所述CLK端口输入喂狗信号DtrigCtl-CLK，所述使能信号输入端4输入使能信号DtrigCtl-OE；MCU不工作或MCU内部无看门狗服务程序时，使能信号DtrigCtl-OE为低电平，D触发器U3被禁用，Q端口输出信号处于高阻状态，监控芯片U1内部的硬件看门狗功能禁用；MCU内部看门狗服务程序正常工作时，使能信号DtrigCtl-OE为高电平，D触发器U3使能：当喂狗信号DtrigCtl-CLK从低电平跳变到高电平时，Q端口输出喂狗信号DtrigCtl-D的电平信号，当喂狗信号DtrigCtl-CLK从高电平跳变到低电平时，Q端口输出信号状态保持不变，当喂狗信号DtrigCtl-CLK处于高电平或低电平时，Q端口输出信号状态保持不变；

当Q端口输出信号处于高阻状态时，监控芯片U1的WDI端口相当于开路，监控芯片U1内部的硬件看门狗功能禁用；当Q端口发出高、低电平信号时，监控芯片U1的WDI端口接收到高、低电平信号，监控芯片U1内部的硬件看门狗功能使能：当监控芯片U1的WDI端口的输入信号发生电平跳变时，监控芯片U1内部的计时器清零，当计时器的计时大于超时时间t时，监控芯片U1的端口发出复位信号RESET-1，控制MCU重启；同时，监控芯片U1的RESET端口输出复位信号RESET-2*到非门芯片U2的A端口，非门芯片U2的Y端口输出反向复位信号RESET-2，控制MCU重启；

当监控芯片U1的VCC端口的电压低于最低工作电压时，监控芯片U1的端口发出复位信号RESET-1，控制MCU重启；监控芯片U1的RESET端口输出复位信号RESET-2*到非门芯片U2的A端口，非门芯片U2的Y端口输出反向复位信号RESET-2，控制MCU重启；

所述监控芯片U1的超时时间为t，所述喂狗信号DtrigCtl-D的信号周期小于等于超时时间t；所述喂狗信号DtrigCtl-D的信号周期是喂狗信号DtrigCtl-CLK信号周期的两倍；当MCU重启时监控芯片U1、D触发器U3均处于禁用状态。

Claims (4)

1.一种D触发看门狗MCU监控电路，包括复位信号产生电路(1)，所述复位信号产生电路(1)的电压输入端(10)与电源电压VCC相连接，其特征在于：

所述监控电路还包括看门狗信号产生电路(3)，所述看门狗信号产生电路(3)设置有使能信号输入端(4)、喂狗信号输入端(5)和喂狗信号输出端(6)，看门狗信号产生电路(3)的信号输出端6与复位信号产生电路(1)的数据输入端(7)相连接；

所述复位信号产生电路(1)设置有第一复位信号输出端(8)和第二复位信号输出端(9)，所述第二复位信号输出端(9)与反向电路(2)的反向信号输入端(11)相连接，所述反向电路(2)还设置有反向信号输出端(12)。

2.根据权利要求1所述的一种D触发看门狗MCU监控电路，其特征在于：

所述看门狗信号产生电路(3)包括D触发器U3、电容C3、三极管Q1和电阻R1、R2，所述D触发器U3包括Q端口、VCC端口、GND端口、端口、CLK端口和D端口，所述D触发器U3的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C3的一端相连接，电容C3的另一端接地，所述D触发器U3的GND端口接地，所述D触发器U3的端口连接三极管Q1的集电极C，三极管Q1的集电极C串联电阻R1后与电源电压VCC相连接，三极管Q1的发射极E接地，三极管Q1的基极B与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端即为使能信号输入端(4)，所述喂狗信号输入端(5)包括D触发器U3的CLK端口和D端口，所述喂狗信号输出端(6)即为D触发器U3的Q端口；

所述复位信号产生电路(1)包括监控芯片U1、电容C1，所述监控芯片U1包括VCC端口、GND端口、RESET端口、端口和WDI端口，所述监控芯片U1的VCC端口即为电压输入端(10)，监控芯片U1的VCC端口与电源电压VCC相连接，所述监控芯片U1的GND端口接地，VCC端口与GND端口之间并接有电容C1，所述监控芯片U1的WDI端口即为数据输入端(7)，所述WDI端口与D触发器U3的Q端口相连接，所述监控芯片U1的端口即为第一复位信号输出端(8)，所述监控芯片U1的RESET端口即为第二复位信号输出端(9)，所述RESET端口与反向电路3的反向信号输入端(11)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种D触发看门狗MCU监控电路，其特征在于：

所述反向电路(2)包括非门芯片U2和电容C2，所述非门芯片U2包括VCC端口、GND端口、A端口、Y端口和空管脚NC，所述非门芯片U2的VCC端口分别与电源电压VCC、电容C2的一端相连接，电容C2的另一端接地，所述非门芯片U2的GND端口接地，所述非门芯片U2的A端口即为反向信号输入端(11)，A端口与监控芯片U1的RESET端口相连接，所述非门芯片U2的Y端口即为反向信号输出端(12)。

4.根据权利要求2或3所述的一种D触发看门狗MCU监控电路，其特征在于：

所述监控芯片U1为ADI公司的ADM8318监控芯片。