CN211698879U - 一种单片机防死机保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种单片机防死机保护电路，包括：隔直通交模块和振荡模块，所述隔直通交模块的输出端与所述振荡模块的输入端电连接，所述隔直通交模块的输入端与单片机的I/O端口电连接，所述振荡模块的输出端与单片机的复位端口电连接。本实用新型的保护电路可以在单片机受到强干扰而死机或跑飞的情况下，自动使单片机重新启动。该保护电路还具有成本低、可靠性高、应用范围广、复位时间任意可调诸多特点。
Description
技术领域
本申请涉及一种保护电路，尤其涉及一种单片机防死机保护电路。
背景技术
单片机(MCU)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM 等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
单片机(MCU)控制的系统中，工作时会受到来自外界电磁场的干扰，导致MCU运行时发生跑飞、死机等故障，造成整个系统陷入停滞，发生不可预料的后果，甚至采用MCU内部的硬件看门狗电路也无效，给用户的使用带来很大的不便。
实用新型内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种单片机防死机保护电路，以解决现有保护电路的便携性低、成本高以及可靠性差问题。
基于上述目的，本申请提供了一种单片机防死机保护电路，包括：
隔直通交模块和振荡模块，所述隔直通交模块的输出端与所述振荡模块的输入端电连接，所述隔直通交模块的输入端与单片机的I/O端口电连接，所述振荡模块的输出端与单片机的复位端口电连接。
在一个实施例中，所述隔直通交模块包括：
所述隔直通交模块的输入端，所述隔直通交模块的输入端连接电阻R1 的一端，所述电阻R1的另一端连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端分别连接二极管D1的正极和二极管D2的负极，所述二极管D1的负极分别连接电容C2的一端和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端分别连接电阻 R3的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极、电阻R3的另一端、电容C2的另一端和二极管D2的正极均接地，所述三极管Q1的集电极连接所述隔直通交模块的输出端。
在一个实施例中，所述振荡模块包括：
所述振荡模块的输入端，所述振荡模块的输入端分别与电阻R8的一端和三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端分别连接所述振荡模块的输出端和电容C5的一端，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R7的一端分别连接电阻R8的另一端、电容C4的一端和三极管Q3的集电极，所述电容C4的另一端分别连接电阻 R6的一端和三极管Q2的基极，所述三极管Q3的发射极和三极管Q2的发射集均接地，所述三极管Q3的基极分别连接电容C3的一端和电阻R4的一端，所述电容C3的另一端分别连接三极管Q2的集电极和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端、电阻R4的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的另一端和三极管Q4的发射极均接电源VCC。
在一个实施例中，所述电源VCC电压为1.8V～12V，所述电源VCC电压与单片机供电电压相匹配。
本申请提供的一种单片机防死机保护电路，包括：隔直通交模块和振荡模块，所述隔直通交模块的输出端与所述振荡模块的输入端电连接，所述隔直通交模块的输入端与单片机的I/O端口电连接，所述振荡模块的输出端与单片机的复位端口电连接。本申请的保护电路可以在单片机受到强干扰而死机或跑飞的情况下，自动使单片机重新启动。该保护电路还具有成本低、可靠性高、应用范围广、复位时间任意可调诸多特点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种单片机防死机保护电路的电路原理图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
参见图1，本申请提供了一种单片机防死机保护电路，包括：
隔直通交模块和振荡模块，所述隔直通交模块的输出端与所述振荡模块的输入端电连接，所述隔直通交模块的输入端与单片机的I/O(即MCU_IO) 端口电连接，所述振荡模块的输出端与单片机的复位端口(即MCU_RESET 为单片机的RESET输入端)电连接。
在一个实施例中，所述隔直通交模块包括：
所述隔直通交模块的输入端，所述隔直通交模块的输入端连接电阻R1 的一端，所述电阻R1的另一端连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端分别连接二极管D1的正极和二极管D2的负极，所述二极管D1的负极分别连接电容C2的一端和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端分别连接电阻 R3的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极、电阻R3的另一端、电容C2的另一端和二极管D2的正极均接地，所述三极管Q1的集电极连接所述隔直通交模块的输出端。
在一个实施例中，所述振荡模块包括：
所述振荡模块的输入端，所述振荡模块的输入端分别与电阻R8的一端和三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端分别连接所述振荡模块的输出端和电容C5的一端，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R7的一端分别连接电阻R8的另一端、电容C4的一端和三极管Q3的集电极，所述电容C4的另一端分别连接电阻 R6的一端和三极管Q2的基极，所述三极管Q3的发射极和三极管Q2的发射集均接地，所述三极管Q3的基极分别连接电容C3的一端和电阻R4的一端，所述电容C3的另一端分别连接三极管Q2的集电极和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端、电阻R4的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的另一端和三极管Q4的发射极均接电源VCC。
在一个实施例中，所述电源VCC电压为1.8V～12V，所述电源VCC电压与单片机供电电压相匹配。
下面对本申请的单片机的防死机保护电路中各个模块的工作过程进行说明，具体如下：
隔直通交模块：当MCU_IO口发出脉冲信号时，输出为低电平；发出固定电平信号时，无输出。
单片机MCU_IO口发出脉冲信号时，包括充电和放电两个过程，发出的脉冲为高电平时，高电平经过电阻R1到电容C1，再经过二极管D1到电容 C2完成充电过程；发出的脉冲为低电平时，电容C1通过二极管D2到电阻 R1放电，电容C2通过电阻R2到三极管Q1完成放电过程，使三极管Q1导通输出低电平。如此反复工作。电路设计时通过调整参数，使电容C2的放电时间大于充电时间，使三极管Q1一直处在导通状态，维持输出低电平。异常情况下，单片机MCU_IO口只能发出固定电平信号，高电平或低电平，由于隔直电容的存在，电路中的三极管Q1都无法导通，无法输出，即无法屏蔽振荡模块输出的高电平信号，单片机被强制复位，确保产品可靠工作。
振荡模块：是由两个三极管振荡电路组成，其中每一个三极管的输出又耦合到另外一个的输入形成正反馈，两个三极管交替地导通和截止完成振荡。当Vcc上电时，由于两个三极管分别通过R6和R4正向偏置的，所以都处于慢慢导通状态，同时Vcc通过电阻R5和R7慢慢给电容C3和C4充电。当Q2导通速度快时，它的集电集电压下降就要比Q3的快些，并且这个电压又通过电容C3耦合到Q3的基极。使得Q3的基极导电量就减少，从而导致Q3的集电极电压则相应地增高了。这个增高的电压又通过电容C4耦合到 Q2的基极，如此正反馈回路促使Q2加速到饱和导通，而Q3保持截止，Q2 饱和导通后，就使得C3能充分放电，当Q3的基极电压超过截止值时Q3开始导通，由于Q3开始导通，它的集电极电压就开始下降，下降的电压通过耦合电容C4加到Q2的基极，Q2基极的电流因此而减小，从而导致Q2集电极电压升高。升高的电压又耦合到Q3的基极，于是Q3基极的电流就更大，正反馈电路促使Q3加速到饱和导通，而Q2截止。当Q3饱和导通时，又使得C4可以充分放电，这样就使得Q2开始脱离截止状态慢慢开始导通，当Q2慢慢开始导通，又开始重复上面的流程，如此反复工作。
当隔直通交模块正常工作时，Q1三极管一直导通，由于R8电阻的存在，无论R8前端是高电平还是低电平，Q4三极管都可靠导通，MCU_RESET输出高电平，单片机正常工作。
当单片机收到强干扰时，Q1三极管一直截止，此时振荡电路控制Q4三极管周期性的导通截至，从而使单片机周期性的复位。确保产品可以重新工作。
本申请的工作原理为：MCU正常工作状态时MCU_IO输出脉冲信号，屏蔽振荡模块输出的复位信号，MCU不会被硬件复位。当MCU受到强干扰，发生跑飞或者死机故障时，隔直通交模块停止工作，即无法屏蔽振荡模块输出的复位信号，MCU被强制复位。经过一定时间后，模块输出的信号翻转， MCU可重启，进入正常工作状态，MCU通过隔直通交模块屏蔽振荡模块的输出信号。本申请的思路是通过隔直通交电路加自震荡电路控制MCU复位脚来实现MCU的防死机，上述电路仅是本申请的其中一种实现方法。
本申请提供的一种单片机防死机保护电路，包括：隔直通交模块和振荡模块，所述隔直通交模块的输出端与所述振荡模块的输入端电连接，所述隔直通交模块的输入端与单片机的I/O端口电连接，所述振荡模块的输出端与单片机的复位端口电连接。本申请的保护电路可以在单片机受到强干扰而死机或跑飞的情况下，自动使单片机重新启动。该保护电路还具有成本低、可靠性高、应用范围广、复位时间任意可调诸多特点。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本申请的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种单片机防死机保护电路，其特征在于，包括：
隔直通交模块和振荡模块，所述隔直通交模块的输出端与所述振荡模块的输入端电连接，所述隔直通交模块的输入端与单片机的I/O端口电连接，所述振荡模块的输出端与单片机的复位端口电连接。
2.根据权利要求1所述的一种单片机防死机保护电路，其特征在于，所述隔直通交模块包括：
所述隔直通交模块的输入端，所述隔直通交模块的输入端连接电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端分别连接二极管D1的正极和二极管D2的负极，所述二极管D1的负极分别连接电容C2的一端和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端分别连接电阻R3的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极、电阻R3的另一端、电容C2的另一端和二极管D2的正极均接地，所述三极管Q1的集电极连接所述隔直通交模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种单片机防死机保护电路，其特征在于，所述振荡模块包括：
所述振荡模块的输入端，所述振荡模块的输入端分别与电阻R8的一端和三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端分别连接所述振荡模块的输出端和电容C5的一端，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R7的一端分别连接电阻R8的另一端、电容C4的一端和三极管Q3的集电极，所述电容C4的另一端分别连接电阻R6的一端和三极管Q2的基极，所述三极管Q3的发射极和三极管Q2的发射集均接地，所述三极管Q3的基极分别连接电容C3的一端和电阻R4的一端，所述电容C3的另一端分别连接三极管Q2的集电极和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端、电阻R4的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的另一端和三极管Q4的发射极均接电源VCC。
4.根据权利要求3所述的一种单片机防死机保护电路，其特征在于，所述电源VCC电压为1.8V～12V，所述电源VCC电压与单片机供电电压相匹配。
Priority Applications (1)
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| CN202020760152.2U CN211698879U (zh) | 2020-05-09 | 2020-05-09 | 一种单片机防死机保护电路 |
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| CN (1) | CN211698879U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115065129A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-09-16 | 苏州永捷电机有限公司 | 一种充电紧急控制电路以及集成充电电路 |
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2020
- 2020-05-09 CN CN202020760152.2U patent/CN211698879U/zh active Active
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