硬件设计监视定时(看门狗)电路设计

监视定时看门狗电路设计为提高系统的可靠性，设计中选用了X5045，这是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路，这种组合设计减少了电路对电路板空间的需求。X5045中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU做出反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。X5045的存储器与CPU可通过串行通信方式接口，共有4096个位，可以按512X8个字节来放置数据。371X5045引脚介绍X5045的管脚排列如图315所示，它共有8个引脚，各引脚的功能如下图315X5045引脚图表38X5045的引脚功能引脚名称引脚号功能CS1电路选择，低电平有效SO2串行数据输出SI3串行数据输入SCK4串行时钟输入WP5写保护输入，低电平有效RESET6复位输出VCC7电源VSS8接地372工作原理（1）上电复位向X5045加电时会激活其内部的上电复位电路，从而使RESET引脚有效。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。当VCC超过器件的VTRIP门限值时，电路将在200NS典型延时后释放RESET以允许系统开始工作。（2）低电压监视工作时，X5045对VCC电平进行监测，若电源电压跌落至预置的最小VTRIP以下时，系统即确认RESET，从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。当RESET被确认后，该RESET信号将一直保持有效，直到电压跌到低于1V。而当VCC返回并超过VTRIP达200NS时，系统重新开始工作。（3）SPI串行存储器器件存储器部分是带块锁保护的CMOS串行EEPROM阵列，阵列的内部组织是X8位。X5045可提供最少为1000,000次擦写和100年的数据保存期，并具有串行外围接口（SPI）和软件协议的特点，允许工作在简单的四总线上。X5045主要是通过一个8位的指令寄存器来控制器件的工作，其指令代码通过SI输入端（MSB在前）写入寄存器。表39为X5045的指令格式及其操作。表39X5045的指令格式及其操作指令名称指令格式操作WREN00000110设置写使能锁存器（使能写操作）WRDI00000100复位写使能锁存器（禁止写操作）RSDR00000101读状态寄存器WRSR00000001写状态寄存器（看门狗和块锁）READ0000A800从选定的地址开始读存储器阵列的数据WRITE0000A8010从选定的地址开始写入数据至存储器阵列（1至16字节）（4）时钟和数据时序当CS变低以后，SI线上的输入数据在SCK的第一个上升沿时被锁存。而SO线上的数据则由SCK的下降沿输出。用户可以停止时钟，然后再启动它,以便在它停止的地方恢复操作。在整个工作期间，CS必须为低。（5）状态寄存器状态寄存器包含四个非易失性状态位和两个易失性状态位。控制位用于设置看门狗定时器的操作和存储器的块锁保护。状态寄存器控制字的格式如下（缺省值为00H）表310状态寄存器控制字格式7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIP其中WIPWRITEINPROGRESS位是易失性只读位，用于指明器件是否忙于内部非易失性写操作。WIP位可用RDSR指令读出。当该位为“1”时，表示非易失性写操作正在进行；为“0”时，表示没有进行写操作。WEL（WRITEENABLELATCH）位用于指出“写使能”锁存的状态。WEL1时，表示锁存被设置；WEL0表示锁存已复位。WEL位是易失性只读位。可以用WREN指令设置WEL位；用WRDI指令复位WEL位。用BLO，BL1（BLOCKLOCK）位可设置块锁存保护的范围。任何被块锁保护的存储器都只能读出不能写入。这两个非易失性位可用WRSR指令来编程，并允许用户保护EEPROM阵列的1/4、1/2、全部或0。参见表34表311块所存的BL0、BL1设定状态寄存器位受保护的阵列地址BL1BL0X5043/X504500无011801FF101001FF110001FFWD0、WD1（WATCHDOGTIMER）位用于选择看门狗的超时周期。见表312表312看门狗通过状态寄存器位WD1、WD0的设定表WD1WD0看门狗超时周期（典型值）0014秒01600毫秒10200毫秒11禁止当用CS选中器件后，送8位RDSR指令，并由CLK信号触发即可将状态寄存器的内容从SO线上读出。而在写状态寄存器时，应先将CS拉低，然后送WREN指令，再拉高CS。然后再次拉低CS，最后送入WREN指令及对应于状态寄存器内容的8位数据即可。该操作由CS变高结束。WEL位及WP引脚的状态对器件内的存储器及状态寄存器各部分保护的影响如表313所列。表313WEL位及WP引脚的状态对保护部分的影响WREN命令（WEL）器件引脚（）WP保护区不保护区状态寄存器（BL0，BL1，WD0，WD1）0X保护保护保护X0保护保护保护11保护可写入可写入33系统电源的设计一个完整的电子设计，其首要问题就是解决为整个系统提供电源的供电模块，稳定可靠的电源模块是系统平稳运行的前提和基础。电源是整个控制系统最重要的能源供应部分，电源的好坏直接影响整个系统能否正常稳定运行。为了保证传感器的测量准确性，必须保证供电电源恒定。本系统采用的传感器要求电源为5V，因此，需将220VAC经过变压后产生12V交流输入，通过桥式整流电路把低压交流整流为含有脉动和谐波成份的直流电，再通过滤波电容把其中的交流成份滤出，就成为直流电，为柜外的加热、除湿装置供电，直流电压不够稳定，再经过三端稳压管LM7805实现稳压，稳压后成为5V的电源输出，5V为SHT11及AT89C52等芯片供电。这种电源的设计提高了抗干扰能力，提高了电源的可靠性。系统电源电路如图316所示。图316系统电源电路原理图1234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEA4DATE27MAY2013SHEETOFFILEDBA0EC21DDBDRAWNBYEA/VP31X119X218RESET9P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P10/T21P11/T2EX2P123P134P145P15/MOSI6P16/MISO7P17/SCK8P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728P36/RD16P37/WR17PSEN29ALE/P30P31/TXD11P30/RXD10VCC40GND20U1STC89C52RD5VRSTCONRXDTXDRO1RE2DE3DI4GND5B6A7VCC8U5MAX485CON5VRXDTXDBAR3333KD31D32R32120R3133KSCLKCSDINSSTRB5VABCDOUTSDASCLMODE1234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEA4DATE28MAY2013SHEETOFFILEDPR4C9A1DDBDRAWNBY321411U4ALM324X0R4110KIN0R421K567U4BLM32415VX1R4425012P1HEADER215VR43RES21234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEA4DATE23MAY2013SHEETOFFILEDPREVIO15DDBDRAWNBYT1TRANS220VNF1FUSE1S10SWDPSTV1220VD10BRIDGE1C111000UFC121000UFC1301UF132VVGNDINOUTU478L05C1501UFC14100UF5V1234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEA4DATE27MAY2013SHEETOFFILEDBAE16611DDBDRAWNBYEA/VP31X119X218RESET9P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P10/T21P11/T2EX2P123P134P145P15/MOSI6P16/MISO7P17/SCK8P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728P36/RD16P37/WR17PSEN29ALE/P30P31/TXD11P30/RXD10VCC40GND20U1STC89C52RD5VS3SWPBS4SWPBS2SWPBS5SWPBD0LED0R11RES21K5V1234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEA4DATE29MAY2013SHEETOFFILEDBAD6581DDBDRAWNBYEA/VP31X119X218ESET9P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P10/T21P11/T2EX2P123P134P145P15/MOSI6P16/MISO7P17/SCK8P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728P36/RD16P37/WR17PSEN29ALE/P30P31/TXD11P30/RXD10VCC40GND20U1STC89C52RD5VRSTCONRXDTXDSCLKCSDINSSTRBABCDOUTSDASCLMODECS2TLV5638DIN1SCLK2CS3OUTA4VDD8OUTB7REF6AGND5U8TLV5638VCCDINSCLKCS21098U4CLM324OUTAR50150KOUTAR5160K50R52100KR53100KR5410KR5530KR5601K50Q12N5401C5001UFD50DIODE1N414812P50HEADER215V1234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEA4DATE27MAY2013SHEETOFFILEDPREVIO13DDBDRAWNBYS1SWPB5VR21KC522UEA/VP31X119X218RESET9P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P10/T21P11/T2EX2P123P134P145P15/MOSI6P16/MISO7P17/SCK8P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728P36/RD16P37/WR17PSEN29ALE/P30P31/TXD11P30/RXD10VCC40GND20U1STC89C52RD5VRSTCONRXDTXDSCLKCSDINSSTRBABCDOUTSDASCLMODER1200RST1234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEA4DATE28MAY2013SHEETOFFILED1232DDBDRAWNBYT1TRANS220VNF1FUSE1S10SWDPSTV1220VD10BRIDGE1C111000UFC121000UFC1301UF132VVGNDINOUTU4078L05C1501UFC14100UF5V132VVGNDINOUTU4178L15C1801UFC16100UFC1701UF1