使用DS1814微控制器控制微處理器復(fù)位

以下應(yīng)用筆記給出了使用DS1814微型監(jiān)視器的簡單電路。電路包括與 8051 微處理器接口、與 PIC 微控制器接口以及使用 LED 指示復(fù)位。

DS1814微型監(jiān)視器簡介

DS1814微型監(jiān)視器具有Vcc電平監(jiān)測、手動(dòng)復(fù)位按鈕和內(nèi)部看門狗定時(shí)器。DS1814具有三種不同的引腳排列，適用于大多數(shù)需要微處理器監(jiān)視的電路，并且具有與其尺寸相當(dāng)?shù)墓δ?。DS1814采用SOT-23-5和倒裝芯片封裝。

DS1814具有5%和10%的電壓監(jiān)視容差。此容差水平用于確定微型監(jiān)視器何時(shí)激活并釋放上電和斷電時(shí)的復(fù)位條件。當(dāng)Vcc低于設(shè)定的容差水平時(shí)，DS1814啟動(dòng)復(fù)位條件，讓微處理器有足夠的時(shí)間妥善處理其外圍設(shè)備并自行關(guān)斷。當(dāng)Vcc上升到電源跳變點(diǎn)以上時(shí)，微監(jiān)視器將微處理器置于復(fù)位狀態(tài)至少140ms，以便在微處理器嘗試與微處理器通信之前為微處理器的外圍設(shè)備提供足夠的啟動(dòng)時(shí)間。此容差級(jí)別還決定了微監(jiān)視器何時(shí)認(rèn)為可以安全地釋放微處理器的復(fù)位。上電時(shí)，上電復(fù)位處于活動(dòng)狀態(tài)，防止微處理器激活。一旦Vcc達(dá)到微監(jiān)視器設(shè)置的容差水平，復(fù)位條件將保持活動(dòng)狀態(tài)至少140ms。這保證了處理器僅在外圍設(shè)備完成通電后才會(huì)嘗試與其外圍設(shè)備通信。一旦上電復(fù)位時(shí)間到期，并且電壓仍處于或高于電壓容差水平，微型監(jiān)視器將釋放復(fù)位條件并允許微處理器運(yùn)行。

微監(jiān)視器控制微處理器何時(shí)復(fù)位的另一種方式是通過手動(dòng)復(fù)位按鈕輸入。DS1814A和DS1814C具有專用于內(nèi)部去抖動(dòng)按鈕復(fù)位的引腳。由于輸入在內(nèi)部進(jìn)行去抖動(dòng)，因此無需任何外部電路對(duì)按鈕復(fù)位信號(hào)進(jìn)行去抖動(dòng)。當(dāng)微型監(jiān)視器未處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，它會(huì)監(jiān)控按鈕復(fù)位引腳上的電壓，以查看其是否降至 0.3Vcc 以下。如果發(fā)生這種情況，微處理器會(huì)將微處理器置于復(fù)位狀態(tài)。此復(fù)位狀態(tài)將一直保持，直到按鈕復(fù)位引腳達(dá)到 0.8Vcc 以上。復(fù)位將保持活動(dòng)狀態(tài)至少 140 毫秒，通常為 200 毫秒，之后復(fù)位將被釋放并允許微處理器運(yùn)行。

DS1814還可以通過監(jiān)視內(nèi)部看門狗定時(shí)器來控制微處理器的激活。監(jiān)控選通輸入從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換。這種低頻閃必須每1.12秒發(fā)生一次。最好每1.12s對(duì)看門狗引腳進(jìn)行一次以上的脈沖，以驗(yàn)證看門狗定時(shí)器是否復(fù)位，這樣DS1814就不會(huì)錯(cuò)誤地復(fù)位微處理器。如果在頻閃輸入引腳上檢測到轉(zhuǎn)換，則微型監(jiān)視器中的看門狗定時(shí)器將復(fù)位并再次開始計(jì)數(shù)。如果微型監(jiān)視器在超時(shí)周期內(nèi)未檢測到選通輸入引腳上的電壓轉(zhuǎn)換，則復(fù)位將激活至少140ms。一旦超過這段時(shí)間，DS1814將釋放復(fù)位條件。DS1814的看門狗定時(shí)器通過為微處理器的內(nèi)部看門狗定時(shí)器提供冗余來執(zhí)行重要功能。如果微處理器的內(nèi)部看門狗定時(shí)器被禁用，DS1814仍將在其選通輸入引腳上尋找轉(zhuǎn)換?？梢允褂梦⑻幚砥餍盘?hào)（如8051上的ALE）對(duì)DS1814的看門狗輸入進(jìn)行選通。此選項(xiàng)的缺點(diǎn)是，即使代碼進(jìn)入雜草叢中，ALE 仍可能切換，這違背了使用它來頻閃看門狗輸入的目的。監(jiān)視微處理器穩(wěn)定性的首選方法是切換連接到微監(jiān)視器的頻閃輸入引腳的端口引腳。雖然這種方法確實(shí)需要端口引腳，但它是更新微型監(jiān)視器看門狗定時(shí)器的最可靠方法。如果不需要看門狗定時(shí)器，請(qǐng)將信號(hào)浮動(dòng)到選通輸入以禁用它。

DS1814示例電路

本節(jié)將展示一些電路示例，以便更好地理解DS1814的應(yīng)用。DS1814具有三個(gè)引腳排列選項(xiàng)。應(yīng)用中使用的微處理器決定了應(yīng)使用哪種引腳。既然已經(jīng)解釋了DS1814的基本功能，那么現(xiàn)在來看看一些簡單的電路示例，以了解如何使用微型監(jiān)視器。首先考慮微處理器具有的復(fù)位類型，高電平有效或低電平有效復(fù)位。如果微處理器具有低電平有效復(fù)位，可以選擇任何DS1814微型監(jiān)視器。如果微處理器需要高電平有效復(fù)位，應(yīng)使用DS1814B或C。如果需要手動(dòng)復(fù)位，應(yīng)選擇DS1814A或C。最后，如果設(shè)計(jì)需要看門狗，DS1814A或B都有內(nèi)部看門狗定時(shí)器。DS1814的三種引腳排列選項(xiàng)之一應(yīng)能為任何電路設(shè)計(jì)提供適當(dāng)?shù)墓δ堋?/p>

圖1所示電路顯示了如何將DS1814A連接至低電平有效微處理器。之所以選擇PIC16F84A，是因?yàn)樗哂械碗娖接行?fù)位引腳，并具有用于切換DS1814A選通輸入引腳的端口引腳。在圖1電路中，DS1814A的/RST直接連接到PIC的/MCLR引腳。主清除（復(fù)位）（低電平MCLR）引腳的電壓電平確定微處理器是否處于復(fù)位狀態(tài)。PIC的應(yīng)用軟件負(fù)責(zé)每1.12秒切換一次頻閃引腳。只要PIC每1.12秒轉(zhuǎn)換一次該引腳上的電壓，微型監(jiān)視器的內(nèi)部看門狗定時(shí)器就不會(huì)超時(shí)。如果看門狗定時(shí)器超時(shí)，DS1A的引腳1814將被拉低，PIC處于復(fù)位狀態(tài)140ms。該電路的一個(gè)選項(xiàng)是添加一個(gè)按鈕來手動(dòng)復(fù)位PIC。這是通過在DS3A引腳1814和GND之間連接一個(gè)常開按鈕或開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。無需去抖動(dòng)電路。如果DS3A的引腳1814保持低電平500ns，則微監(jiān)視器知道手動(dòng)復(fù)位已被激活，并進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)至少140ms。另一個(gè)好主意是在DS1814和微處理器的電壓源引腳上增加去耦電容。這有助于防止由于Vcc中的大瞬時(shí)降降而導(dǎo)致的電壓尖峰。此外，將去耦電容放置在盡可能靠近器件的位置，并保持PCB走線較短，可降低電壓尖峰。

圖1.DS1814A的應(yīng)用連接到PIC微處理器。

DS1814B具有靈活性，可同時(shí)使用高電平有效和低電平有效復(fù)位，但代價(jià)是手動(dòng)復(fù)位按鈕選項(xiàng)。DS1814B還能夠監(jiān)測微處理器發(fā)送的看門狗信號(hào)。圖2所示為DS1814B如何連接到PIC微處理器的示例。

圖2.DS1814B與PIC微處理器連接的應(yīng)用

注意，DS1814的低電平有效復(fù)位直接連接到PIC的主清除引腳。此外，PIC的一個(gè)I/O引腳用于轉(zhuǎn)換DS1814B的選通輸入引腳上的電壓。通常，如果電路設(shè)計(jì)中不需要手動(dòng)復(fù)位，或者另一個(gè)需要高電平有效復(fù)位的微處理器，則引腳3將保持開路。但是，如圖2所示，通過220Ω電阻接地的LED用于指示DS1814B何時(shí)處于復(fù)位狀態(tài)。這種添加的電路只是一個(gè)選項(xiàng)，但當(dāng)設(shè)備處于重置狀態(tài)時(shí)，有一個(gè)視覺提示很有用。

另一種選擇是使用DS1814B監(jiān)視具有高電平有效復(fù)位的微處理器，如8051（參見圖3）。

圖3.DS1814B與8051微處理器連接的應(yīng)用

DS1814B的高電平有效復(fù)位直接連接到8051的復(fù)位引腳，微處理器的一個(gè)端口引腳連接到微型監(jiān)視器的選通輸入引腳。這里的區(qū)別在于，低電平有效復(fù)位（否則會(huì)斷開）通過一個(gè)470Ω電阻和一個(gè)LED連接到Vcc。這用于指示設(shè)備何時(shí)處于重置狀態(tài)。

最后兩個(gè)電路使用DS1814C（參見圖4和圖5）。該器件具有高電平有效復(fù)位、低電平有效復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。當(dāng)將使用微處理器的內(nèi)部看門狗或根本不使用看門狗時(shí)，此微型監(jiān)視器將很有用。第一個(gè)電路顯示如何連接到具有低電平有效復(fù)位的微處理器，第二個(gè)電路顯示如何連接到具有高電平有效復(fù)位的微處理器。

圖4.DS1814C與PIC微處理器連接的應(yīng)用

圖5.DS1814C與8051微處理器連接的應(yīng)用

上述兩個(gè)電路都與前面介紹的電路相似，只是沒有看門狗定時(shí)器選項(xiàng)。相反，內(nèi)部去抖動(dòng)按鈕用于控制復(fù)位。還顯示了可選的 LED 復(fù)位指示燈。

結(jié)論

所示的所有電路都易于實(shí)現(xiàn)。即使DS1814的復(fù)位引腳僅連接到微處理器，微監(jiān)測器也能安全地控制微處理器及其外圍設(shè)備的上電和關(guān)斷。DS1814在保持微處理器電路穩(wěn)定方面非常有用。

審核編輯：郭婷