51单片机看门狗系统

在 STC89C52 单片机中,看门狗控制寄存器的固定地址为 0xE1。此地址由芯片厂商在硬件设计时确定,但是它在头文件中并未给出,因此在使用看门狗系统时需要声明下这个特殊功能寄存器

sfr WDT_CONTR = 0xE1;

本案将用一个小灯的工作状况来展示看门狗工作性质。

首先看下看门狗的工作性质:

            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,都有可能会陷入死循环,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,导致整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果。

           看门狗,又叫 watchdog,从本质上来说就是一个定时器电路,一般有一个输入和一个输出,其中输入叫做喂狗,输出一般连接到另外一个部分的复位端,一般是连接到单片机。 看门狗的功能是定期的查看芯片内部的情况,一旦发生错误就向芯片发出重启信号。看门狗命令在程序的中断中拥有最高的优先级。(来自百科

       

1. 看门狗复位机制

  • 内部自动复位
    当看门狗超时(计数器溢出)时,芯片内部会自动触发复位信号,直接重启单片机内核和所有外设。

    • 无需RST引脚动作:复位由内部逻辑完成,不依赖外部RST引脚电平变化

    • RST引脚状态:复位期间,RST引脚可能保持高电平(需外部上拉电阻维持),但复位动作本身由内部完成。

  • 2. WDT_CONTR 寄存器的作用
  • 功能
    WDT_CONTR 是 看门狗控制寄存器,用于配置看门狗定时器(Watchdog Timer, WDT)的工作模式、分频系数和喂狗操作。

  • 关键功能位(以 STC89C52 为例):

    名称功能描述
    5EN_WDT看门狗使能位(1=启用,0=关闭)
    4CLR_WDT喂狗位(写 1 清除计数器)
    3IDLE_WDT空闲模式看门狗控制(1=计数,0=暂停)
    2-0PS[2:0]分频系数选择位(控制溢出时间)

看门狗寄存器设置:WDT_CONTR = 0x35;   //延时2.27S

4. 为何需要这样设置?
  • 目的
    通过 sfr WDT_CONTR = 0xE1; 将看门狗控制寄存器绑定到 C 语言变量,使得程序员可以通过操作变量直接配置看门狗,例如:

    WDT_CONTR = 0x35; // 二进制 0011 0101

  • 详细配置解析(以 0x35 为例):

    • EN_WDT=1:启用看门狗。

    • CLR_WDT=1:喂狗操作(需周期性执行)。

    • IDLE_WDT=0:空闲模式下看门狗暂停计数。

    • PS[2:0]=101:分频系数为 2^(5+1)=64,决定溢出时间。

    • 2. 计算示例(PS=5, Fosc=11.0592MHz)

      T溢出=12×64×32768/11,059,200≈2.275秒

设计一个简单程序验证下看门狗系统:

#include"reg52.h"
#include "macro_and_const.h"

sfr WDT_CONTR = 0xE1;
sbit ENLED = P1^4;     // 使能引脚P1.4   这几个部分是38译码器是笔者硬件电路方面的要求
sbit ADDR0 = P1^0;     // 地址线0
sbit ADDR1 = P1^1;     // 地址线1
sbit ADDR2 = P1^2;     // 地址线2
sbit ADDR3 = P1^3;     // 地址线3(E3使能)


sbit led = P0^0;

/*******************************************
延时一毫秒函数
*******************************************/
void Timer0_Init() {
    TMOD |= 0x01;    // 模式1(16位定时器)
    TH0 = 0xFC;      // 初值,定时1ms(11.0592MHz)
    TL0 = 0x66;
    TR0 = 1;         // 启动定时器
}

void delay(uint ms) {
    uint i;
    for (i = 0; i < ms; i++) {
        TH0 = 0xFC; TL0 = 0x66; // 重载初值
        while (!TF0);          // 等待溢出
        TF0 = 0;               // 清除标志
    }
}

 void main(void)
 {
	    Timer0_Init();
  		WDT_CONTR = 0x35;//设置看门狗时间2.27s
	  ADDR3 = 1;        // E3=1使能
    ADDR2 = 1;        // A2=1
    ADDR1 = 1;        // A1=1
    ADDR0 = 0;        // A0=0 → Y6有效
    ENLED = 0;        // E1&E2使能(低电平)

    led = 0;
	delay(200);
     led = 1;	
    delay(200);  //LED闪烁3下
     led = 0;	
    delay(200);
     led = 1;	
    delay(200);
     led = 0;
 WDT_CONTR = 0x35;	 
 	  while(1)
	  {
			led = 0;
			delay(2000);//延时2s
 	    WDT_CONTR = 0x35;	//喂狗
    
		
	  }
 }
/*--------------------------------------------------------------------------
MACROANDCONST.H


--------------------------------------------------------------------------*/
#ifndef _MACRO_AND_CONST_H_
#define _MACRO_AND_CONST_H_
/*无符号整形*/
typedef    unsigned int   uint16; 
typedef    unsigned int   UINT; 
typedef    unsigned int   uint; 
typedef    unsigned int   UINT16; 
typedef    unsigned int   WORD; 
typedef    unsigned int   word;

/*有符号整形*/
typedef      int        int16; 
typedef      int        INT16; 

/*无符号长整形*/
typedef    unsigned long    uint32; 
typedef    unsigned long    UINT32; 
typedef    unsigned long    DWORD; 
typedef    unsigned long    dword; 

/*有符号长整形*/
typedef    long            int32; 
typedef    long            INT32; 

/*有符号字符形*/
typedef    signed  char     int8;
typedef    signed  char     INT8; 

/*无符号字整形*/
typedef    unsigned char     boolean; 
typedef    unsigned char     BOOLEAN; 
typedef    unsigned char     uchar;
typedef    unsigned char     UCHAR;
typedef    unsigned char     UINT8; 
typedef    unsigned char     uint8;
typedef    unsigned char     BOOL; 
typedef    unsigned char     bool;

/*C51编译器的扩展类型*/
typedef   bit   byte; 
typedef   bit   BYTE;


#ifndef EOF
 #define EOF -1
#endif

#ifndef NULL
 #define NULL ((void *) 0)
#endif

#ifndef enable
#define enable 1
#endif

#ifndef disable
#define disable 0
#endif

#ifndef true
#define true 1
#endif

#ifndef false
#define false 0
#endif

#endif 

这个是头文件

这个程序的现象是闪3下,然后LED一直点亮,因为看门狗触发的时间是2.27S,延时是2S,及时喂了狗,因此程序一直在while循环里跑。

看一下视频:及时喂狗程序一直运行_哔哩哔哩_bilibili


如果把循环里的延时语句修改一下改成3s即

  while(1)
	  {
			led = 0;
			delay(3000);//延时3s
 	    WDT_CONTR = 0x35;	//喂狗
    
		
	  }

延时过长未能及时喂狗,因此单片系统复位了。所以现在的现象是闪烁3下,然后延时2.27S(这时LED灯是常亮的),系统复位后马上又闪烁三下,接着延时2.27S,一直这么循环。

看一下视频:

看门狗溢出一直复位_哔哩哔哩_bilibili

可以看到LED闪烁3下后延迟一段时间又开始闪烁,这个延迟时间就是看门狗设置的时间2.27S。无论这个延时语句是多少秒要超过2.27S,它的延时时间都是保持在2.27S。

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