全文摘要
本实用新型公开了一种看门狗电路，包括喂狗信号输入电路和狗动作输出电路，所述喂狗信号输入电路与所述狗动作输出电路连接。本实用新型能够提供一种看门狗电路，适用于单独电路，解决长时间喂狗间隔和在某些特定的情况下看门狗电路失效的问题，达到可调整喂狗时间以及提高看门狗电路稳定性的效果。
主设计要求
1.一种看门狗电路，其特征在于，包括喂狗信号输入电路和狗动作输出电路，所述喂狗信号输入电路与所述狗动作输出电路连接；所述喂狗信号输入电路包括计数器芯片以及与所述计数器芯片连接的间隔时间设置电路、喂狗电路；所述间隔时间设置电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端分别与所述计数器芯片连接，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第二端、所述第一电容的第二端；所述喂狗电路包括第二电容、第三电阻、第四电阻和第一单向二极管，所述第二电容的第一端与所述喂狗信号输入电路的输入端连接，所述第二电容的第二端通过第三电阻连接至所述计数器芯片的复位控制端，所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第二端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一单向二极管的输入端连接，所述第一单向二极管的输出端与所述计数器芯片的复位控制端连接。
设计方案
1.一种看门狗电路，其特征在于，包括喂狗信号输入电路和狗动作输出电路，所述喂狗信号输入电路与所述狗动作输出电路连接；
所述喂狗信号输入电路包括计数器芯片以及与所述计数器芯片连接的间隔时间设置电路、喂狗电路；
所述间隔时间设置电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端分别与所述计数器芯片连接，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第二端、所述第一电容的第二端；
所述喂狗电路包括第二电容、第三电阻、第四电阻和第一单向二极管，所述第二电容的第一端与所述喂狗信号输入电路的输入端连接，所述第二电容的第二端通过第三电阻连接至所述计数器芯片的复位控制端，所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第二端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一单向二极管的输入端连接，所述第一单向二极管的输出端与所述计数器芯片的复位控制端连接。
2.根据权利要求1所述的看门狗电路，其特征在于，所述狗动作输出电路包括电压检测芯片以及与所述电压检测芯片连接的自动复位电路和手动复位电路，所述电压检测芯片的复位执行端连接MCU；
所述自动复位电路包括第五电阻、第六电阻、第三电容和第一三极管，所述第五电阻的第一端与所述计数器芯片的输出端连接，所述第五电阻的第二端通过第三电容连接至所述第一三极管的基极，所述第六电阻的第一端与所述第一三极管的基极连接，所述第六电阻的第二端与所述第一三极管的发射极连接并接地，所述第一三极管的集电极与所述电压检测芯片的手动复位端连接。
3.根据权利要求2所述的看门狗电路，其特征在于，所述电压检测芯片的另一复位执行端与第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端与所述计数器芯片的复位控制端连接。
4.根据权利要求2所述的看门狗电路，其特征在于，所述计数器芯片通过RC微分电路与所述第一三极管导通，所述RC微分电路包括串联的第五电阻和第三电容。
5.根据权利要求2所述的看门狗电路，其特征在于，所述手动复位电路包括手动复位开关以及第四电容，其中，手动复位开关与第四电容并联连接至所述电压检测芯片的手动复位端。
6.根据权利要求1所述的看门狗电路，其特征在于，所述计数器芯片的型号为CD4060。
7.根据权利要求2所述的看门狗电路，其特征在于，所述电压检测芯片型号为SP708。
8.根据权利要求2所述的看门狗电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种看门狗电路。
背景技术
在计算机、通信及自动化领域，由单片机、嵌入式等构成的微型计算机系统的电子电路中，由于常常受到外界电磁场的干扰，造成芯片内部各种寄存器和内存的数据混乱、错误，导致程序及电子电路运行错误，使得整个系统无法继续正常工作并陷入停滞状态，容易发生不可预料的后果。因此，采用看门狗电路(watchdog)来监视MCU内部程序的运行状态，在程序跑飞或死锁等异常情况下，可以实现自动复位，以确保系统的稳定可靠性。看门狗电路的工作原理是：当系统工作正常时，CPU将每隔一定时间输出一个脉冲给看门狗，即喂狗(对定时器清零)，若程序运行出现问题或硬件出现故障时，则无法按时喂狗，那么看门狗电路将迫使系统自动复位以重新运行程序。看门狗电路是电路中监控CPU异常的重要手段，是电路自行监控和正常运行的重要保证。
但是，在对现有技术的研究与实践过程中，本实用新型的发明人发现，目前的大部分看门狗电路狗动作的时间比较短，不适合在喂狗时间较长的情况下使用，譬如启动时间较长的嵌入式系统或者执行进程耗时较长的任务；而且，在现有技术中，部分长时间的电路本身设计有缺陷，导致电路在某些特定的状况时，出现看门狗电路失效的现象。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种看门狗电路，适用于单独电路，解决长时间喂狗间隔和在某些特定的情况下看门狗电路失效的问题，达到可调整喂狗时间以及提高看门狗电路稳定性的效果。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种看门狗电路，包括喂狗信号输入电路和狗动作输出电路，所述喂狗信号输入电路与所述狗动作输出电路连接；
所述喂狗信号输入电路包括计数器芯片以及与所述计数器芯片连接的间隔时间设置电路、喂狗电路；
所述间隔时间设置电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端分别与所述计数器芯片连接，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第二端、所述第一电容的第二端；
所述喂狗电路包括第二电容、第三电阻、第四电阻和第一单向二极管，所述第二电容的第一端与所述喂狗信号输入电路的输入端连接，所述第二电容的第二端通过第三电阻连接至所述计数器芯片的复位控制端，所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第二端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一单向二极管的输入端连接，所述第一单向二极管的输出端与所述计数器芯片的复位控制端连接。
作为优选方案，所述狗动作输出电路包括电压检测芯片以及与所述电压检测芯片连接的自动复位电路和手动复位电路，所述电压检测芯片的复位执行端连接MCU；
所述自动复位电路包括第五电阻、第六电阻、第三电容和第一三极管，所述第五电阻的第一端与所述计数器芯片的输出端连接，所述第五电阻的第二端通过第三电容连接至所述第一三极管的基极，所述第六电阻的第一端与所述第一三极管的基极连接，所述第六电阻的第二端与所述第一三极管的发射极连接并接地，所述第一三极管的集电极与所述电压检测芯片的手动复位端连接。
作为优选方案，所述电压检测芯片的另一复位执行端与第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端与所述计数器芯片的复位控制端连接。
作为优选方案，所述计数器芯片通过RC微分电路与所述第一三极管导通，所述RC微分电路包括串联的第五电阻和第三电容。
作为优选方案，所述手动复位电路包括手动复位开关以及第四电容，所述手动开关复位开关与所述第四电容并联连接至所述电压检测芯片的手动复位端。
作为优选方案，所述计数器芯片的型号为CD4060。
作为优选方案，所述电压检测芯片型号为SP708。
作为优选方案，所述第一三极管为NPN型三极管。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型能够提供一种看门狗电路，包括喂狗信号输入电路和狗动作输出电路，适用于单独电路，解决长时间喂狗间隔和在某些特定的情况下看门狗电路失效的问题，避免看门狗电路动作后系统喂狗的间隔时间和看门狗喂狗电路间隔时间不同步而导致的电路异常问题，达到可调整喂狗时间和提高看门狗电路稳定性的效果。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例提供的一种看门狗电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型的一个实施例提供了一种看门狗电路，包括喂狗信号输入电路和狗动作输出电路，所述喂狗信号输入电路与所述狗动作输出电路连接；
所述喂狗信号输入电路包括计数器芯片以及与所述计数器芯片连接的间隔时间设置电路、喂狗电路；
所述间隔时间设置电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端分别与所述计数器芯片连接，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第二端、所述第一电容的第二端。
具体的，对于间隔时间设置电路，根据计数器芯片CD4060内部电路特性，假定计数器芯片CD4060的震荡信号周期T，则
T＝2.2*R2*C1，
其中，电阻R2的单位是欧姆，电容C1的单位是法，周期T的单位是秒；
R2为接在计数器芯片CD4060的第10引脚的电阻的阻值；
C1为接在计数器芯片CD4060的第9引脚的电容的容值；
需要注意的是，接在计数器芯片CD4060的第11引脚的电阻R1的阻值是接在计数器芯片CD4060的第10引脚的电阻R2的阻值的2到10倍。
通过调整电阻R2和电容C1的大小，就能改变计数器芯片CD4060的震荡信号周期，从而改变计数器芯片CD4060输出信号的周期时间，最终实现喂狗间隔时间的可设置功能。
所述喂狗电路包括第二电容、第三电阻、第四电阻和第一单向二极管，所述第二电容的第一端与所述喂狗信号输入电路的输入端连接，所述第二电容的第二端通过第三电阻连接至所述计数器芯片的复位控制端，所述第四电阻的第一端与所述第二电容的第二端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一单向二极管的输入端连接，所述第一单向二极管的输出端与所述计数器芯片的复位控制端连接。
具体的，对于喂狗电路，电容C3的WDI端直接接入MCU的喂狗信号脚，MCU喂狗脚上的正脉冲喂狗信号通过RC微分电路连接至计数器芯片CD4060的复位控制脚(RST)，使计数器芯片CD4060复位，达到喂狗目的。该电路基于RC微分电路，利用电容隔直通交的特性，解决了检测到CPU的喂狗脚处于持续输入高阻状态、持续低电平输出状态或者持续高电平输出状态等异常情况时，看门狗电路不起作用的问题，从而使计数器芯片CD4060能够持续工作，一旦异常持续时间超过喂狗间隔时间，正常实现电路的复位功能，从而保证MCU的喂狗脚没有正脉冲输出的各种异常情况下的看门狗复位功能，解决看门狗电路在某些特定的情况下失效的问题。
需要注意的是，在该喂狗电路中，电容C3和电阻R4的大小要仔细考虑，计数器芯片CD4060的RST引脚为高电平并持续一定时间才能使计数器芯片CD4060复位，也就是说，电容C2的充电时间一定要大于能使计数器芯片CD4060复位的时间。而假定电容C3充电时间t，则
t＝R4*C3*Ln[(V1-V0)\/(V1-Vt)]，
其中，V0为电容上的初始电压值；V1为电容最终可充到或放到的电压值；Vt为t时刻电容上的电压值。
通过以上公式可以发现：在R4恒定的情况下，电容的容值越大，电容的充电时间越长。因此，MCU喂狗脚上发出的正脉冲喂狗信号的时间也必须大于电容C3充电时间，才能保证看门狗彻底复位。
在优选的实施例中，所述狗动作输出电路包括电压检测芯片以及与所述电压检测芯片连接的自动复位电路和手动复位电路，所述电压检测芯片的复位执行端连接MCU；
所述自动复位电路包括第五电阻、第六电阻、第三电容和第一三极管，所述第五电阻的第一端与所述计数器芯片的输出端连接，所述第五电阻的第二端通过第三电容连接至所述第一三极管的基极，所述第六电阻的第一端与所述第一三极管的基极连接，所述第六电阻的第二端与所述第一三极管的发射极连接并接地，所述第一三极管的集电极与所述电压检测芯片的手动复位端连接。
具体的，对于所述自动复位电路，所述计数器芯片CD4060的多级输出脚的一路通过RC微分电路控制NPN型三极管Q1导通，从而使电压检测芯片SP708的手动复位脚(MR)电平被拉低，电压检测芯片SP708的\/RESET输出信号复位MCU，实现计数器芯片输出的电平信号转换成脉冲信号致使电压检测芯片SP708输出复位信号，完成复位动作，同时电压检测芯片SP708的高电平有效的输出脚(RESET)反馈信号到计数器芯片CD4060的复位控制脚(RST)，保证在复位的同时也对计数器芯片CD4060复位，使其与系统同步。
设看门狗电路的复位动作时间Tout，则
Tout＝2N*T，
其中，N为计数器芯片CD4060的分频级数；T为计数器芯片CD4060的震荡信号周期，在该电路中，T＝2.2*R2*C1。
在优选的实施例中，所述电压检测芯片的另一复位执行端与第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端与所述计数器芯片的复位控制端连接。
具体的，为了保证计数器芯片CD4060也能够同步复位，在电压检测芯片SP708的高电平有效的输出脚(RESET)通过一个二极管反馈信号到计数器芯片CD4060的复位控制脚(RST)，使电压检测芯片SP708发出复位信号的同时也对计数器芯片CD4060复位，使其与系统同步，解决看门狗电路动作后由于系统喂狗的间隔时间没有和看门狗喂狗电路间隔时间同步而导致的电路异常问题。
在优选的实施例中，所述计数器芯片通过RC微分电路与所述第一三极管导通，所述RC微分电路包括串联的第五电阻和第三电容。
具体的，计数器芯片CD4060和电压检测芯片SP708的连接电路也使用RC微分电路，利用了电容的隔直通交的特性，确保电路只是在计数器芯片CD4060输出正脉冲的时候动作，进一步完善解决看门狗电路在恒定输出高电平或者低电平时，看门狗电路失效的问题。
在优选的实施例中，所述手动复位电路包括手动复位开关以及第四电容，所述手动开关复位开关与所述第四电容并联连接至所述电压检测芯片的手动复位端。
具体的，考虑到系统的手动复位的需要，在电压检测芯片SP708的手动复位脚(MR)接入一个按键开关以实现，最终实现具备手动复位及电压检测功能的看门狗硬件电路。由于手动复位及电压检测芯片本身的电压检测功能可能发出复位信号，为了保证计数器芯片CD4060也能够同步复位，在电压检测芯片SP708的高电平有效的输出脚(RESET)通过一个二极管反馈信号到计数器芯片CD4060的复位控制脚(RST)，使电压检测芯片SP708发出复位信号的同时也对计数器芯片CD4060复位，使其与系统同步。
在优选的实施例中，所述计数器芯片的型号为CD4060。
具体的，所述计数器芯片CD4060是14位二进制串行计数器，内部由一震荡器和14级二进制串行计数器组成
在优选的实施例中，所述电压检测芯片型号为SP708。
在优选的实施例中，所述第一三极管为NPN型三极管。
在具体的实施例中，MCU的喂狗信号通过RC微分电路连接至计数器芯片CD4060的复位控制脚(RST)，一旦在喂狗周期内，CPU的喂狗信号没有正脉冲信号输出时计数器芯片CD4060的多级输出脚的一路通过RC微分电路控制三极管Q1导通，从而使电压检测芯片SP708的手动复位脚(MR)电平被拉低，电压检测芯片SP708的\/RESET输出信号复位MCU，实现计数器芯片输出的电平信号转换成脉冲信号致使电压检测芯片SP708输出复位信号，完成复位动作，同时电压检测芯片SP708的高电平有效的输出脚(RESET)反馈信号到计数器芯片CD4060的复位控制脚(RST)，使复位的同时也对计数器芯片CD4060复位，使其与系统同步。
本实施例提供的一种看门狗电路，包括喂狗信号输入电路和狗动作输出电路，所述喂狗信号输入电路与所述狗动作输出电路连接。本实用新型提供的一种看门狗电路，能够解决长时间喂狗间隔和在某些特定的情况下看门狗电路失效的问题，避免看门狗电路动作后系统喂狗的间隔时间和看门狗喂狗电路间隔时间不同步而导致的电路异常问题，达到可调整喂狗时间和提高看门狗电路稳定性的效果。
以上对本实用新型实施例所提供的一种看门狗电路进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想:同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920108577.2
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:81(广州)
授权编号:CN209560523U
授权时间:20191029
主分类号:G06F 11/07
专利分类号:G06F11/07
范畴分类:40B;
申请人:广东工业大学华立学院
第一申请人:广东工业大学华立学院
申请人地址:510000 广东省广州市增城区广州华立科技园华立路11号
发明人:杨成英
第一发明人:杨成英
当前权利人:广东工业大学华立学院
代理人:颜希文;麦小婵
代理机构:44202
代理机构编号:广州三环专利商标代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计