討論DS1232如何用于對基于8051的系統進行微監控。該監控電路提供上電復位（POR）、手動復位（按鈕）輸入、看門狗定時器（選通定時器）和早期電源故障比較器。復位閾值容差可以設置為監視 5% 和 10% 電源容差系統。此外，還提供引腳可選的復位超時延遲。為了簡化器件的使用，該器件包含一個軟件執行程序，以顯示8051處理器如何與DS1232配合使用。

介紹

Maxim的DS1232微控制器芯片是一種高度集成的解決方案，通過增加單個芯片，為您的微處理器系統增加上電復位延遲、按鈕復位控制器、可靠的電源故障監控和看門狗定時器功能。該芯片還提供有源和低復位信號，以及看門狗超時周期和電壓監控電平的選擇性。高集成度降低了實施成本和所需的電路板空間。這些芯片采用多種封裝，包括 8 引腳 mSOP、SOIC 和 DIP。

使用達拉斯半導體DS1232微型監視器的優勢

上電復位延遲允許電路板資源在執行開始前穩定下來

在電路運行期間，精確控制微控制器的復位引腳始終很重要。因此，在正常工作和電路上電期間都必須控制復位引腳。許多微處理器電路的一個常見問題是，微控制器在可用的存儲器和I/O資源具有穩定的電源之前就開始執行。一些芯片需要數百毫秒才能自行重置并準備好運行。如果微處理器在重置后的幾微秒內開始執行，則它可能基于來自系統資源的無效輸入執行。這可以通過增加一個上電復位（POR）電路來解決，該電路在復位發生后100毫秒內保持上電序列期間微處理器處于復位狀態。DS1232將保持微控制器復位引腳的激活時間最短為250ms （典型值為610 ms）。此外，它可以提供高電平有效或低電平有效復位，使其與任何微處理器兼容。

按鈕復位電路對瞬時開關進行去抖動，并提供穩定的復位脈沖

微處理器電路中的另一個常見問題是，不太完美的復位信號會導致微處理器多次復位，可能在復位最終穩定之前多次執行初始化例程的某些片段。在某些電路中，這是微不足道的。但是，在其他電路中，這可能會導致重大系統問題。DS1232具有內部電路，可對按鈕進行去抖動，為系統提供干凈的復位信號。這樣就無需將單獨的上電復位電路和按鈕電路分別連接到復位引腳。此外，DS1232將復位引腳保持在低電平至少250 ms，以保證微處理器每次都能正確接收手動復位。

DS1232提供電源故障監測

掉電和電源故障是大多數微處理器系統的現實。由于無法避免偶爾的電源循環，因此穩健的微處理器解決方案必須考慮各種電源故障模式。DS1232監視微處理器的電源，如果出現掉電或電源完全失效，則強制微處理器進入復位狀態。這保證了系統不會嘗試在不規則的電源電壓條件下工作，并且可以防止微處理器在真正應該等待電源電壓恢復到有效狀態時執行代碼。

內部看門狗定時器可以復位微處理器，但外部看門狗會復位

看門狗定時器用于確保如果微處理器上運行的代碼進入意外狀態，則處理器將在經過一些最短的時間后復位。許多微處理器都有一個內部看門狗定時器，無需外部組件即可處理此功能。但是，內部看門狗定時器可以通過在微處理器上執行的偽隨機代碼來禁用。DS1232上的外部看門狗定時器不能被禁用。這讓您高枕無憂，因為您知道如果微型顯示器沒有頻閃，那么微控制器將被重置。DS1232的另一個優點是，選通周期可以改變為三種不同值之一。因此，該器件可與更快和更慢的微處理器配合使用，因為您可以將看門狗定時器編程為適合任何微控制器的速率。外部看門狗定時器的另一個優點是，選通信號位于I/O引腳上，因此對外部世界可見。這樣可以更輕松地調試與看門狗相關的問題。

將DS1232與微控制器配合使用所需的硬件

DS1232的最大優點是上述所有功能都在單個封裝中實現。此功能不需要復雜的芯片組。下圖示出了DS1232如何與達拉斯半導體DS87C520微控制器配合使用。由于大多數系統都集成了按鈕復位功能，因此只需增加DS1232、用于低電平有效輸出的上拉電阻和去耦電容，以降低電源噪聲導致復位的可能性。此處添加上拉電阻，因為它用于生成以下頁面所示的示波器圖。DS1232C87不需要DS520的/RST輸出。圖中的 LED 用于在 ISR（中斷服務請求）提供服務時發出信號。

圖1.使用DS8051作為復位控制器的1232兼容電路。

DS1232與微控制器配合使用

硬件配置完成后，DS1232開始控制上電、按鈕復位、電源故障復位和看門狗定時器復位的復位信號。高電平有效（RST）和低電平有效（/RST）上電復位（POR）分別如圖2和圖3所示。高電平有效復位信號隨V上升抄送并在 250 毫秒到 1 秒之間保持高電平。低電平有效復位保持0V，直到延遲過去，然后由上拉電阻上拉至高電平。上拉電阻是必需的，因為/RST是集電極開路輸出。在下面的示例中，RST 和/RST 都需要大約 450 ms 才能變為非活動狀態。

圖2.上電序列期間的典型RST信號：1） V抄送2） RST。

圖3.上電序列期間的典型/RST信號：1） V抄送2） /RST。

復位信號變為非活動狀態后，微控制器必須在看門狗定時器過后將ST信號選通為低電平。DS1232的看門狗定時器不能被禁用，因此必須在復位信號變為非活動狀態后n毫秒內禁用，否則微處理器將被復位。DS1232的看門狗超時值是可編程的，額定范圍較寬。但是，ST引腳的頻閃速度最好比最小看門狗超時規格快，因為它消除了快速看門狗導致系統錯誤復位的可能性。看門狗超時可通過根據表1調整TD引腳的值設置為三個值之一。

圖1顯示TD引腳接地，因此ST必須每62.5ms看到一個負邊沿，以保證微處理器不會復位。如果以 150 毫秒的典型速率進行選通，則有可能與一個 MicroMonitor 一起使用，但不能與另一個 MicroMonitor 一起使用。包含最小值、典型值和最大值會通知最終用戶看門狗的行為。對TD進行編程，使微處理器可以在ST引腳達到最小超時之前對其進行選通，并計劃在最大超時內復位微控制器。典型值不適用于任何特定的微型監視器;它只是表明關鍵時間介于最小和最大超時值之間。因此，任何給定的微監視器的典型值范圍可能介于最小和最大超時值之間。

圖4（下圖）顯示了用于相同硬件設置的選通信號。跟蹤 # 1 顯示 V抄送#2 顯示 ST。由于圖2和圖3所示的復位信號使用相同的硬件，因此復位在~460ms時被取消置位。選通信號的第一個負邊沿出現在496 ms或復位變為非活動狀態后36 ms。這已經足夠早了，可以保證除非微控制器進入意外狀態，否則看門狗不會重置系統。

圖4.執行開始時的看門狗選閃信號（ST）：1）V抄送2） ST.

從圖5（下圖）可以看出，ST信號大約每20 ms接收一次負邊沿。有了更快的微處理器，沒有理由不比要求更頻繁地頻閃。此外，在此圖表中，很容易看出頻閃在施加電壓后496 ms開始出現。

圖5.顯示 ST 信號頻率的變焦：1）VCC 2） ST。

DS1232還可以對瞬時開關進行去抖動，無需額外的硬件，便于添加按鈕復位以覆蓋系統。按鈕如圖1所示，其引起的RST和/RST信號如圖6和圖7所示。注意，按鈕連接到DS1232時不會反彈，上電時復位保持的時間與復位時間大致相同（典型值為610 ms）。另請注意，按鈕不需要上拉電阻，因為DS1232內置上拉電阻。

圖6.按鈕導致復位而不反彈：1） /PBRST 2） RST。

圖7.按鈕導致復位而不反彈：1） /PBRST 2） /RST。

DS1232還包含一個電源故障監測器。DS1232始終監測VCC，如果電壓降至VCCTP（VCC跳變點）以下，微控制器復位。VCCTP 可以編程為低于 VCC 的 5% 或 10%，在 VCC 恢復并返回 VCCTP 以上后，MicroMonitor 將保持復位信號處于活動狀態 250 ms 至 1 秒。VCCTP 通過 TOL 引腳進行編程。如果TOL引腳接地，則選擇5%容差;如果它與VCC綁定，則選擇10%的容差。這允許設計人員選擇最適合其系統的公差，從而實現最大的設計靈活性。5% 容差強制復位在 4.50V 至 4.74V 之間，10% 容差強制復位引腳在 4.25V 至 4.49V 之間有效。

對于圖1所示的參考設計，選擇了5%的容差。查看圖 8 中的示波器圖，VCCTP對于這個特定的微型監視器可以確定。圖中的X2與RST的邊緣對齊，交叉點Y2為4.6V。

圖8.當 VCC 低于 VCCTP 時，RST 引腳行為：1） VCC 2） RST。

下降時VCC的偏斜率為~500mv/10ms或~50V/s。DS1232數據資料要求4.75V至4.25V之間的下降時間大于或等于300 ms，最大壓擺率為1.667kV/s。如您所見，該電源系統很容易滿足這一點。

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圖9.電壓從 4.3V “掉電”恢復：1） V抄送2） RST。

8051微控制器軟件，用于DS1232微控制器芯片

附錄 A 中提供了設計用于與圖 1 中的硬件配合使用的軟件。該軟件可與DS1232微控制器和達拉斯半導體DS87C520 8051兼容微控制器配合使用。它提供了一個強大的電源和代碼監控系統，具有冗余電源和代碼監控功能。該軟件可以區分MicroMonitor何時復位控制器，以及微控制器的內部POR或看門狗定時器何時導致復位。

這段代碼是100%事件驅動的，因此主程序只是一個無限循環。該軟件利用Maxim的中斷優先級方案，允許中斷硬件首先處理內部電源故障中斷（不可屏蔽），然后是內部看門狗中斷，最后是定時器0中斷，用于對DS1232上的外部看門狗進行選通。使用內部和外部電源和代碼監控提供的冗余可確保這些關鍵功能無錯誤地執行。

中斷例程交互，如下圖 10 所示。

圖 10.中斷交互/程序流程圖。

計時器 0 是優先級最低的中斷。因此，它可以通過看門狗中斷（高優先級）或電源故障中斷（最高優先級）中斷。如果定時器0沒有中斷，它將每1232ms切換一次DS10的選通引腳（ST），每50次通過ISR（500ms）切換一次心跳LED。在執行結束時，它將控制權返回給主程序。

如果定時器ISR（中斷服務例程）被看門狗和/或電源故障中斷中斷，則控制權將立即轉移到優先級最高的掛起中斷。如果看門狗定時器過期，則看門狗功能（在圖中列出）將執行完成，然后控制將轉移到電源故障中斷或返回定時器0中斷，具體取決于在執行看門狗功能期間是否收到電源故障中斷。如果未收到電源故障中斷，則計時器 0 中斷將嘗試完成。如果定時器0 ISR沒有受到電源故障中斷的進一步干擾，它將完成并返回到主程序。如果定時器0被電源故障中斷中斷，它將允許電源故障中斷首先發生。

如果確實發生電源故障中斷，則控制權將轉移到該中斷，ISR將執行，直到電壓電平為V。抄送返回高于DS87C520的早期電壓故障警告電平。由于此 ISR 具有最高優先級，因此不能被看門狗中斷或計時器 0 中斷中斷。這意味著電源故障ISR必須同時對內部和外部看門狗進行選通，否則看門狗將在電壓驟降時復位器件。實際上，這種情況很可能不會發生，因為DS1232的容差比微控制器上的內部電壓監測器更嚴格，因此DS1232會在微控制器的早期電壓故障警告水平達到之前復位微控制器。換一種說法，DS87C520的內部電壓監測可能永遠不會被使用，而且是該系統的冗余功能。只有在DS1232發生故障時才會發生中斷。由于DS1232是可靠的器件，如果嘗試測試此條件，可能需要等待一段時間。

當電源故障中斷完成時，將處理下一個掛起的 ISR。因此，如果看門狗中斷發生在電源故障中斷的服務期間，則將首先對其進行服務。完成后，計時器 0 ISR 將嘗試完成。

每個中斷都閃通一個單獨的 LED，指示當前正在例行維護哪個 ISR。

如果特定應用程序不需要冗余，則可以刪除電源故障和看門狗 ISR。刪除它們還需要您在程序開始時更改矢量跳轉表。建議將 start 放在所有未使用的向量地址的位置。還需要刪除 MainInit 例程中初始化和啟用電源故障和監視程序中斷的代碼。這將只剩下定時器0 ISR，重置檢測例程，空主程序以及串行端口的支持功能。任何 8051 應用的良好開端！

審核編輯：郭婷