单片机-系统复位与看门狗
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三、看门狗技术
• 监控实现：看门狗需要通过两根信号线与 CPU联系，一根由CPU发出的喂狗信号，另 一根是由看门狗发出的复位信号。 • 看门狗是一个相对独立的特殊的定时器，启 用它后，喂狗就是让定时器清零、重新计数 ，使其无法加到最大值而溢出产生复位信号 • 所以要在程序里适当位置加入清看门狗指令 （喂狗） • 此技术只对瞬间干扰造成的问题有效
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课后复习
• 数据手册：P36～46
• 教材：P176～182
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下一讲的主要内容
• AVR
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四、ATmega48看门狗的应用
WDTON熔丝位 WDTON熔丝位 （未编程） （已编程） 安全等级1 安全等级2 WDE=0 ，关闭看门狗 WDE 恒= 1 WDE=1 ，打开看门狗 关闭方法： 看门狗不可关闭 1、WDRF清0 2、WDCE与WDE置1 3、WDE清0 喂狗： 喂狗： asm("WDR"); asm("WDR");
三、看门狗技术
• 起源
– 单片机成为测控系统的核心，要求工作稳定 – 电磁干扰、静电干扰、放电与浪涌等
• 干扰的危害
– PC受扰跳变，程序跑飞 – RAM数据被改被覆盖 – 发出错误指令、误动作 – SFR的内容被改，工作失常
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三、看门狗技术
• 解决方法
– 隔离（变压器、光电耦合） – 屏蔽（双绞线+屏蔽层） – 接地
单片机原理与 接口技术
广州大学自动化系 肖忠
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wenku.baidu.com
思考题
1、ATmega48有几种时钟源，如何选择？
2、ATmega48的主时钟控制单元会产生几种时 钟信号，他们的作用是什么？
3、 ATmega48有几种复位源，它们在什么情 况下产生复位信号？ 4、 ATmega48看门狗有什么作用？如何使用 ？
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真实案例：
• 一湖南女孩（大专生）到广东东莞找工作； • 联系好了一家企业，确定面试时间； • 面试时，被这假企业的人员绑架，并逼迫她 向家人要钱，此女孩死活不从； • 四小时后，警察突然出现，人获救。为什么 警察会在这时出现？ • 因为女孩出门前与朋友约好了，若四小时内 没有电话，就报警。 • 看门狗电路在实际中的应用 12
一、AVR时钟系统—时钟信号
• CLKcpu—CPU时钟 • CLKI/O—I/O时钟（I/O、定时器、SPI、外 部中断、 UASRT） • CLKFlash—Flash时钟 • CLKASY—异步定时器时钟 • CLKADC—ADC时钟 • 上述时钟无需同时工作，通过使用不同的 睡眠模式来降低功耗
低功耗晶振
满振幅晶振 低频晶振
1111 – 1000
0111 – 0110 0101 – 0100
出厂时CKDIV8熔丝
位已经被编程，故系
内部128KHz RC振荡器 校准的内部 RC振荡器
外部时钟
0011 0010
0000
7
统默认主频：1MHz
（见手册P27）
一、AVR时钟系统—主频调整
1、熔丝位CKDIV8----/8或/1 2、用特殊的写时序，修改时钟预分频寄存 器CLKPR(手册P30)
• 上述解决方法难以完全消除干扰，因此引入 一种程序监视技术，即看门狗技术
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三、看门狗技术
• 是一种亡羊补牢的办法 • 是在其他抗干扰方法失效后一补救方法 • 基本功能：在单片机运行时，独立于CPU之 外的看门狗通过检测单片机的状态，监视 CPU的运行；当发现CPU运行不正常（程序 跑飞、死循环等），它就会发出复位信号， 强制单片机重新启动 • 看门狗除具基本功能外，还可以完成电源监 测，后备电源切换、数据存在等。
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四、ATmega48看门狗的应用
• 作用：
– 产生复位信号 – 产生中断信号（可用于节电模式的唤醒）
• 内部结构：
– 独立128KHz的时钟 – 10项复位时间间隔（通过设置预分频器） – 2个安全等级
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四、ATmega48看门狗的应用
WDIF —看门狗超时中断标志 WDIE —看门狗超时中断使能 WDCE—看门狗修改使能 WDE —使能看门狗 WDP3..0—看门狗定时器预分频器
4
一、AVR的时钟系统—外晶
芯片 时钟选项 熔丝位 CKSEL3~0
低功耗晶振
满振幅晶振 低频晶振
1111 – 1000
0111 – 0110 0101 – 0100
内部128KHz RC振荡器 校准的内部 RC振荡器
外部时钟
0011 0010
0000
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一、AVR的时钟系统—外部时钟
芯片 时钟选项 熔丝位 CKSEL3~0
低功耗晶振
满振幅晶振 低频晶振
1111 – 1000
0111 – 0110 0101 – 0100
内部128KHz RC振荡器 校准的内部 RC振荡器
外部时钟
0011 0010
0000
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一、AVR的时钟系统—片内RC
片内RC振荡器提供了 固定的8.0MHz的时钟，
芯片 时钟选项 熔丝位 CKSEL3~0
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二、复位系统
• 为什么要复位?
– 上电时电压不稳定（有波动），单片机不能正 常工作，需要延时一小段时间； – 开始工作后，要初始化各寄存器的初值，从特 定的地方开始执行程序，也需要一点时间；
• 复位源有哪几个？
– 上电复位，外部复位，掉电检测复位，看门狗 复位
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二、复位系统
PORF—上电复位标志，写0可清除 EXTRF—RESET复位标志，上电或写0可清除 BORF—掉电检测复位标志，上电或写0可清除 WDRF—看门狗复位标志，上电或写0可清除
三、看门狗技术
• 监控实现：看门狗需要通过两根信号线与 CPU联系，一根由CPU发出的喂狗信号，另 一根是由看门狗发出的复位信号。 • 看门狗是一个相对独立的特殊的定时器，启 用它后，喂狗就是让定时器清零、重新计数 ，使其无法加到最大值而溢出产生复位信号 • 所以要在程序里适当位置加入清看门狗指令 （喂狗） • 此技术只对瞬间干扰造成的问题有效
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课后复习
• 数据手册：P36～46
• 教材：P176～182
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下一讲的主要内容
• AVR
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四、ATmega48看门狗的应用
WDTON熔丝位 WDTON熔丝位 （未编程） （已编程） 安全等级1 安全等级2 WDE=0 ，关闭看门狗 WDE 恒= 1 WDE=1 ，打开看门狗 关闭方法： 看门狗不可关闭 1、WDRF清0 2、WDCE与WDE置1 3、WDE清0 喂狗： 喂狗： asm("WDR"); asm("WDR");
三、看门狗技术
• 起源
– 单片机成为测控系统的核心，要求工作稳定 – 电磁干扰、静电干扰、放电与浪涌等
• 干扰的危害
– PC受扰跳变，程序跑飞 – RAM数据被改被覆盖 – 发出错误指令、误动作 – SFR的内容被改，工作失常
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三、看门狗技术
• 解决方法
– 隔离（变压器、光电耦合） – 屏蔽（双绞线+屏蔽层） – 接地
单片机原理与 接口技术
广州大学自动化系 肖忠
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wenku.baidu.com
思考题
1、ATmega48有几种时钟源，如何选择？
2、ATmega48的主时钟控制单元会产生几种时 钟信号，他们的作用是什么？
3、 ATmega48有几种复位源，它们在什么情 况下产生复位信号？ 4、 ATmega48看门狗有什么作用？如何使用 ？
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真实案例：
• 一湖南女孩（大专生）到广东东莞找工作； • 联系好了一家企业，确定面试时间； • 面试时，被这假企业的人员绑架，并逼迫她 向家人要钱，此女孩死活不从； • 四小时后，警察突然出现，人获救。为什么 警察会在这时出现？ • 因为女孩出门前与朋友约好了，若四小时内 没有电话，就报警。 • 看门狗电路在实际中的应用 12
一、AVR时钟系统—时钟信号
• CLKcpu—CPU时钟 • CLKI/O—I/O时钟（I/O、定时器、SPI、外 部中断、 UASRT） • CLKFlash—Flash时钟 • CLKASY—异步定时器时钟 • CLKADC—ADC时钟 • 上述时钟无需同时工作，通过使用不同的 睡眠模式来降低功耗
低功耗晶振
满振幅晶振 低频晶振
1111 – 1000
0111 – 0110 0101 – 0100
出厂时CKDIV8熔丝
位已经被编程，故系
内部128KHz RC振荡器 校准的内部 RC振荡器
外部时钟
0011 0010
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统默认主频：1MHz
（见手册P27）
一、AVR时钟系统—主频调整
1、熔丝位CKDIV8----/8或/1 2、用特殊的写时序，修改时钟预分频寄存 器CLKPR(手册P30)
• 上述解决方法难以完全消除干扰，因此引入 一种程序监视技术，即看门狗技术
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三、看门狗技术
• 是一种亡羊补牢的办法 • 是在其他抗干扰方法失效后一补救方法 • 基本功能：在单片机运行时，独立于CPU之 外的看门狗通过检测单片机的状态，监视 CPU的运行；当发现CPU运行不正常（程序 跑飞、死循环等），它就会发出复位信号， 强制单片机重新启动 • 看门狗除具基本功能外，还可以完成电源监 测，后备电源切换、数据存在等。
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四、ATmega48看门狗的应用
• 作用：
– 产生复位信号 – 产生中断信号（可用于节电模式的唤醒）
• 内部结构：
– 独立128KHz的时钟 – 10项复位时间间隔（通过设置预分频器） – 2个安全等级
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四、ATmega48看门狗的应用
WDIF —看门狗超时中断标志 WDIE —看门狗超时中断使能 WDCE—看门狗修改使能 WDE —使能看门狗 WDP3..0—看门狗定时器预分频器
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一、AVR的时钟系统—外晶
芯片 时钟选项 熔丝位 CKSEL3~0
低功耗晶振
满振幅晶振 低频晶振
1111 – 1000
0111 – 0110 0101 – 0100
内部128KHz RC振荡器 校准的内部 RC振荡器
外部时钟
0011 0010
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一、AVR的时钟系统—外部时钟
芯片 时钟选项 熔丝位 CKSEL3~0
低功耗晶振
满振幅晶振 低频晶振
1111 – 1000
0111 – 0110 0101 – 0100
内部128KHz RC振荡器 校准的内部 RC振荡器
外部时钟
0011 0010
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一、AVR的时钟系统—片内RC
片内RC振荡器提供了 固定的8.0MHz的时钟，
芯片 时钟选项 熔丝位 CKSEL3~0
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二、复位系统
• 为什么要复位?
– 上电时电压不稳定（有波动），单片机不能正 常工作，需要延时一小段时间； – 开始工作后，要初始化各寄存器的初值，从特 定的地方开始执行程序，也需要一点时间；
• 复位源有哪几个？
– 上电复位，外部复位，掉电检测复位，看门狗 复位
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二、复位系统
PORF—上电复位标志，写0可清除 EXTRF—RESET复位标志，上电或写0可清除 BORF—掉电检测复位标志，上电或写0可清除 WDRF—看门狗复位标志，上电或写0可清除