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微机监控系统自启动电路的设计           
微机监控系统自启动电路的设计
作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:38:13
     摘 要对一个微机监控系统而言，如何有效地抑制干扰是首要问题。为此，本文介绍了一种以8031单片机为核心的自启动电路，它可以及时克服由于各种干扰而产生的系统死循环、程序“跑飞”等“死机”现象，使微机自动复位，从而保证系统正常运行。

　　关键词微机监控系统程序失控抗干扰自启动

　　1　问题的提出

　　微机监控系统在工业现场使用时，由于环境恶劣，诸如强电磁场、电源尖峰、振动等的影响，大量的干扰源虽不能造成硬件系统的损坏，但常常使系统受到干扰而不能正常运行，致使控制失灵，造成严重后果。微机受干扰后，经常出现的问题是程序执行进入一种“跑飞”或“死机”状态，引起程序失控。

　　对于程序运行失控的主要纠正方法是：能及时发现程序运行的失控并能及时引导系统恢复正常运行，为此需要设置一个监视跟踪定时器，使定时时间稍大于主程序正常运行一次所需的时间，主程序每执行一次就完成一次定时器的刷新操作。当程序失控后，由于不能刷新定时器，引起定时器溢出中断，从而需要利用中断服务子程序来引导系统复位。本系统正是从这一要求出发而设计了自启动电路，自启动电路是一种抗干扰的有力措施和手段。

　　2　设计原理

　　以8031单片机应用系统为例，电路原理如图1所示。

　　

　　图中的运行脉冲RUN PULSE信号为微机系统正常工作时不断发出的正常状态信号，本系统将查询故障的译码脉冲作为此信号。CC4060是一个14级分频器，它和一个555集成定时器组成的单稳态触发器构成自启动电路。通常，为了检测出程序是否处于失控状态，可在程序正常运行时，周期地发出运行脉冲信号，表明程序执行正常。而系统失控时，运行脉冲便不再发出。自启动电路的作用是一经发现缺少运行脉冲输入，便发出复位脉冲，强制CPU重新开始执行程序。

　　CC4060内部带有振荡器，通过改变定时元件Rt、Ct的值，得到不同的振荡频率，再经过内部分频器，可以根据不同用户的需要而获得10种不同分频系数的输出。其中最小可得到16分频，最大可得到16384分频。另外，单稳时间由555中的外接元件R4、C3决定，可以产生所需宽度的脉冲信号。

　　CC4060还有一个公共清零端RST，只要在RST端加一高电平或正脉冲，即可使振荡器停振。

　　设本系统主程序的循环周期为10ms。通过选择适当的定时元件Rt、Ct，可使4060产生1kHz左右的方波，再经1024分频输出，即得到1Hz左右的方波信号，因此分频器计满时间T1为1s。

　　图中的运行脉冲信号经过一个由9013组成的反相器接到4060的清零端RST。在系统的主程序中，每运行一次就发出一次译码脉冲信号，以保证系统能够提供正常的运行脉冲。因此，当程序正常运行时，4060的RST端被清零，振荡器停振。由于主程序的循环周期小于分频器计满时间1s，因此，分频器永无计满输出信号。对单稳态触发器而言，因为没有输入触发脉冲，不产生RESET信号；而当微机失控，程序“跑飞”后，系统的正常运行脉冲信号无法发出，4060的RST端因得不到定时扫描输入信号，经1s以后，分频器便计满输出一脉冲信号，在这一脉冲信号下降沿的作用下，单稳态电路被触发，在803的复位端产生一高电平复位信号，使系统自动复位到初始状态。

　　3　　　　　定时元件参数的选择

　　3(1) 分频器计满时间T1的选取与定时元件Rt、Ct有关。振荡频率f与Rt、Ct之间有以

　　下近似关系：

　　f≈

　　图中Rs是为了改善振荡器的稳定性而设置的，它可以减少由于器件参数的差异而引起振荡周期的变化。Rs的值应尽量大于Rt，虽然Rs的值在很宽的范围内都能起振，但是当Rs=10Rt时，即使电源电压有所调整，振荡周期的变化也将大为减少。

　　电阻Rt的值应大于1kΩ，电容Ct应大于或等于100PF。Rt、Ct的值太小了不容易起振。

　　考虑到以上的因素，电路中各参数选取如下：

　　Rs=450kΩ，Rt=45kΩ，Ct=0.01μF

　　振荡频率

　　f≈≈1kHz

　　经1024分频后的输出频率f1=f/1024≈1Hz

　　所以，分频器计满时间T1=1/f1=1s

　　(2) 单稳时间T2的选取是根据8031复位信号宽度的要求T2=1.1R4C3应大于10ms，所以可取R4=100kΩ，C3=0.1μF，此时T2=11ms＞10ms。

　　4　结束语

　　本电路经实际应用，证明电路实用、可靠，由此设计的微机监控系统不会出现“死机”现象，特别是在恶劣条件下运转，效果更为明显。需要注意的是，运行脉冲信号要合理选取能反映系统正常工作的信号。T1是系统出现故障到自动复位的响应时间，可以视需要而定。

　　

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