看門狗芯片MAX708的工作原理及數據保護系統設計

引 言

單片機的程序穩定性和運行及數據的安全性是設計者在不同的運行環境中所必須考慮的問題，而最易遇到的問題是受干擾而使CPU進入死循環，一般情況下設計者會使用軟件陷阱和軟件看門狗來避免此類現象的出現，對于一般的運行環境還可以，如果是連續運行或環境惡劣的狀況時往往不能滿足要求，這時要使用硬件看門狗來重啟CPU，使程序恢復正常運行。同時，如果電源電壓波動較大或斷電，有些系統還要求將當前有用的數據進行保護。MAX708就是這種既有電源監控和數據保護又有看門狗作用的集成電路芯片。

1 看門狗芯片MAX708的工作原理

圖1是看門狗芯片MAX708內部組成結構原理。

MAX708是一種微處理器電源監控和看門狗芯片，可同時輸出高電平有效和低電平有效的復位信號。復位信號可由VCC電壓、手動復位輸入，或由獨立的比較器觸發。域值為1.25 V、用于電源失效或低電源警告的獨立比較器可用于監視第2個電源信號，為處理器提供電壓跌落的預警功能。這一功能是為器件發出復位信號前的正常關機、向操作者發送警報或電源切換及數據保護而考慮的。

MAX708提供有3種復位域值電平可供選擇，這3種域值為：2.63 V、2.93 V、3.08 V。同時提供手動復位輸入信號，在VCC=1 V時能提供有效的RESET復位信號。

MAX708內部由上電比較器、復位信號發生器、反相器以及失電比較器組成。它們的引腳及功能分別說明如下。

引腳1：MR，手動復位輸入。當MR輸人信號低于0.8 V時，產生復位脈沖信號輸出。當MR輸入低電平時，會有250μA的內部拉出電流，該拉出電流可以驅動連接在MR端的TTL或CMOS邏輯門，也可以由開關短路到地。一般在MR輸入的手動復位信號由開關或邏輯門產生，這時，手動開關應接到地，或邏輯門應輸出低電平。所以，MAX708內部拉出電流會作為外部邏輯門的灌入電流，或開關短路到地的電流。

引腳2：VCC，+5 V電源。

引腳3：GND，信號地。

引腳4：PFI，電源電壓下降監視輸入端。當PFI端輸入低于1.25 V時，就會使PFO端輸出低電平。如果PFI端不用時，把其接到GND或VCC端。

引腳5：PFO，電源電壓下降監視輸出端。當PFI端輸入低于1.25 V時，就會使PFO端輸出低電平，同時接收灌入電流，其他狀態PFO輸出高電平。

引腳6：空腳，不用。

引腳7：RESET，低電平復位輸出脈沖端，脈沖寬度為200 ms。如果電源VCC低于復位門檻4.65 V時，則保持輸出低電平而不是脈沖。接通VCC時，由于VCC從0→5V，故會產生200 ms的復位脈沖輸出。MR有低電平脈沖輸人時也會產生200 ms復位脈沖輸出。

引腳8：RESET，高電平復位輸出脈沖端。這個信號是RESET的反相信號，由RESET通過一個內部的反相器產生。

利用MAX708的1腳，對外接人的信號可以是振蕩器等轉換的信號，每隔一定時間由CPU復位振蕩器使其不輸出低電平復位信號，如CPU死機，一定時間內不輸出復位電平，則振蕩器輸出低電平使MAX708輸出復位信號使CPU復位。集成MAX708是通電、斷電監控電路，在通電和斷電時可產生復位信號輸出，也將可靠復位CPU。MAX708對電源電壓的監視門檻為4.40 V的復位功能和過程如下：

a) 通電復位：在接上電源VCC使MAX708通電時，電源VCC從0→5 V，這時有一個過渡過程。在過渡過程中的一部分時間中，存在VCC<4.65 V的情況，則上電比較器就會輸出低電平送到復位發生器中，從而產生200 mS的復位脈沖輸出。

b) 手動復位：在MR端接一個按鍵，按鍵另一端接地，則按鍵按下時，會產生一個低電平脈沖送到復位發生器中，從而產生200 ms復位脈沖輸出。

c) 電源下降復位：把電源與電源下降輸入端PFI相連，當電源下降，并且有PFI電平小于1.25 V時，就在PFO端輸出低電平。如果把PFO端和MR相連，則使PFO輸出的低電平加到MR端而送入復位發生器，因而使復位發生器產生200 ms復位脈沖信號輸出。

2 基于MAX708的數據保護系統設計

圖2所示是MAX708與微處理器的組成的數據保護系統應用聯接原理圖。

在這里，MAX708用于監視第2個電源信號，為處理器提供電壓跌落的預警功能。利用此功能，系統可在電源跌落時到復位前執行某些安全操作，如保存參數、發送警報信號或切換后備電池等數據保護性的操作。如果利用MAX708在電源出現毛刺或停電前把當前數據保存到E2PROM中，就可有效解決E2PROM中的數據掉失(數據保護)問題，特別是在智能計量裝置(如智能電度表、智能煤氣流量計、智能水表等)停電時將當前數據保存等方面都有較好的應用。

如圖3和圖4分別是MAX708用做電源監測時帶E2PROM數據保護功能的主程序和中斷服務程序。

使用該電路必須選擇適當的預警電壓點，以保證靠電源的儲能供電情況下，VCC電壓從預警電壓跌到復位電壓的維持時間TB必須足夠長，一般E2PROM的寫周期約為10 ms到20 ms，取TB>200 ms就可確保數據穩定寫入。

預警電壓調整方法如下：當VDC等于預警電壓時，調整R1和R2使PFI的電壓為1.25 V此時可檢測PFO，來確認內部的電壓比較器是否動作。

3 結束語

MAX708除上電復位和掉電復位外，還有監控系統電源和數據保護的功能。用做監控系統電源時，當電源測控供電電壓出現異常時，提供預警指示或中斷請求信號，方便系統實現異常處理；用做數據保護時，當電源或系統工作異常時，對數據進行必要的保護：如寫保護、數據備份或切換后備電池，同時當系統程序跑飛或死鎖時，看門狗定時器會自動復位系統，讓系統重新回到正常的工作狀態，程序恢復正常運行。