CN1728044A - 一种自动掉电重启装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动掉电重启装置，结合目前具有硬件看门狗电路的特点，在其现有硬件基础上，增加了一个延时电路和一个继电器，延时电路在检测到一定数量的复位脉冲后触发继电器动作，断开微处理器应用设备的电源输入端，一段时间以后，继电器回复原状态，微处理器应用设备重新上电启动。本发明提出的装置使得具有硬件看门狗电路的微处理器应用设备不仅可以产生热复位，而且可以自动产生冷复位，从而将硬件看门狗电路可以解决的“死机”、“程序走飞”等故障范围进一步扩大，大大提高了设备的工作可靠性、减少了维护人员的工作量和维护成本。同时本装置对复位脉冲的记数数目以及掉电时间等参数都可调，也方便了各种应用场合的灵活运用。

Description

一种自动掉电重启装置

技术领域

本发明涉及微处理器应用领域，具体涉及一种微处理器的重新启动技术。

背景技术

动力设备及环境集中监控***是对通信局(站)的电源、空调、油机、蓄电池、高低压配电等多种设备和环境的各种参数、图像、声音等进行遥测、遥信和遥控，实时监测其运行参数，诊断和处理故障，记录和分析相关数据，从而实现通信局(站)少人或无人值守并对设备进行集中监控和集中维护的计算机控制***。

随着微处理器技术不断发展，动力设备及环境集中监控***的的硬件设计大都以微处理器作为主CPU，并配以存储器、译码电路、复位电路等基本***电路以及A/D转换电路和通讯接口和实时时钟等专用电路。此外，为了提高终端模块的运行可靠性，一般都还设计有硬件看门狗(WATCHDOG)电路。

所谓硬件看门狗电路实际上就是利用CPU正常工作时，定时复位计数器，使得计数器的值不超过某一值；当CPU不能正常工作时，由于计数器不能被复位，因此其计数会超过某一值，从而产生复位脉冲，使得CPU恢复正常工作状态。这样，采用硬件看门狗电路的终端模块，就可以有效避免“死机”、“程序走飞”等现象，大大提高***运行可靠性。

一般硬件看门狗电路都采用专用芯片，如Maxim公司生产的MAX813L等，除具有Watchdog输出功能外，还同时具有上电复位、掉电电压监视、手动复位等多种功能。然而，对于基于微处理器的监控设备，其运行环境都比较恶劣，现场各种复杂多变的环境可能导致CPU出现一些不能都通过硬件看门狗电路复位CPU就解决的“死机”、“程序走飞”等现象，如现场经常出现某设备在不停地复位，但就是无法正常运行，维护人员到现场后也找不出有器件损坏等现象，相反，维护人员可能只需要将设备断电然后再重新上电就有可能让***恢复正常。发生这种软故障的原因有很多，一种可能原因就是CPU***设备的某个状态寄存器由于干扰被异常置位，CPU在处理该状态寄存器内容时出现紊乱，导致“死机”，由于硬件看门狗电路只能复位CPU，所以***设备的状态寄存器内容仍保持不变，当CPU重新运行后再处理该状态寄存器内容时又会出现紊乱，导致“死机”，只有通过掉电，使***设备的状态寄存器内容消失，才能真正解决问题，也就是维护人员经常作的掉电操作。

出现类似上述“死机”现象在实际中是无法预期的，也是比较麻烦的，特别是对工作在无人职守的边远地区运行的监控设备，维护人员千里迢迢地赶赴现场仅仅是对设备掉一下电后重新上电启动，不仅会严重维护人员的积极性，更会引起用户的及大不满，更加严重的是，如果出现上述故障，维护人员无法及时赶赴现场的话，设备处于长期连续复位状态下，不仅严重影响整个***的正常工作，而且有可能使设备进一步恶化，导致部分器件失效，造成更大的损失。

综上，目前这种仅有硬件看门狗电路的微处理器应用设备的可靠运行不仅需要硬件看门狗电路产生热复位(不掉电)，还需要一个类似硬件看门狗电路的装置产生冷复位(掉电后重新上电)。否则，对***的可靠运行以及维护成本都有严重影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是现有技术中硬件看门狗电路在CPU出现“死机”、“程序走飞”等现象时只能产生热复位，不能产生冷复位的问题，提出一种自动掉电重启装置。

一种自动掉电重启装置，包括微处理器应用设备A，看门狗电路B，所述微处理器应用设备A和看门狗电路B共地，所述微处理器应用设备A的复位端与看门狗电路B的输出端相连；所述微处理器应用设备A的输出控制端与看门狗电路的输入端相连；

所述装置还包括一个延时电路C和一个继电器D；所述延时电路C包括一个可预置计数值的计数器，一个上电封锁模块和一个双稳态触发器；所述上电封锁模块使得计数器在设备上电过程中始终处于清零状态；所述看门狗电路B的输出端接计数器的时钟输入端，计数器的清零端与上电封锁模块的清零端相连，计数器的输出端与双稳态触发器的输入端相连；所述微处理器应用设备A和看门狗电路B以及上电封锁模块的电源输入端并接后连接继电器D的常闭触点的一端，继电器D的常闭触点的另一端接电源正端；所述电封锁模块与微处理器应用设备A和看门狗电路B共地；所述双稳态触发器的正电压输入端接电源正端；所述双稳态触发器的输出端接继电器D的驱动电路输入端；继电器D的驱动电路电源端接电源正端；当微处理器应用设备A工作异常时，在所述计数器的复位脉冲计数值达到预设值后，计数器的输出将触发双稳态触发器，双稳态触发器经过延时处理后其输出端输出有效电平驱动继电器D，使继电器D常闭触点打开，除双稳态触发器继续工作外，所述装置其它部分掉电；当双稳态触发器的稳定时间到达后，双稳态触发器输出电平翻转停止驱动继电器D，继电器D常闭触点闭合，所述装置重新上电启动。

采用本发明提出的自动掉电重启装置与现有技术中单靠硬件看门狗电路产生热复位的微处理器功能相比，增加了自动掉电重启的功能，使其具有了自动冷复位功能，从而将硬件看门狗电路可以解决的“死机”、“程序走飞”等故障范围进一步扩大，大大提高了设备的工作可靠性、减少了维护人员的工作量和维护成本。同时本装置对复位脉冲的记数数目以及掉电时间等参数都可调，也方便了各种应用场合的灵活运用。

附图说明

图1是本发明提出的自动掉电重启装置的电路原理图；

图2是图1中延时电路C的具体电路原理图；

图3是延时电路C的一个具体实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明提出的自动掉电重启装置的电路原理图；图2是图1中延时电路C的具体电路原理图。如图1和图2所示，本发明提出的自动掉电重启装置，包括微处理器应用设备A，看门狗电路B，微处理器应用设备A和看门狗电路B共地，微处理器应用设备A的复位端与看门狗电路B的输出端相连；微处理器应用设备A的输出控制端与看门狗电路的输入端相连；所述装置还包括一个延时电路C和一个继电器D；延时电路C包括一个可预置计数值的计数器，一个上电封锁模块和一个双稳态触发器；上电封锁模块使得计数器在设备上电过程中始终处于清零状态。设备上电是一个从0V到VCC的渐近过程，一般当电源电压达到VCC的90％时，看门狗电路就会产生一个复位脉冲，称为上电复位。由于这个复位脉冲是CPU正常启动必须的，与CPU正常运行后看门狗产生的复位脉冲是不一样的，因此称它是有效脉冲。由于这个有效脉冲只在上电时产生，因此可以通过上电封锁模块控制计数器，使其在设备上电过程中不对复位脉冲计数，而只对CPU运行中看门狗产生的复位脉冲进行计数。上电封锁模块通过在从设备上电到看门狗产生上电复位之后的一段时间内使得计数器的清零端一直处于有效状态，来达到不对上电复位脉冲计数的目的。看门狗电路B的输出端接计数器的时钟输入端，计数器的清零端与上电封锁模块的清零端相连，计数器的输出端与双稳态触发器的输入端相连；微处理器应用设备A和看门狗电路B以及上电封锁模块的电源输入端并接后连接继电器D的常闭触点的一端，继电器D的常闭触点的另一端接电源正端；电封锁模块与微处理器应用设备A和看门狗电路B共地；双稳态触发器的正电压输入端接电源正端；双稳态触发器的输出端接继电器D的驱动电路输入端；继电器D的驱动电路电源端接电源正端；当微处理器应用设备A工作异常时，在计数器的复位脉冲计数值达到预设值后，计数器的输出将触发双稳态触发器，双稳态触发器经过延时处理后其输出端输出有效电平驱动继电器D，使继电器D常闭触点打开，除双稳态触发器继续工作外，装置其它部分掉电；当双稳态触发器的稳定时间到达后，双稳态触发器输出电平翻转停止驱动继电器D，继电器D常闭触点闭合，所述装置重新上电启动。

其中微处理器应用设备A是一个基于微处理器的应用设备，除了复位脚RESET和看门狗电路B的输出管脚WDO(WATCHDOG Output)相连外，还有一个输出控制管脚OC(Output Control)和看门狗电路B的WDI(WATCHDOG Input)相连。看门狗电路B除了和微处理器应用设备A相连外，其WDO(WATCHDOG Output)还和延时电路C的CLK相连。延时电路C是本发明的重要组成部分，由三个功能模块组成，分别是计数器功能模块、上电封锁功能模块和双稳态触发器输出功能模块，图2所示是三个功能模块的连接关系。延时电路C的外部连接比较简单，除了其CLK输入端与看门狗电路B的WDO相连外，其输出端DO(DELAY OUTPUT)和继电器D的驱动回路输入端DI(DRIVE INPUT)相连。继电器D的常闭触点串联接入所述装置的供电回路。为了区分设备上电时看门狗(WATCHDOG)电路B产生的有效复位脉冲和上电后因CPU工作异常时产生的复位脉冲，延时电路C中还具有一个上电封锁模块，该模块的主要功能就是保证在计数器接收到第一个有效的复位脉冲之前，计数器一直处于清零状态，既不会对复位脉冲进行计数，也不会触发双稳态触发器输出功能模块驱动继电器D。

正常工作时，单板首先通过继电器D的常闭触点上电，看门狗电路B产生上电复位脉冲由WDO输出到微处理器应用设备A，微处理器应用设备A复位后开始运行，同时其输出控制OC定时产生清零脉冲通过WDI使看门狗电路B的计数器清零，以使WDO保持固定电平不再产生复位脉冲。

异常工作时，由于微处理器应用设备A的输出控制OC无法产生清零脉冲，看门狗电路B的计数器就会一直计数，当超过设定的某一值时，就会产生一复位脉冲通过WDO复位微处理器应用设备A，在复位微处理器应用设备A的同时，由于WDO还和延时电路C的CLK相连，因此复位脉冲同时进入了延时电路C中的计数器功能模块，该模块对进入延时电路C中的复位脉冲进行计数，当没有达到预先设定的计数值时，延时电路C不会作进一步的动作，只有当微处理器应用设备A在经过一定次数的复位后，即进入延时电路C中的复位脉冲数目达到预先设定的计数值时，计数器的输出就会触发双稳态触发器，双稳态触发器经过延时处理后其DO就会输出有效电平驱动继电器D，使继电器D动作，此时，串接在微处理器应用设备A的供电电路的继电器D常闭触点就会打开，使微处理器应用设备A掉电，微处理器应用设备A的掉电时间可以通过设置双稳态触发器输出功能模块的稳态时间来设定，当设定时间到时，延时电路C中的双稳态触发器DO输出电平翻转停止驱动继电器D，继电器D的常闭触点重新接通微处理器应用设备的供电回路，微处理器应用设备重新上电后恢复正常工作。

图3是延时电路C的一个具体实施例的电路原理图。如图3所示，延时电路C中计数器是一个可预置计数值的计数器，上电封锁功能模块是一RC延时电路，双稳态触发器输出功能模块是一个基于555定时器构成的双稳态触发器。其中S1、S2、S3用于计数器预置参数以调整CPU复位几次后设备才掉电，R和C用来调整从设备上电到计数器开始记数的延时时间，该延时时间应大于从设备上电到硬件看门狗电路B产生上电复位脉冲的时间。在本发明的实施例中，上电封锁模块和看门狗电路共用一个电源VDD，当电源电压开始上升时，由于电容C需要充电，因此计数器的CLR端就一直被电容C钳位到低有效电平，只有当电容C充电到接近VDD时，CLR端才会无效，此时计数器才能进入计数状态。因此通过调整R和C参数，就可以调整电容C充电到VDD的时间，使此时间大于看门狗电路从上电到产生复位脉冲的时间。同时，为了保证在掉电重启后仍能起到上电封锁功能，该延时电路必须和设备一起掉电，以保证设备重新上电时延时时间不变，R1和C1用来调整当CPU复位次数达到设置次数后到驱动继电器D动作的延时时间TIME11，R2和C1用来调整从设备掉电到重新上电重启的延时时间TIME2。

Claims (5)

1、一种自动掉电重启装置，包括微处理器应用设备A，看门狗电路B，所述微处理器应用设备A和看门狗电路B共地，所述微处理器应用设备A的复位端与看门狗电路B的输出端相连；所述微处理器应用设备A的输出控制端与看门狗电路的输入端相连；其特征在于：

所述装置还包括一个延时电路C和一个继电器D；所述延时电路C包括一个可预置计数值的计数器，一个上电封锁模块和一个双稳态触发器；所述上电封锁模块使得计数器在设备上电过程中始终处于清零状态；所述看门狗电路B的输出端接计数器的时钟输入端，计数器的清零端与上电封锁模块的清零端相连，计数器的输出端与双稳态触发器的输入端相连；所述微处理器应用设备A和看门狗电路B以及上电封锁模块的电源输入端并接后连接继电器D的常闭触点的一端，继电器D的常闭触点的另一端接电源正端；所述电封锁模块与微处理器应用设备A和看门狗电路B共地；所述双稳态触发器的正电压输入端接电源正端；所述双稳态触发器的输出端接继电器D的驱动电路输入端；继电器D的驱动电路电源端接电源正端；当微处理器应用设备A工作异常时，在所述计数器的复位脉冲计数值达到预设值后，计数器的输出将触发双稳态触发器，双稳态触发器经过延时处理后其输出端输出有效电平驱动继电器D，使继电器D常闭触点打开，除双稳态触发器继续工作外，所述装置其它部分掉电；当双稳态触发器的稳定时间到达后，双稳态触发器输出电平翻转停止驱动继电器D，继电器D常闭触点闭合，所述装置重新上电启动。

2、根据权利要求1所述的自动掉电重启装置，其特征在于：所述处理器应用设备A的掉电时间可以通过设定双稳态触发器的稳定时间来设定。

3、根据权利要求1所述的自动掉电重启装置，其特征在于：所述上电封锁模块是一个RC延时电路，该延时电路的延时时间大于从设备上电到硬件看门狗电路B产生上电复位脉冲的时间。

4、根据权利要求1所述的自动掉电重启装置，其特征在于：所述双稳态触发器是基于555定时器构成的电路。

5、根据权利要求1所述的自动掉电重启装置，其特征在于：所述继电器D是电磁继电器。

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