Как правило, такие сильные и фатальные помехи случаются очень редко, но если контроллер выполняет часть операций в отлаженном техническом процессе, то такой его отказ приводит к возникновению незапланированного простоя в работе и большими экономическими убытками.

Работоспособность контроллера можно восстановить, подав на процессор команду сброса (reset).

Но так как в реальном производственном процессе таких управляющих контроллеров может быть очень много, а по теории надежности известно, что чем больше элементов в системе, тем меньше общая надежность системы, то вероятность проявления таких отказов в целом на производстве достаточно высока. Каждый раз искать место очередного сбоя и вручную подавать команду сброса получается экономически невыгодно.

Поэтому для таких случаев и придумали схему watchdog ("сторожевая собака" досл.) таймера (WDT).

Эта схема автоматически посылает на процессор команду сброса при его зависании.

При работе этот таймер отсчитывает определенный промежуток времени, после которого выдается команда на сброс микропроцессора. Но и у самого таймера есть вход, для подачи сигнала сброса, на который поступают сигналы от микропроцессора.

Таким образом микропроцессор и watchdog таймер "соревнуются", кто кого раньше сбросит. Команды на сброс WDT расставлены в разных частях алгоритма управляющей программы таким образом, что сбрасывают таймер всегда раньше, чем таймер сбросит процессор, и при возникновении нештатной ситуации (зависание процессора) команда на сброс таймера не успевает прийти вовремя и WDT сбрасывает процессор.

По такому алгоритму работают все современные WDT. Техническая реализация WDT может быть разной, начиная от простейшей схемы на конденсаторе и транзисторе и заканчивая специализированными микросхемами со множеством дополнительных функций.

В данном курсовом проекте применяется одна из таких специализированных микросхем — ADM 705 фирмы Analog Devices.

FEATURES

Guaranteed RESET Valid with VCC = 1 V

190 mA Quiescent Current

Precision Supply-Voltage Monitor

+4.65 V (ADM705/ADM707)

+4.40 V (ADM706/ADM708)

200 ms Reset Pulse Width

Debounced TTL/CMOS Manual Reset Input (MR)

Independent Watchdog Timer—1.6 sec Timeout (ADM705/ADM706)

Active High Reset Output (ADM707/ADM708)

Voltage Monitor for Power-Fail or Low Battery

Also Available in MicroSOIC Packages

Функциональная схема ADM705

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ПАРАМЕТРЫ

ТИПОВАЯ СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ WDT ADM705

На вход WDI подаются импульсы с порта P3.7 микропроцессора, которые сбрасывают таймер. Если в течении 1.5 сек. сигнал не поступит на WDI, то на выход WDO подается сигнал логич. "0". Он предназначен для запуска внешнего события или устройства перед посылкой сигнала сброса на микропроцессор. Но так как в нашей схеме такой реакции не предусмотрено, то этот вывод напрямую соединен с непосредственно входом MR – сброс.

Сброс осуществляется выдачей лог. "0" на выход RESET в течении 200 мс. Но процессор МК51 сбрасывается не "0", а "1". Поэтому выход WDT подается на инвертирующую схему, собранную на компараторе LM2900. В блоке сбора информации уже применялся такой компаратор. И в его счетверенной схеме остался один незадействованный прибор. Он и будет использован в качестве инвертора.

Питание на делитель подается с микросхемы опорного напряжения LM4130.

Это напряжение подобрано таким образом, чтобы обеспечить надежное инвертирование сигнала и исключить возможные ложные срабатывания от помех. Сигнал на выходе появляется только при Uвх= 0.5 В.

R1 = 511 Ом;

R2 = 100 Ом.

3.4 Разработка блока индикации входных и выходных сигналов

Для обеспечения визуального наблюдения за функционированием контроллера введен блок индикации сигналов. Его реализация является программной.

Подпрограмма анализирует состояние защиты и при необходимости выводит в требуемый порт Р1.1 – Р1.3 сигнал загорания светодиода красного цвета. Если все в порядке, то будет гореть сигнал готовности на Р1.0

Для того, чтобы светодиоды можно было подключить напрямую к порту, они должны потреблять как можно меньше тока, но при этом обеспечивать достаточную яркость свечения.

Этим запросам полностью удовлетворяют выбранные светодиоды КИПД02Б-1К. Ниже в таблице приведены их основные параметры.

Тип прибора	Цвет свечения	Значения параметров при Т=25^°С				I_пр.мах. mA	U_обр (U_обр.и), B	Т_к.мах (Т_п.), ^°С
		I_v. мккд (L, кд/м²)	U_пр. B	I_пр.ном. mA	l_мах. mkM
КИПД02Б-1К	Красный	900	1,8	5	0,7	20	3.0	70

При напряжении питания и токе светодиода 5 мА токоограничивающий резистор принимаем равным R=1кОм

Так же, при возникновении аварийной ситуации, одновременно со светодиодной индикацией предусмотрена звуковая сигнализация – "сирена". Она получается программным смешением сигналов, частотой 100 и 200 Гц.

Кроме сигнализации в схеме предусмотрена так же принудительное отключение любой из защит при замыкании соответствующих переключателей.

При срабатывании защиты отключается подача напряжения на вход ТП и выдается сигнал на внешнюю систему управления, для блокировки управляющих импульсов тиристоров.

После срабатывания защиты повторный запуск ТП возможен только после устранения неисправности и нажатия кнопки Reset.

Проанализировав всю схему контроллера было принято решение о том, что процессор должен работать на частоте 12 мГц, в связи с этим был выбран кварц РК171-14БС-12000к

4. Разработка программного обеспечения

Для обеспечения заданного алгоритма логического управления была разработана следующая программа.

5. Список литературы

1. Высоцкий Б.Ф., Назаров А.С. Радиоэлектронная аппаратура//Энциклопедия "Электроника".— М.: Советская энциклопедия, 1991.

2. Осипов О.И., Ю.С. Усынин. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов.// Энергоатомиздат.-М. 1991.

3. Конструирование электронных средств/Под ред. А.С.Назарова.— М.:МАИ, 1996.

4. Однокристалльные МикроЭВМ. Справочник/Под ред. Боборыкина, Липовецкого и др. – М.: Советская энциклопеди, 1996.

5. Коледов Л.А., Заводян А.В., Королькевич В.А. Поверхностный монтаж компонентов — новое направление в конструировании и производстве МЭА//Зарубежная электронная техника. 1988. Вып.3 (322), 4 (323).

6. Ушкар М.Н. Микропроцессорные устройства в радиоэлектронной аппаратуре/Под ред. Б.Ф.Высоцкого.—М.:Радио и связь, 1988.

7. Никулин Н.В., Назаров А.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты. — М.: Высшая школа, 1986.

8. Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры/А.Г.Алексеенко, С.С.Бадулин, Л.Г.Барулин и др.; Под ред. Б.Ф.Высоцкого. — М.:Сов.радио, 1977.