555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型（TTL）工藝制作的稱為 555，用 互補(bǔ)金屬氧化物（CMOS ）工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。

　　555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能

　　555定時(shí)器是一種把模擬電路和開(kāi)關(guān)電路結(jié)合起來(lái)的器件。常用的555定時(shí)器型號(hào)有SG555（TTL電路）和CC7555（COMS電路）等。

　　CC7555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)框圖

　　圖1 CC7555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

　　1、模擬功能部件：

　?、?電阻分壓器

　　由3個(gè)阻值均為r的電阻串連構(gòu)成分壓器，為電壓比較器C1和C2提供參考電壓。不加控制電壓時(shí)，該引出端不可懸空，一般要通過(guò)一個(gè)小電容接地，以旁路高頻干擾，因?yàn)?個(gè)分壓電阻阻值相同，所以使得兩個(gè)分壓點(diǎn)V-1=2/3Ec，V+2=1/3Ec。

　?。?）電壓比較器C1和C2

　　比較器C1:TH（ 閥值輸入端）》基準(zhǔn)電壓U-1，輸出UC1=1，否則為0。

　　比較器C2：TR（觸發(fā)器輸入端）《基準(zhǔn)電壓U+2時(shí)，輸出UC2=1，否則為0。

　?。?）輸出MOS管T

　　N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管T受門G5輸出的控制，G5的輸出即是R—S觸發(fā)器輸出Q經(jīng)G4，G5傳來(lái)的信號(hào)。當(dāng)Q=1時(shí)T導(dǎo)通，Q=0時(shí)T截止。

　　2、邏輯功能部件

　?。?） G1和G2組成基本的RS觸發(fā)器，輸入低電平有效觸發(fā)。

　　UC1=0，UC2=1，置0，Q=O，Q=1，

　　UC2=0，UC1=1，置1，Q=1，Q=0

　　UC1=1，UC2=1，保持

　?。?）輸出緩沖極G6

　　Q=0，Q=1時(shí)，輸出OUT=1

　　Q=1，Q=0時(shí)，輸出OUT=0

　　（3）RD為直接置0端

　　RD=0，輸出OUT便為低電平，

　　正常工作時(shí)，RD端必須為高電平。

　　邏輯功能

　　1，RD為低電平有效時(shí)，直接置0端

　　2，TH（閥值輸入端）》基準(zhǔn)電壓U—1時(shí)，稱高觸發(fā)置0

　　3，TR（觸發(fā)輸入端）《基準(zhǔn)電壓U-2時(shí)，稱低觸發(fā)置1

　　555定時(shí)器芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)看門狗電路

　　1、程序跑飛現(xiàn)象

　　隨著單片機(jī)在能源領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)的抗干擾問(wèn)題越來(lái)越突出，煤礦井下環(huán)境一般比較惡劣，這便會(huì)為單片機(jī)控制系統(tǒng)帶來(lái)各種干擾，以致系統(tǒng)不能正常工作。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾性能主要取決于硬件的抗干擾設(shè)計(jì)，但軟件

　　抗干擾設(shè)計(jì)作為硬件抗干擾的完善和補(bǔ)充，作用也非常重要，因?yàn)榇罅康母蓴_通常并不能影響系統(tǒng)內(nèi)硬件的運(yùn)作，卻常會(huì)使系統(tǒng)的軟件無(wú)法正常運(yùn)行，單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)突出問(wèn)題，便是單片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的程序跑飛現(xiàn)象。

　　在單片機(jī)系統(tǒng)中，因?yàn)楦蓴_的原因，在非預(yù)期的情況下，使得程序計(jì)數(shù)器PC 的值發(fā)生隨機(jī)的變化，從而使得程序的流向指向不確定區(qū)域，這便是程序的跑飛。程序跑飛后或者會(huì)使指令的地址碼和操作碼發(fā)生改變，PC 把操作數(shù)當(dāng)作指令來(lái)執(zhí)行；或者PC值指向一條不合邏輯關(guān)系的指令甚或是非程序區(qū)，運(yùn)行結(jié)果常常會(huì)使單片機(jī)進(jìn)入死循環(huán)———便是大家常說(shuō)的“死機(jī)”。為確保在無(wú)人當(dāng)值的情況下，單片機(jī)“死機(jī)”后能自動(dòng)恢復(fù)過(guò)來(lái)，通常采用軟件陷阱，外部WDT 電路，以及軟件控制的WATCHDOG 等方法，使系統(tǒng)恢復(fù)正常（后兩種俗稱“看門狗”），限于篇幅不做專門說(shuō)明，這里主要向大家介紹用555 定時(shí)器軟硬結(jié)合做看門狗的一種方法。

　　2、555定時(shí)器

　　一般情況下，看門狗主要是通過(guò)不斷監(jiān)視程序運(yùn)行一個(gè)事件的時(shí)間是否超過(guò)預(yù)定的時(shí)間來(lái)判斷程序是否進(jìn)入了死循環(huán)，因此利用555 定時(shí)器可復(fù)位的觸發(fā)功能外加延時(shí)電路可實(shí)現(xiàn)看門狗的功能。555定時(shí)器是一種多用途的單片集成電路，內(nèi)部電路如圖1 所示。

　　CO端是控制電壓輸入端，加控制電壓可改變A1“-”端及A2“ +”端的參考電壓，若不用，可通過(guò)一個(gè)小電容接地，以防旁路高頻交流干擾；R 為定時(shí)器直接復(fù)位端，加低電平可將定時(shí)器直接置“0”，此時(shí)，OUT輸出“0”，Q 為1”，V 導(dǎo)通，D 端對(duì)地通路；TH 為復(fù)位閥值輸入端，當(dāng)TH 電壓超過(guò)2/3UDD（即A1 負(fù)端分壓）時(shí)，A1 輸出為“1”，OUT 輸出“0”，同樣，D 端對(duì)地通路；TR 為置位輸入端，當(dāng)TR電壓低于1/3 UDD（即A2 正端分壓）時(shí)，A2 輸出“1”，定時(shí)器被置位，此時(shí)，OUT 輸出“1”，Q 為“0”，V截止，D端對(duì)地?cái)嗦贰?/p>

　　3、看門狗電路及運(yùn)行指令以INTEL公司的16 位單片機(jī)8096 為例，555定時(shí)器作為看門狗與單片機(jī)的接口電路可設(shè)計(jì)如圖2 所示。

　　首先在單片機(jī)初始化時(shí)用指令“ORBPORT1，#01H”置P1.0 為“1”，則三極管T 導(dǎo)通，555 芯片的R 為“1”，TH、TR 端經(jīng)R、C 充電，電位逐漸上升，當(dāng)電位還低于1/3 UDD 時(shí)，OUT 輸出“1”，D端對(duì)地?cái)嗦罚?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/電容/" target="_blank">電容C 正常充電，（http://www.diangon.com/版權(quán)所有）一旦程序跑飛或進(jìn)入死循環(huán)，在電位上升到高于2/3 UDD時(shí)仍沒(méi)有“喂狗”，則OUT輸出變?yōu)椤?”，經(jīng)三極管T拉低單片機(jī)的RESET 腳，并使復(fù)位電容放電，這時(shí)

　　D 端對(duì)地短路，電容C 也通過(guò)Rf 放電，當(dāng)TH、TR端電位放電到低于1/3 UDD（注意）時(shí)，OUT輸出重新變?yōu)椤?”，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。

　　“喂狗”是指復(fù)位看門狗，在本電路中只須運(yùn)行以下指令即可。

　　ANDB PORT1，#0FEH ；使P1.0 為“0”

　　SKIP ；空操作，用于延時(shí)

　　SKIP ；以使TR電壓降到1/3 UDD為宜

　　ORB PORT1，#01H ；使P1.0 為“1”

　　當(dāng)P1.0 被置為“0”時(shí)，555 定時(shí)器的R 端為“0”，三極管T 截止。R 端為“0”則555 芯片被復(fù)位，OUT 輸出為“0”，同時(shí)D 端對(duì)地短路，電容C放電為重新延時(shí)做準(zhǔn)備，但因?yàn)槿龢O管的截止，此時(shí)OUT 輸出雖然也為“0”卻并不影響單片機(jī)的RESET腳，單片機(jī)正常工作，從而區(qū)分開(kāi)了“喂狗”與系統(tǒng)故障時(shí)看門狗發(fā)生作用的不同之處。

　　4、需要注意的問(wèn)題

　　這里仍然有一個(gè)問(wèn)題需要注意，那就是555定時(shí)器的正常工作與否完全依賴于單片機(jī)P1.0的狀態(tài)，但在某些干擾比較嚴(yán)重的情況下，單片機(jī)的誤操作是有可能改變P1.0 的預(yù)置狀態(tài)的，若單片機(jī)在進(jìn)入死循環(huán)之前，P1.0 被誤置為了“0”，看

　　門狗始終處于“被喂”的狀態(tài)，那這個(gè)電路便就無(wú)法再發(fā)揮作用了，對(duì)這種情況我們可用軟件冗余的方法來(lái)應(yīng)對(duì)，就是在程序的關(guān)鍵地方多次插寫看門狗的激活指令：

　　NOP

　　ORB PORT1，#01H

　　值得提醒一下的是這里“NOP”指令的作用不容忽視，可使跑飛的程序納入正軌，不致沖散后面的關(guān)鍵指令。不過(guò)盡管如此軟件冗余的應(yīng)用也還是有一個(gè)前提的，那就是跑飛的程序必須落在程序區(qū)，冗余的指令得到執(zhí)行方可生效，若跑飛的程序落在了非程序區(qū)，僅憑指令冗余技術(shù)便不可靠了，這時(shí)我們便還須借助其他抗干擾技術(shù)的支持，如軟件陷阱、標(biāo)志技術(shù)，本質(zhì)可靠性程序的設(shè)計(jì)等，在此不再贅述，但這些都必須包含在一個(gè)可靠的程序內(nèi)———畢竟，單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)自干擾的影響是立體的，那么，我們的應(yīng)對(duì)策略便也須是全方位的。