一種微處理器死機(jī)、程序跑飛故障的保護(hù)電路及實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于微處理器死機(jī)、程序跑飛故障的保護(hù)電路，該保護(hù)電路設(shè)于微處理器模塊和外部執(zhí)行電路之間，包括硬件保護(hù)單元和三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元；硬件保護(hù)單元的輸入端與微處理器模塊相連，輸出端與三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元的使能端相連；三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元的輸入端與微處理器模塊相連，輸出端與外部執(zhí)行電路相連；當(dāng)微處理器模塊出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛故障時(shí)，三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元向外部執(zhí)行電路輸出高阻態(tài)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明提高了微處理器死機(jī)、程序跑飛保護(hù)的響應(yīng)速度，進(jìn)而大大降低了工業(yè)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備及相關(guān)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的異常工作狀態(tài)和損壞風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說明】—種微處理器死機(jī)、程序跑飛故障的保護(hù)電路及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保護(hù)電路，具體涉及一種用于微處理器死機(jī)、程序跑飛故障下對(duì)外部執(zhí)行電路的保護(hù)電路及其實(shí)現(xiàn)方式。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)自動(dòng)化電子設(shè)備目前已廣泛用于人民生產(chǎn)過程，大大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，創(chuàng)造了不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]但是在惡劣的電磁干擾環(huán)境場合，工業(yè)自動(dòng)化電子設(shè)備中的微處理器可能出現(xiàn)死機(jī)和程序跑飛等異常現(xiàn)象，此時(shí)微處理器控制外部執(zhí)行電路的工作狀態(tài)是不可預(yù)計(jì)的，可能造成嚴(yán)重的人民財(cái)產(chǎn)和生命損失。
[0004]目前常用的技術(shù)是使用微處理器內(nèi)部或在微處理器外部增加看門狗電路監(jiān)控微處理器內(nèi)部程序執(zhí)行狀態(tài)。理論上在微處理器出現(xiàn)死機(jī)和程序跑飛等異?，F(xiàn)象后，看門狗電路可以強(qiáng)制微處理器進(jìn)行復(fù)位操作，以恢復(fù)微處理器正常工作。但是此技術(shù)最大的缺點(diǎn)在于，當(dāng)程序執(zhí)行周期較長時(shí)，看門狗監(jiān)控的周期也隨之加長，在出現(xiàn)異常情況到看門狗發(fā)現(xiàn)并執(zhí)行復(fù)位操作這段時(shí)間內(nèi)，微處理器控制外部執(zhí)行電路的工作狀態(tài)依然是不可預(yù)計(jì)的。而隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化電子設(shè)備的要求也越來越高，微處理器內(nèi)部的程序也越來越復(fù)雜，使得上述問題越發(fā)需要引起關(guān)注。
[0005]因此有必要引入一種微處理器死機(jī)、程序跑飛故障的保護(hù)電路裝置及其實(shí)現(xiàn)方法以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決工業(yè)自動(dòng)化電子設(shè)備在惡劣的電磁干擾場合出現(xiàn)微處理器死機(jī)、程序跑飛的異常現(xiàn)象，而造成外部執(zhí)行電路失控的問題。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種微處理器死機(jī)、程序跑飛故障的保護(hù)電路，該保護(hù)電路設(shè)于微處理器模塊和外部執(zhí)行電路之間，包括硬件保護(hù)單元和三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元；
硬件保護(hù)單元的輸入端與微處理器模塊相連，輸出端與三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元的使能端相連；
三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元的輸入端與微處理器模塊相連，輸出端與外部執(zhí)行電路相
連；
當(dāng)微處理器模塊出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛故障時(shí)，三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元向外部執(zhí)行電路輸出高阻態(tài)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0008]對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:當(dāng)微處理器模塊出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛故障時(shí)，硬件保護(hù)單元接收微處理器模塊輸出的狀態(tài)信號(hào)后向三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元發(fā)出高電平使能信號(hào)。
[0009]其中，硬件保護(hù)單元中，電阻R7的一端連接至所述微處理器模塊，該端同時(shí)連接電阻R9的一端，電阻R7的另一端與電容C2的一端相連，電阻R9的另一端與二極管D2的陽極相連且接地，電容C2的另一端與二極管Dl的陽極、二極管D2的陰極相連，二極管D2的陽極與電阻R8的一端、電容C3的一端相連,二極管Dl的陰極與電阻R8的另一端、電容C3的另一端、比較器Ul的同相端相連，比較器Ul的反相端與電阻Rl的一端、電阻R2的一端相連，電阻Rl的另一端接電源，電阻R2的另一端接地，比較器Ul的輸出端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與電阻R3、PNP型三級(jí)管Ql的基極相連，電阻R3的另一端、三極管Ql的發(fā)射極與電源相連，三極管Ql的集電極與電阻R5的一端、電阻R6的一端相連，電阻R5的另一端與三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元、電容Cl的一端相連，電容Cl的另一端接地，電阻R6的另一端接地。
[0010]三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元包含三態(tài)緩沖器電路。
[0011]本發(fā)明還提供了上述保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
步驟一，微處理器模塊將微處理器模塊內(nèi)部程序的工作狀態(tài)信號(hào)和微處理器模塊控制信號(hào)分別輸入至硬件保護(hù)單元和三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元；
步驟二，硬件保護(hù)單元將狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為使能信號(hào)，發(fā)送給三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單
元;
步驟三，三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元根據(jù)接收的控制信號(hào)和使能信號(hào)，輸出對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)給外部執(zhí)行電路。
[0012]其中，上述狀態(tài)/[目號(hào)為聞低占空比電平/[目號(hào)、聞電平/[目號(hào)、低電平?目號(hào)或聞阻態(tài)，根據(jù)微處理器模塊內(nèi)部程序指令控制其I/o 口輸出。
[0013]使能信號(hào)為高電平信號(hào)或低電平信號(hào)。
[0014]控制/[目號(hào)為聞低占空比電平彳目號(hào)、聞電平/[目號(hào)、低電平/[目號(hào)或聞阻態(tài)。
[0015]驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高低占空比電平信號(hào)、高電平信號(hào)、低電平信號(hào)或高阻態(tài)。
[0016]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明提高了微處理器死機(jī)、程序跑飛保護(hù)的響應(yīng)速度，進(jìn)而大大降低了工業(yè)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備及相關(guān)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的異常工作狀態(tài)和損壞風(fēng)險(xiǎn)；
2、本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)簡單、效果明顯、可靠性高，在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備電子設(shè)備之外的電路設(shè)計(jì)中，都可以靈活運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)其保護(hù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為圖1中硬件保護(hù)單元的電路圖；
圖3為本發(fā)明保護(hù)電路用于逆變電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明保護(hù)電路用于工業(yè)自動(dòng)化控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]圖1為本發(fā)明所述的一種微處理器死機(jī)、程序跑飛故障的保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖，該保護(hù)電路設(shè)于微處理器模塊和微處理器模塊控制的外部執(zhí)行電路之間，包括硬件保護(hù)單元、三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元。并且，微處理器模塊耦接硬件保護(hù)單元、三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元；硬件保護(hù)單元耦接微處理器模塊、三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元；三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元耦接微處理器模塊、硬件保護(hù)單元、外部執(zhí)行電路。
[0020]其中:微處理器模塊為包含中央處理單元(CPU)的微處理器(MCU)、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP )、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD )或可編程控制器(PLC)的電路模塊；三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元包含三態(tài)緩沖器的電路模塊；結(jié)合圖2，硬件保護(hù)單元由電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，電容C1、C2、C3，二極管D1、D2，PNP型三極管Ql以及比較器Ul構(gòu)成，各組成相互關(guān)系是:C2與R7串聯(lián)，R7與R9串聯(lián)，C2的另一端與D2的陰極相連，R9的另一端與D2的陽極相連接地；D2的陰極與Dl的陽極相連，D1、D2串聯(lián)后與C3并聯(lián)，C3與R8并聯(lián)，Dl的陰極與Ul的同相端相連接；R1與R2串聯(lián)，Rl的另一端接電源，R2的另一端接地，Rl、R2公共點(diǎn)與Ul的反相端相連接；R3與R4串聯(lián)，R3的另一端接電源，R4的另一端與Ul的輸出端相連接；Q1的發(fā)射極接電源，基極與R3、R4的公共點(diǎn)相連，集電極與R6連接后接地；R5、C1串聯(lián)，R5的另一端與Ql的集電極相連，Cl的另一端接地；R7、R9的公共點(diǎn)與微處理器模塊相耦接；R5、C1的公共點(diǎn)與三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元相耦接。
[0021]上述保護(hù)電路，其工作實(shí)現(xiàn)方法是:
步驟一，微處理器模塊將微處理器模塊內(nèi)部的程序工作狀態(tài)信號(hào)State和微處理器控制信號(hào)Control分別輸入給硬件保護(hù)單元和三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元；
步驟二，硬件保護(hù)單元將狀態(tài)信號(hào)State轉(zhuǎn)換為使能信號(hào)EN，發(fā)送給三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元；
步驟三，三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元根據(jù)接收的控制信號(hào)Control和使能信號(hào)EN，輸出對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drive給外部執(zhí)行電路模塊。
[0022]通常，上述的微處理器內(nèi)部程序工作狀態(tài)信號(hào)State為高低占空比電平信號(hào)、高電平信號(hào)、低電平信號(hào)或高阻態(tài)，是根據(jù)所述微處理器模塊微處理器內(nèi)部程序指令控制其I/o 口輸出；使能信號(hào)EN進(jìn)一步為高電平信號(hào)或低電平信號(hào)；控制信號(hào)Control進(jìn)一步為高低占空比電平信號(hào)、高電平信號(hào)或低電平信號(hào)或高阻態(tài)；驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drive進(jìn)一步為高低占空比電平/[目號(hào)、聞電平/[目號(hào)、低電平/[目號(hào)或聞阻態(tài)。
[0023]具體情況如下:
當(dāng)微處理器模塊中中央處理單元工作正常時(shí)，微處理器模塊發(fā)出狀態(tài)信號(hào)State為高低占空比電平信號(hào)，經(jīng)R7、R8、R9、C2、C3、D1、D2構(gòu)成的隔直、通交、濾波電路，在Ul同相端產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，并且大于由R1、R2分壓在Ul反相端產(chǎn)生的一個(gè)高電平信號(hào)，Ul同相端、反向端信號(hào)經(jīng)過Ul處理后，Ul輸出高電平或高阻態(tài)，使Ql處于截止工作狀態(tài)，因此，硬件保護(hù)單元發(fā)出使能信號(hào)EN為低電平，經(jīng)三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元中的三態(tài)緩沖器接收判斷后，輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drive為高低占空比電平信號(hào)或高電平信號(hào)或低電平信號(hào)。
[0024]當(dāng)微處理器模塊中中央處理單元出現(xiàn)死機(jī)和程序跑飛異常工作時(shí)，微處理器模塊發(fā)出狀態(tài)信號(hào)State為高電平信號(hào)、低電平信號(hào)或高阻態(tài)，經(jīng)R7、R8、R9、C2、C3、DU D2構(gòu)成的隔直、通交、濾波電路，在Ul同相端產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，并且小于由R1、R2分壓在Ul反相端產(chǎn)生的一個(gè)高電平信號(hào)，Ul同相端、反向端信號(hào)經(jīng)過Ul處理后，Ul輸出低電平,使Ql處于飽和工作狀態(tài)，因此，硬件保護(hù)單元模塊發(fā)出使能信號(hào)EN為高電平，經(jīng)三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元中的三態(tài)緩沖器接收判斷后，輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drive為高阻態(tài)。
[0025]圖3具體介紹了本發(fā)明應(yīng)用于逆變電路實(shí)施例的示意圖，具體地講，是將本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drive輸出給逆變器或變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器的逆變電路，在微處理器出現(xiàn)死機(jī)和程序跑飛異常情況下，有效避免了微處理器不受控制的驅(qū)動(dòng)逆變電路電力電子功率變換器件的問題。
[0026]圖4具體介紹了本發(fā)明應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制電路實(shí)施例的示意圖，具體地講，是將本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drive輸出給工業(yè)自動(dòng)化開關(guān)器件電路，在微處理器出現(xiàn)死機(jī)和程序跑飛異常情況下，能夠有效避免了微處理器對(duì)工業(yè)自動(dòng)化開關(guān)器件電路失控的問題。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微處理器死機(jī)、程序跑飛故障的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路設(shè)于微處理器模塊和外部執(zhí)行電路之間；其特征在于:所述保護(hù)電路包括硬件保護(hù)單元和三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元； 所述硬件保護(hù)單元的輸入端與微處理器模塊相連，輸出端與三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元的使能端相連； 所述三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元的輸入端與微處理器模塊相連，輸出端與外部執(zhí)行電路相連； 當(dāng)微處理器模塊出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛故障時(shí)，所述三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元向外部執(zhí)行電路輸出高阻態(tài)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于:當(dāng)微處理器模塊出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛故障時(shí)，所述硬件保護(hù)單元接收微處理器模塊輸出的狀態(tài)信號(hào)后向所述三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元發(fā)出高電平使能信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)電路，其特征在于:所述硬件保護(hù)單元中，電阻R7的一端連接至所述微處理器模塊，該端同時(shí)連接電阻R9的一端，所述電阻R7的另一端與電容C2的一端相連，所述電阻R9的另一端與二極管D2的陽極相連且接地，所述電容C2的另一端與二極管Dl的陽極、二極管D2的陰極相連，所述二極管D2的陽極與電阻R8的一端、電容C3的一端相連，所述二極管Dl的陰極與電阻R8的另一端、電容C3的另一端、比較器Ul的同相端相連，所述比較器Ul的反相端與電阻Rl的一端、電阻R2的一端相連，所述電阻Rl的另一端接電源，所述電阻R2的另一端接地，所述比較器Ul的輸出端與電阻R4的一端相連，所述電阻R4的另一端與電阻R3、PNP型三級(jí)管Ql的基極相連，所述電阻R3的另一端、三極管Ql的發(fā)射極與電源相連，所述三極管Ql的集電極與電阻R5的一端、電阻R6的一端相連，所述電阻R5的另一端與所述三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元、電容Cl的一端相連，所述電容Cl的另一端接地，所述電阻R6的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征`在于:所述三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元包含三態(tài)緩沖器電路。
5.權(quán)利要求1至4任一所述保護(hù)電路對(duì)外部執(zhí)行電路的保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，所述微處理器模塊將微處理器模塊內(nèi)部程序的工作狀態(tài)信號(hào)和微處理器模塊控制信號(hào)分別輸入至所述硬件保護(hù)單元和三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元； 步驟二，所述硬件保護(hù)單元將狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為使能信號(hào)，發(fā)送給所述三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元； 步驟三，所述三態(tài)緩沖器信號(hào)處理單元根據(jù)接收的控制信號(hào)和使能信號(hào)，輸出對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)給所述外部執(zhí)行電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)方法，其特征在于:所述狀態(tài)信號(hào)為高低占空比電平信號(hào)、高電平信號(hào)、低電平信號(hào)或高阻態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)方法，其特征在于:所述使能信號(hào)為高電平信號(hào)或低電平?目號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)方法，其特征在于:所述控制信號(hào)為高低占空比電平信號(hào)、高電平信號(hào)、低電平信號(hào)或高阻態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)方法，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高低占空比電平信號(hào)、高電平信號(hào)、低電平信號(hào)或高阻`態(tài)。
【文檔編號(hào)】G06F11/07GK103885848SQ201410091945
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】劉國耀, 張弦, 李勇 申請(qǐng)人:南京科遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司