专利名称：一种单片机监控系统及控制方法
技术领域：
本发明属于单片机的监控技术领域，特别涉及一种单片机监控系统及控制方法。
背景技术：
现有的很多控制系统中大多数通过单片机对设备或系统进行控制，因此单片机内 部程序运行的可靠性非常重要。目前对单片机内部程序的监测系统，仅通过单片机对监控 系统发出的时钟脉冲信号进行检测，当单片机在一定时间内没有向监控系统发出时钟脉冲 信号，监控系统才会向单片机发出复位信号，使得单片机重新启动，重新开始工作，但是由 于监控系统是会滞后一定时间，才对单片机发出复位信号，在该段时间内单片机依然会对 其被控对象进行控制，另外当单片机出现硬件故障时，监控系统的复位信号会无法使单片 机重新启动，而单片机还是会对其被控对象进行控制，在单片机内部程序出现问题或单片 机硬件出现故障时，由于监控系统无法实时监测到这些情况，使其对被控对象进行误操作， 而影响到整个系统的安全性和可靠性。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在单片机监控系统无法实时监测到单片机的异常情 况而对被控对象进行误操作，影响到整个安全性和可靠性的问题，提供一种能实时监控单 元机不会对被控对象进行误操作，且安全性较高、可靠性较高的单片机监控系统及控制方 法。本发明提供一种单片机监控系统，所述监控系统分别与单片机和被控单元电连 接，其特征在于所述监控系统包括分别与单片机和被控单元电连接的开关单元，以及用于 根据单片机的触发信号控制所述开关单元状态的控制装置，所述控制装置包括信号发生单 元、比较单元和控制单元；所述信号发生单元，用于当接收到单片机的触发信号时，发出脉冲信号给所述单 片机；所述比较单元，用于接收所述单片机根据脉冲信号而发出的反馈信号进行比较， 并将发送比较结果给所述控制单元；所述控制单元，用于根据所述单片机的触发信号和所述比较单元的比较结果控制 所述开关单元断开并发送复位信号给所述单片机，或控制所述开关单元闭合。本发明还提供一种单片机监控系统的控制方法，包括以下步骤接收到单片机的触发信号；控制开关单元闭合并发出脉冲信号给所述单片机；比较单元接收单片机根据所述脉冲信号而发出的反馈信号，以及进行比较并将比 较结果发送给控制单元；根据所述单片机的触发信号和所述比较单元的比较结果控制所述开关单元断开 并发送复位信号给所述单片机，或控制所述开关单元闭合。
与现有技术相比，本发明提供的单片机监控系统及控制方法，在单片机与被控单 元之间增加了开关单元，对单片机的反馈信号进行实时监测并对单片机的反馈信号进行比 较来判断单片机是否出现异常情况，当判断出单片机出现异常时，则控制开关单元断开，使 得单片机不会对被控单元进行误操作，同时能实时监测单片机的工作情况。
图1为本发明单片机监控系统的一种实施例的结构示意图；图2为本发明单片机监控系统的控制方法的一种实施例的流程图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明提供一种实施例的单片机监控系统，所述监控系统分别与单 片机1和被控单元2电连接，所述监控系统包括分别与单片机1和被控单元2电连接的开 关单元3，以及用于根据单片机1的触发信号控制所述开关单元3状态的控制装置，所述控 制装置包括信号发生单元41、比较单元42和控制单元43 ；所述信号发生单元41，用于当接收到单片机1的触发信号时，发出脉冲信号给所 述单片机1 ；所述比较单元42，用于接收所述单片机1根据脉冲信号而发出的反馈信号进行比 较，并将发送比较结果给所述控制单元43 ；所述控制单元43，用于根据所述单片机1的触发信号和所述比较单元42的比较 结果控制所述开关单元3断开并发送复位信号给所述单片机1，或控制所述开关单元3闭 合。当单片机1需要对被控单元2进行操作时，单片机1上电自检正常后，会发出触发信号 给控制单元43，控制单元43就会控制开关单元3闭合，比较单元42实时比较单片机1的 反馈信号是否与输出的脉冲信号一致，当信号不一致也就说明单片机1的内部程序出现异 常，控制开关单元3断开并发送复位信号给所述单片机1，使得单片机1无法对被控单元进 行误操作，同时能实时监测单片机的工作情况。进一步改进，由于单片机1在工作情况不稳定时，也会出现发出的反馈信号和接 收到的脉冲信号不一致的情况，只要一出现信号不一致就控制开关单元2断开，同时复位 单片机，会降低单片机1的工作效率。因此所述控制装置还包括运算单元45，所述运算单元 45用于根据比较反馈信号和脉冲信号是否一致的结果进行运算，并将运算结果发送给所述 比较单元42 ；所述比较单元42，还用于比较所述运算结果Ia(a ^ 1)是否小于数字设定值I。进一步改进，由于单片机在死机时，发出的反馈信号和脉冲信号也是的一致的，通 过计时判断单元44对单片机1的触发信号进行判断，来进一步确认单片机1是否出现程序 异常，增加单片机监控系统对于单片机监控的准确性，增加整个系统的安全性。所述控制装 置还包括计时判断单元44，所述计时判断单元44用于当接收到单片机1的触发信号时开始 计时，判断计时时间T是否在时间设定值Tl内接收到下一个触发信号，并发送判断结果给所述控制单元43 ；所述控制单元43，还用于根据所述判断结果控制所述开关单元3断开和发送复位 信号给所述单片机1，或者控制所述开关单元3闭合。进一步改进，所述控制装置为CPLD或单片机，CPLD即可逻辑编程控制器。进一步改进，时间设定值Tl的取值范围为0. 001-0. Ims0进一步改进，数字设定值I的取值范围为45_55。本发明还提供一种实施例的单片机监控系统的控制方法，包括以下步骤接收到单片机1的触发信号；控制开关单元3闭合并发出脉冲信号给所述单片机1 ； 比较单元42接收单片机1根据所述脉冲信号而发出的反馈信号，以及进行比较并 将比较结果发送给控制单元43 ；控制单元43根据所述单片机1的触发信号和所述比较单元42的比较结果控制所 述开关单元3断开并发送复位信号给所述单片机1，或控制所述开关单元3闭合。进一步改进，控制方法还包括以下步骤所述比较单元42比较反馈信号和脉冲信号是否一致，并将比较结果发送给控制 单元43。监控系统能实时监测单片机1的反馈信号，当反馈信号和脉冲信号不一致时，表示 单片机1内部程序出现异常，控制单元43便控制开关单元断开并发送复位信号给单片机1， 使得在单片机1出现异常时，不会对被控单元2进行误操作，同时控制单片机1重新启动， 使单片机1重新开始工作。进一步改进，由于单片机1在工作情况不稳定时，也会出现发出的反馈信号和接 收到的脉冲信号不一致的情况，只要一出现信号不一致就控制开关单元2断开，同时复位 单片机，会降低单片机1的工作效率。控制方法还包括以下步骤所述比较单元比较反馈信号和脉冲信号是否一致，并将第一比较结果发送给运算 单元；运算单元根据运算公式对第一比较结果进行运算，并将运算结果Ia发送给所述比 较单元；所述比较单元，比较所述运算结果Ia(a ^ 1)是否小于数字设定值I，并将第二比 较结果发送给所述控制单元。进一步改进，控制方法还包括以下步骤当第一比较结果为一致时，Ia= L1-I ；当第一比较结果为不一致时，Ia= 1^+10。当第一次反馈信号和脉冲信号一致时，I1 = I0-I (I0 = 0)，当第一次反馈信号和脉 冲信号不一致时，I1 = Io+10 (I0 = 0)，而当第a次比较反馈信号和脉冲信号是否一致时，当 比较结果为一致时，Ia = Ia_fl ；当比较结果为不一致时，Ia = Ih+10。进一步改进，由于单片机在死机时，发出的反馈信号和脉冲信号也是的一致的，通 过计时判断单元44对单片机1的触发信号进行判断，来进一步确认单片机1是否出现程序 异常，增加单片机监控系统对于单片机监控的准确性，增加整个系统的安全性。控制方法还 包括以下步骤当接收到单片机1的触发信号时开始计时；判断计时时间T是否在时间设定值Tl内接收到下一个触发信号，并发送判断结果给控制单元43 ；当比较结果为否或判断结果为否时，所述控制单元43控制所述开关单元3断开， 并发送复位信号给所述单片机。进一步改进，控制方法还包括以下步骤当计时时间T超过时间设定值Tl时；判断计时时间T是否在η倍的时间设定值Tl内接收到下一个触发信号，η的取值 范围为2-20。进一步改进，控制方法还包括以下步骤当比较结果为是，且计时时间T小于等于时间设定值Tl时，继续发送脉冲信号给 所述单片机；当比较结果为是，且计时时间T小于等于η倍的时间设定值Tl而大于时间设定值 Tl时，所述控制单元控制开关单元断开，并发送等待信号给所述单片机；当比较结果为是，且计时时间T大于η倍的时间设定值Tl时，所述控制单元控制 开关单元断开，并发送复位信号给所述单片机；当比较结果为否时，所述控制单元控制开关单元断开，并发送复位信号给所述单 片机。在单片机1的工作过程中，单片机都会发出一个时钟信号，即一个有高低电平的 方波信号，每个周期的方波信号只有一个上升沿或下降沿，本发明中的触发信号为每个周 期内的方波信号的上升沿或下降沿，本实施例中每个周期内的方波信号的上升沿作为触发 信号。而且单片机的方波信号的时间周期都是事先设定的，为本领域技术人员的公知技术。 当单片机发出一个触发信号，没有在一个时间周内发出下一个触发信号时，存在两种情况 一种就是单片机1内部程序出现异常，另一种情况就是单片机1目前不需要对被控单元2 进行控制，因此当比较结果一致，且计时时间T小于等于η倍的时间设定值Tl而大于时间 设定值Tl时，发送等待信号给所述单片机1，说明监控系统在等待状态，单片机1在需要时 可以唤醒监控系统，但是由于存在单片机1内部程序出现问题的可能，在发送等待信号的 同时控制单元43控制开关单元3断开，以防止单片机1对被控单元的误操作。图2为本发明单片机监控系统的控制方法的一种实施例的流程图。如图2所示， 一种实施例的单片机监控系统的控制方法包括以下步骤步骤SO1，单片机1上电；步骤S02，接收到单片机1的第一个触发信号，监控系统开始工作，进入步骤S03 ；步骤S03，控制单元43控制开关单元3闭合，进入步骤S04 ；步骤S04，发送脉冲信号给单片机1，进入步骤S05 ；步骤S05，比较单元42接收单片机根据所述脉冲信号而发出的反馈信号，比较反 馈信号和脉冲信号是否一致，将第一比较结果发送给运算单元44，进入步骤S06 ；步骤S06，运算单元44对第一比较结果进行运算，并将运算结果发送给比较单元 42，进入步骤S07 ；步骤S07，比较单元42比较所述运算结果Ia(a ^ 1)是否小于数字设定值I，并将 第二比较结果发送给所述控制单元43，如果第二次比较结果为是时，进入步骤S09，如果第 二次比较结果为否时，进入步骤S08 ；
步骤S08，控制单元43控制开关单元3断开，并发送复位信号给所述单片机1 ；步骤S09，当接收到单片机的触发信号时开始计时，判断计时时间T是否在时间设 定值Tl内接收到下一个触发信号，当判断结果为是时，即计时时间T小于等于时间设定值 Tl，系统返回步骤S04，当判断结果为否时，即计时时间T大于时间设定值Tl，系统进入步骤 SlO ；步骤S10，判断计时时间T是否在η倍的时间设定值Tl内，η的取值范围为2_20， 当判断结果为是时，即计时时间T小于等于η倍的时间设定值Tl，系统进入步骤S11，当判 断结果为否时，即计时时间T大于η倍的时间设定值Tl，系统进入步骤S08 ；步骤S11，控制单元43控制开关单元3断开，发送等待信号给所述单片机1。对于步骤S07，数字设定值I的取值范围为45_55。对于步骤S09，时间设定值Tl的取值范围为0. 001-0. 1ms。对于上述步骤中的脉冲信号和反馈信号，监控系统随机发出一个脉冲信号给单片 机1，当单片机的内部程序正常时，单片机1就会输出一个相应的反馈信号，因此当反馈信 号和脉冲信号不一致时，说明单片机1的内部程序出现异常。为了更进一步地说明本发明实施例提供的单片机监控系统和控制方法，现结合具 体实施例详述如下当单片机1上电自检后，需要对被控单元2进行控制，便对监控系统发出触发信 号，监控系统开始工作，控制单元43控制开关单元3闭合，实现单片机1对被控单元的控 制，信号发生单元41发出脉冲信号给单片机1，单片机1根据脉冲信号发出反馈信号给比 较单元42，比如脉冲信号的电平为1时，单片机1输出的反馈信号的电平也应该为1，当信 号不一致时，说明单片机内部程序出现了问题，运算单元44对每次信号的比较结果进行计 算，比如当Ia^1 = 10，且信号不一致时，Ia= 10+10 = 20 ；当Ia^1 = 10，而信号一致时，Ia = 10-1 = 9，再将比较Ia是否小于数字设定值I，当数字设定值I取值为45时，Ia = 50，则Ia 大于等于数字设定值I，控制单元43便直接控制开关单元3断开并发送复位信号给单片机 1。但是当数字设定值I取值为45时，而Ia = 9，则Ia小于数字设定值I，接着对单片机相 邻两个触发信号之间的时间进行计时并判断计时时间T是否在时间设定值Tl内，比如时间 设定值Tl = 0. Olms,当计时时间T = O. OOlms时，则信号发生单元41继续发出脉冲信号， 对单片机1进行实时监测；当计时时间T = O. 015ms时，η = 2，计时时间T大于0. Olms但 小于0. 02ms，则控制单元43控制开关单元3断开并发送等待信号给单片机1，表示监控系 统处于等待状态；当计时时间T = O. 03ms时，η = 2，计时时间T大于0. 02ms，则控制单元 43控制开关单元3断开并发送复位信号给单片机1，同时监控系统也就掉电停止工作，等待 单片机的下一次上电，再对单片机1进行实时监控。本发明提供的单片机监控系统及控制方法，在单片机与被控单元之间增加了开关 单元3，根据单片机1的反馈信号进行实时监测并对单片机的反馈信号进行比较来判断单 片机1是否出现异常情况，当判断出单片机1出现异常时，则控制开关单元3断开，使得单 片机1不会对被控单元2进行误操作，同时能实时监测单片机1的工作情况。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种单片机监控系统，所述监控系统分别与单片机和被控单元电连接，其特征在于 所述监控系统包括分别与单片机和被控单元电连接的开关单元，以及用于根据单片机的触 发信号控制所述开关单元状态的控制装置，所述控制装置包括信号发生单元、比较单元和 控制单元；所述信号发生单元，用于当接收到单片机的触发信号时，发出脉冲信号给所述单片机；所述比较单元，用于接收所述单片机根据脉冲信号而发出的反馈信号，以及进行比较 并将发送比较结果给所述控制单元；所述控制单元，用于根据所述单片机的触发信号和所述比较单元的比较结果控制所述 开关单元断开并发送复位信号给所述单片机，或控制所述开关单元闭合。
2.如权利要求1所述的单片机监控系统，其特征在于所述控制装置还包括计时判断 单元，所述计时判断单元，用于当接收到单片机的触发信号时开始计时，判断计时时间T是 否在时间设定值Tl内接收到下一个触发信号，并发送判断结果给所述控制单元；所述控制单元，还用于根据所述判断结果控制所述开关单元断开和发送复位信号给所 述单片机，或者控制所述开关单元闭合。
3.如权利要求1所述的单片机监控系统，其特征在于所述控制装置还包括运算单元， 所述运算单元，用于根据比较反馈信号和脉冲信号是否一致的结果进行运算，并将运算结果发送给所述比较单元；所述比较单元，还用于比较所述运算结果Ia(a ^ 1)是否小于数字设定值I。
4.如权利要求1所述的单片机监控系统，其特征在于所述控制装置为CPLD或单片机。
5.如权利要求2所述的单片机监控系统，其特征在于时间设定值Tl的取值范围为 0.001-0. 1ms。
6.如权利要求3所述的单片机监控系统，其特征在于数字设定值I的取值范围为 45-55。
7.一种单片机的监控系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤 接收到单片机的触发信号；控制开关单元闭合并发出脉冲信号给所述单片机；比较单元接收单片机根据所述脉冲信号而发出的反馈信号，以及进行比较并将比较结 果发送给控制单元；控制单元根据所述单片机的触发信号和所述比较单元的比较结果控制所述开关单元 断开并发送复位信号给所述单片机，或控制所述开关单元闭合。
8.如权利要求7所述的单片机监控系统的控制方法，其特征在于还包括以下步骤 所述比较单元比较反馈信号和脉冲信号是否一致，并将比较结果发送给控制单元。
9.如权利要求7所述的单片机监控系统的控制方法，其特征在于还包括以下步骤 所述比较单元比较反馈信号和脉冲信号是否一致，并将第一比较结果发送给运算单元；运算单元对第一比较结果进行运算，并将运算结果Ia发送给所述比较单元；所述比较单元，比较所述运算结果Ia(a ^ 1)是否小于数字设定值I，并将第二比较结 果发送给所述控制单元。
10.如权利要求9所述的单片机监控系统的控制方法，其特征在于还包括以下步骤 当第一比较结果为一致时，Ia = Ip1-I ；当第一比较结果为不一致时，Ia = Ia_i+10。
11.如权利要求7所述的单片机监控系统的控制方法，其特征在于还包括以下步骤 当接收到单片机的触发信号时开始计时；判断计时时间T是否在时间设定值Tl内接收到下一个触发信号，并发送判断结果给控 制单元；当比较结果为否或判断结果为否时，所述控制单元控制所述开关单元断开，并发送复 位信号给所述单片机。
12.如权利要求11所述的单片机监控系统的控制方法，其特征在于还包括以下步骤当计时时间T超过时间设定值Tl时；判断计时时间T是否在η倍的时间设定值Tl内接收到下一个触发信号，η的取值范围 为 2-20。
13.如权利要求12所述的单片机监控系统的控制方法，其特征在于还包括以下步骤当比较结果为是，且计时时间T小于等于时间设定值Tl时，继续发送脉冲信号给所述 单片机；当比较结果为是，且计时时间T小于等于η倍的时间设定值Tl而大于时间设定值Tl 时，所述控制单元控制开关单元断开，并发送等待信号给所述单片机；当比较结果为是，且计时时间T大于η倍的时间设定值Tl时，所述控制单元控制开关 单元断开，并发送复位信号给所述单片机；当比较结果为否时，所述控制单元控制开关单元断开，并发送复位信号给所述单片机。
14.如权利要求11所述的单片机监控系统，其特征在于时间设定值Tl的取值范围为 0.001-0. 1ms。
15.如权利要求9所述的单片机监控系统，其特征在于数字设定值I的取值范围为 45-55。
全文摘要
本发明提供了一种单片机监控系统及控制方法，所述监控系统包括连接在所述单片机和被控单元之间的开关单元，以及用于根据单片机的触发信号控制所述开关单元状态的控制装置，所述控制装置包括信号发生单元、比较单元和控制单元；所述信号发生单元，用于当接收到单片机的触发信号时，发出脉冲信号给所述单片机；所述比较单元，用于接收所述单片机根据脉冲信号而发出的反馈信号进行比较，并将发送比较结果给所述控制单元；所述控制单元，用于根据所述单片机的触发信号和所述比较单元的比较结果控制所述开关单元断开并发送复位信号给所述单片机。该单片机监控系统及控制方法能实时监控单元机不会对被控对象进行误操作，且安全性较高、可靠性较高。
文档编号G05B19/048GK102141787SQ201010106368
公开日2011年8月3日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者于海军, 刘刚, 张建华, 袁健 申请人:比亚迪股份有限公司