CS236997B1

CS236997B1 - Circuit connection for treatment of microcomputer after fall-out loss of electrical energy

Info

Publication number: CS236997B1
Application number: CS833652A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Hrdina; Jan Mueller; Vladimir Mueller; Karel Janu; Ferdinand Ales
Original assignee: Vladimir Hrdina; Jan Mueller; Vladimir Mueller; Karel Janu; Ferdinand Ales
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1983-05-24
Publication date: 1985-06-13
Also published as: CS365283A1

Abstract

Zapojení obvodu pro ošetření mikro-· počítače při výpadku napájení. Signál o stavu napájecího napětí přeruší chod mikropočítače. Vytváří se také stavový signál indikující nadále, že došlo k výpadku napájení. Po odměření určité doby se vydá signál pro blokování paměti a signál pro trvalé blokování mikropočítače. Po opětném náběhu napájení se odměří doba náběhu napájecího napětí do předepsaných tolerancí a potom se zruší blokovací signál mikropočítače. Stavový signál lze použít pro rozhodnutí o dalších akcích mikropočítače. Současně se automaticky zruší i signál o blokování paměti. , Vynález se využije v automatizačni a řídicí technice při stavbě mikropočítačů, i u kterých se požaduje s ohledem na chaI rakter řízení definovaný chod po výpad- ! ku napájení.Micro-Circuit Treatment Circuit computer in case of power failure. Signal o the supply voltage is interrupted microcomputers. It also creates a status bar a signal indicating that it has occurred power failure. After measuring a certain time a memory blocking signal is issued and a signal for permanent microcomputer blocking. After re-starting, the power is measured rise time of the supply voltage to the prescribed tolerances and then canceled microcomputer blocking signal. Status The signal can be used to decide on others microcomputers. At the same time automatically it also cancels the memory lock signal. The invention is applicable to automation and control Control technology in the construction of microcomputers and which are required with regard to cha control mode defined by the run after ! power supply.

Description

Vynález se týká zapojení obvodu pro ošetření mikropočítače při výpadku napájení a je určen pro mikropočítačové systémy řídící technologické procesy v reálném čase·The invention relates to a circuit for the treatment of a microcomputer in the event of a power failure and is intended for microcomputer systems controlling real-time technological processes.

U mikropočítačů, které řídí technologické procesy, obráběcí stroje apod·, se často požaduje, aby byl systém po výpadku napájení zajištěn tak, že nedojde v důsledku chybného řízení k havárii řízené technologie nebo stroje. Často se navíc požaduje, aby po opětném zapnutí napájení pracoval celý systém tak, jako by k přerušení napájení nedošlo, to znamená, aby například obrábění u obráběcího stroje pokračovalo úspěšně dál. Známá zapojení pro ošetření mikropočítače při výpadku napájení používají složité Integrované obvody vyráběné technologií CMOS, které jsou obtížně dostupné a drahé. Další nevýhodou je, že tato zapojení nejsou chráněna proti zákmitům a kolísání úrovně signálu · výpadku napájení, což vede ke složité programové obsluze a k prodloužení času obsluhy. Nevýhodou známých zapojení je to, že návaznému mikropočítači neposkytují potřebný signál ochrany paměti.Microcomputers that control technological processes, machine tools, etc., are often required to ensure that the system is secured after a power failure so that a controlled technology or machine fails as a result of faulty control. In addition, it is often required that the entire system be operated as if the power supply is not interrupted when the power is turned back on, that is to say, for example, machining on a machine tool continues successfully. Known circuits for treating microcomputers in the event of a power failure use complex Integrated Circuits (CMOS) that are difficult to access and expensive. A further disadvantage is that these connections are not protected against flickering and power level fluctuations, resulting in complex program operation and increased operating time. A disadvantage of known circuits is that they do not provide the necessary memory protection signal to the downstream microcomputer.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení obvodu pro ošetření systému při výpadku napájení podle vynálezu·These drawbacks are eliminated by the wiring of the system to treat the system in the event of a power failure according to the invention.

Jeho podstata spočívá v tom, že spouštěcí svorka zapojení je spojena s nastavovacím vstupem prvního klopného obvodu, se spouštěcím vstupem monostabilního obvodu a se spouštěcím vstupem časovače. Výstup časovače je spojen s tvarovacím vstupem tvarovacího obvodu, jehož výstup je spojen s výstupem monostabilního obvodu, se signální výstupní svorkou zapoj ení a se signálním vstupem oddělovacího obvoduIt is based on the fact that the wiring start terminal is connected to the setting input of the first flip-flop, the monostable start input, and the timer start input. The timer output is connected to the shaping input of the shaping circuit, the output of which is connected to the monostable circuit output, the wiring signal output terminal, and the isolating circuit signal input.

- 2 236 997- 2 236 997

Blokovací výstup oddělovacího obvodu je spojen.«s blokovací výstupní svorkou zapojení. První nulovací svorka zapojení je spojena s nul ovacím vstupem prvního klopného obvodu» jehož přerušovací výstup je spojen s přerušovací výstupní svorkou zapojení a s nastavovacím vstupem druhého klopného obvodu, jehož výstup je spojen se stavovou výstupní svorkou zapojení. Druhá nulovací svorka zapojení je spojena s nulováním vetupem druhého klopného obvodu.The isolation circuit blocking output is coupled to the wiring blocking output terminal. The first wiring reset terminal is coupled to the resetting input of the first flip-flop whose interrupt output is connected to the interrupting output terminal of the wiring and to the setting input of the second flip-flop whose output is connected to the status output terminal of the wiring. The second wiring reset terminal is connected to zero reset by the second flip-flop.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že dává předpoklady pro snadné vytvoření jednoduchého systému ochrany mikropočítače při výpadku napájení. Signál o výpadku napájení, generovaný napájecím zdrojem,může zakmitóvat nebo kolísat, ale obvod ochrany mikropočítače při výpadku napájení zajistí bezchybnou činnost celého systému mikropočítače Další výhodou je, že obvod vytváří vhodně časovaný signál pro ochranu paměti před chybným čtením a zápisem, takže při výpadku napájení se v paměti uchovají neporušené informace, které tam byly uloženy před výpadkem napájení. Mikropočítač tak může po obnoveném napájení pokračovat v bezchybné činnosti tam, kde byla jeho činnost přerušena. Výhodné je i to, že programová obsluha výpadku napájení v mikropočítači je díky těmto signálům jednoduchá a tudíž i rychlá. Zapojení používá běžné a levné tranzistory což výsledný systém činí jednoduchým a levným. Vzhledem k malému objemu lze obvod pro ochranu systému při výpadku napájení umístit přímo na desku paměti s malým odběrem proudu, která se napájí z^- akumulátoru nebo z baterie, což činí výsledný systém malý, jednoduchý a nenáročný na propojování.An advantage of the arrangement according to the invention is that it provides the prerequisites for an easy creation of a simple microcomputer protection system in the event of a power failure. The power failure signal generated by the power supply may oscillate or fluctuate, but the microcomputer protection circuit in the event of a power failure ensures that the entire microcomputer system works flawlessly. the memory retains intact information stored there before the power failure. Thus, the microcomputer can continue to operate flawlessly when the power supply has been interrupted. It is also advantageous that the programmed operation of the power failure in the microcomputer is simple and therefore fast thanks to these signals. The wiring uses conventional and inexpensive transistors making the resulting system simple and inexpensive. Due to the small volume, the power failure protection circuit can be placed directly on a low-current memory board that is powered by ^{- the} battery or the battery, making the resulting system small, simple and easy to connect.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn v blokovém schéma na připojeném výkresu*An example of an arrangement according to the invention is shown in the block diagram of the attached drawing.

Jednotlivé bloky zapojení v příkladu konkrétního provedení je možno charakterizovat takto. PrVní klopný obvod i je vytvořen jako běžný klopný obvod typu D.The individual wiring blocks in the example of a particular embodiment can be characterized as follows. The first flip-flop i is formed as a conventional type D flip-flop.

- 3 236 997- 3 236 997

Může být napájen z běžného zdroje a slouží k dočasnému zapamatování přerušovacího signálu pro mikropočítač.It can be powered from a conventional power supply and serves to temporarily memorize the interrupt signal for the microcomputer.

Druhý klopný obvod 2 je vytvořen jako tranzistorový klopný obvod napájený z baterie. Slouží k uchování stavu napájecího zdroje, podle kterého provádí mikropočítač další akce. Monostabilní obvod 4 3® vytvořen jako integrovaný monostabilní obvod. Napájí se ze zdroje a slouží k odměření doby cca 4 msec. Tvarovací obvod je vytvořen jako Schmidlňv klopný obvod. Slouží k vytvarování vstupního průběhu. Časovač 4 je vytvořen jako tranzistorový časovači obvod. Slouží k odměření cca 100 msec. což činí 5 period sííového kmitočtu. Oddělovací obvod £ je vytvořen jako tranzistorový sledevač. Slouží pro generování signálu ochrany paměti.The second flip-flop 2 is designed as a battery-powered transistor flip-flop. It is used to maintain the state of the power supply, according to which the microcomputer performs other actions. Monostable circuit 4 3® is designed as an integrated monostable circuit. It is powered from the power supply and serves to measure the time approx. 4 msec. The forming circuit is designed as a Schmidl flip-flop. It is used to shape the input waveform. The timer 4 is formed as a transistor timing circuit. It serves for measuring about 100 msec. which is 5 periods of network frequency. The separation circuit 6 is designed as a transistor follower. Used to generate a memory protection signal.

Zapojení jednotlivých bloků obvodu pro ošetření mikropočítače při výpadku napájení je provedeno takto.The connection of the individual blocks of the circuit for the treatment of the microcomputer in the event of a power failure is performed as follows.

Spouštěcí svorka 01 zapojení je spojena s nastavovacím vstupem 11 prvního klopného obvodu 1, se spouštěcím vstupem 31 monostabilního obvodu 2 ^a ®® spouštěcím vstupem 41 časovače 4. Výstup 42 časovače jé spojen s tvarovačím vstupem 51 tvarovačího obvodu 2· Výstup 52 tvarovacího obvodu 2 j® spojen s výstupem 32 monostabilního obvodu 4» se signální výstupní svorkou 06 zapojení a se signálním vstupem 61 oddělovacího obvodu 6. Blokovací výstup 62 oddělovacího obvodu 6 je spojen s blokovací výstupní svorkou 07 zapojení. První nulovací svorka 02 zapojení je spojena s nulovacím vstupem 12 prvního klopného obvodu 1, jehož přerušovací výstup 13 je spojen s přerušovací výstupní svorkou 03 zapojení a s nastavovacím vstupem 21 druhého klopného obvodu 2. Výstup 23 druhého klopného obvodu 2 je spojen se stavovou výstupní svorkou 04 zapojení. Druhá nulovací svorka 05 zapojení je spojena s nulovacím vstupem 22 druhého klopného obvodu 2«The wiring start terminal 01 is coupled to the adjusting input 11 of the first flip-flop 1, the monostable start 2, ^{and the} timer input 41 of the timer 4. The timer output 42 is connected to the shaping input 51 of the shaping circuit 2. Is connected to the output 32 of the monostable circuit 4 »with the signal output terminal 06 of the wiring and with the signal input 61 of the separation circuit 6. The blocking output 62 of the separation circuit 6 is connected to the blocking output terminal 07 of the wiring. The first wiring reset terminal 02 is connected to the reset input 12 of the first flip-flop 1, whose interrupt output 13 is coupled to the interrupt output terminal 03 of the wiring, and the adjusting input 21 of the second flip-flop 2. connection. The second wiring reset terminal 05 is connected to the reset input 22 of the second flip-flop 2 '

238 997238 997

- 4 Zapojení obvodu po ošetření mikropočítače při výpadku napájení pracuje takto· Z napájecího zdroje mikropočítače, který není na výkresu zakreslen, přichází na spouštěcí svorku 01 zapojení signál o stavu napájení mikropočítače.- 4 Circuit wiring after microcomputer treatment in case of power failure works as follows · From the microcomputer power supply, not shown in the drawing, the microcomputer power status signal is supplied to the start terminal 01 of the wiring.

V případě poklesu střídavého napájecího napětí zdroje se změní úroveň spouštěcího signálu, což způsobí překlopení prvního klopného obvodu X· Ha přerušovacím výstupu 13 prvního klopného obvodu 1 se vydá signál přerušení indikující počátek výpadku napájení systému. Tento signál způsobí jednak přes přerušovací výstupní svorku 03 zapojení přerušení chodu programu mikropočítače, a to obvykle na nejvyšší, dále již nepřerušitelné úrovni. Současně tento signál překlopí přes nastavovací vstup 21 druhý klopný obvod 2 tak, že na stavové výstupní svorce 04 zapojení je stavový signál indikující, že došlo k výpadku napájejí. Spouštěcím signálem o výpadku napájení se ze spouštěcí svorky 01 zapojení spustí též přes spouštěcí vstup 31 monostabilní obvod 2· Monostabilní obvod 2. P° době cca 4 msec., což odpovídá době, kdy napájecí zdroj jeětě po odpojení síňového napětí dodává stejnosměrná napětí v předepsanýoh tolerancích, vydá na svém výstupu 32 přes signální výstupní svorku 06 zapojení nulovaci signál. Tento nulovaci signál blokuje činnost všech obvodů mikropočítače včetně zablokování procesoru, nulovaci signál se současně vede přes oddělovací obvod 6 i na blokovací výstupní svorku οχ zapojení, kde slouží jako signál pro blokování činnosti všech datových pamětí systému. To znamená, že zabraňuje čtení i zápisu. V době zmíněných 4 msec. mikropočítač v rámci obsluhy popsaného přerušení ukládá všechna důležitá data a obsahy registrů de zvláštní paměti mikropočítače. Tato zvláštní paměí se napájí z akumulátoru nebo z baterie. Obsluha výpadku napájení je zkončena a po uplynutí cca 4 msec se systém nul ovacím signálem ze signální výstupní svorky 06 trvale nuluje.In the event of a drop in the AC supply voltage of the source, the level of the trigger signal changes, causing the first flip-flop X · Ha to flip, and the interrupt output 13 of the first flip-flop 1 outputs an interrupt signal indicating the system power failure. On the one hand, this signal causes the microcomputer program to be interrupted via the interrupt output terminal 03, usually at the highest, further uninterruptible, level. At the same time, this signal flips the second flip-flop 2 via the setting input 21 so that there is a status signal on the status output terminal 04 indicating that a power failure has occurred. The trip signal from the wiring terminal 01 also triggers monostable circuit 2 · monostable circuit 2 from the trigger input 31. This corresponds to the time when the power supply delivers DC voltages in the prescribed time after the mains voltage has been disconnected. tolerances, it outputs a reset signal at its output 32 via the signal output terminal 06. This reset signal blocks the operation of all microcomputer circuits, including the processor lockout, and the reset signal is routed through the isolation circuit 6 to the blocking output terminal οχ, where it serves as a signal to block the operation of all system data memories. This means that it prevents reading and writing. At the time of the mentioned 4 msec. The microcomputer stores all important data and register contents in the special microcomputer memory within the operation of the interrupt described. This extra memory is powered by the battery or the battery. Operation of the power failure is terminated and after approx. 4 msec the system is permanently reset by the reset signal from signal output terminal 06.

- 5 236 997- 5 236 997

Při náběhu střídavého napětí změní při dosažení určitého napětí signál na spouštěcí svorce 01 zapojení opět hodnotu na původní, což indikuje zahájení ošetření sýstému při náběhu napájení. V úvodu obsluhy náběhu napájení provede mikropočítač vynulování prvního klopného obvodu 1 přes první nulovací svorku 02 zapojení. Změna spouštěcího signálu spustí časovač £. Jeho výstupní signál se vytvaruje v tvarovacím obvodu 2* Tvarovací obvod % odměří dobu cca 100 msec, která překrývá dobu, než stejnosměrná napájecí napětí generovaná napáječem se dostanou do předepsaných tolerancí. Po tuto dobu je mikropočítač z výstupu 52 tvarovacího obvodu £ přes signální výstupní svorku 06 zapojení nadále nulován. Po ukončení nulovacího signálu zahájí mikropočítač svoji činnost opět od definované adresy, tj. obvykle od počáteční nulové adresy. V rámci obsluhy náběhu systému zjistí mikropočítač stav signálu na stavové výstupní svorce 04 zapojení. Provádí-li se zmíněné zahájení činnosti po předchozím výpadku napájení, provede mikropočítač příslušné akce, kdy obnoví stavy datových pamětí a registrů na hodnoty jaké byly před výpadkem tím, že příslušné údaje načte z paměti, která se napájí z baterie, kde údaje byly po dobu výpadku napájení‘uchovány. Zahajuje-li se činnost stiskem centrálního nulovacího tlačítka mikropočítače, potom se tímto signálem přes druhou nulovací svorku 05 zapojení vynuluje druhý klopný obvod 2. Mikropočítač po přečtení opačného stavu signálu ze stavové výstupní svorky 04 zapojení provádí celkový úvodní sled instrukcí a spuštění systému. Monostabilní obvod Jj), časovač £ a oddělovací obvod 6 jsou řešeny tak, že dávají na svých výstupech signál, který nezpůsobí chybnou funkci ani v případě vybití baterie, ale trvale systém biékújí. Spolu s tvarovacím obvodem £ zajištují tyto obvody i provedení popsaných činností při zákmitech nebo při kolísání úrovně spouštěcíhoWhen the AC voltage goes up, the signal at the trigger terminal 01 changes the value again to the original when the voltage reaches a certain level, indicating that the system has started treatment upon power up. At the start of the power-up operation, the microcomputer resets the first flip-flop 1 through the first wiring reset terminal 02. Changing the trigger signal triggers the timer £. Its output signal is formed in the shaping circuit 2 * The shaping circuit% measures a time of about 100 msec, which overlaps the time until the DC supply voltages generated by the feeder are within prescribed tolerances. During this time, the microcomputer continues to be reset from the output 52 of the forming circuit via the wiring signal output terminal 06. Upon completion of the reset signal, the microcomputer resumes operation from the defined address, i.e. usually from the initial zero address. Within the system start-up operation, the microcomputer detects the signal status at the wiring status output terminal 04. If said start-up is performed after a previous power outage, the microcomputer takes the appropriate action to restore data memory and register states to the values that were before the outage by reading the relevant data from the battery-powered memory where the data was power failure. If operation is initiated by pressing the central reset button of the microcomputer, the second flip-flop 2 is reset via this signal via the second wiring reset terminal 05. After reading the opposite state of the signal from the wiring status output terminal 04, the microcomputer performs the overall initial instruction sequence. The monostable circuit 11, the timer 6 and the decoupling circuit 6 are designed to provide a signal at their outputs which will not cause malfunction even if the battery is discharged, but will permanently bleed the system. Together with the shaping circuit 6, these circuits also perform the described activities in the event of flickering or fluctuating trigger level.

- 6 238 997 signálu na spouštěcí svorce 01 zapojení, takže nemůže nikdy dojít k chybné činnosti.- 6 238 997 of the signal at the wiring start terminal 01, so that faults can never occur.

Vynálezu se využije v automat!začni technice při stavbě mikropočítačů, určených pro řízení strojů nebo procesů, u nichž dočasný výpadek napájení nesmí způsobit havárii či poruchu systému, ale ani znehodnocení či poškození výrobku, tj. všude tam, kde po obnovení napájení musí mikropočítač pokračovat v činnosti tam, kde byla přerušena.The invention will be utilized in automation technology in the construction of microcomputers designed to control machines or processes in which a temporary power failure must not cause a system failure or failure, but also product deterioration or damage, i.e. wherever the microcomputer must continue after power recovery. where it has been interrupted.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION dvulioýeítfée * ' ^{236 997}

Wiring circuitry K '*' in the event of a power failure, characterized in that the wiring start terminal (01) is connected to the setting input (11) of the first flip-flop (1), the start input (31) of the monostable circuit (3) and the trigger input (41) of the timer (4), whose output 4242) is connected to the shaping input (51) of the shaping circuit (5), the output (52) of which is the connection and output (32) of the monostable circuit (3), the wiring output terminal (06) and the signal input (61) of the decoupling circuit (6), whose blocking output (62) is connected to the wiring blocking output terminal (07), the first reset terminal (02) of which is connected to the reset input ( 12) a first flip-flop (1) whose interrupt output (13) is connected to the interrupt output terminal (03) of the wiring and to the adjusting input (21) of the second flip-flop (2) whose output (23) is connected to the state output terminal ( 04) wiring is the second reset terminal (05) is connected to the reset input (22) of the second flip-flop (2) ·