DE2462301C3 - Elektronischer (Taschenrechner mit Uhrbetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen (Taschen-)Rechner mit Uhrbetrieb, dessen Tastatur Zifferntasten sowie Steuertasten enthält, mittels weleher der Rechenbetrieb steuerbar ist, und welcher eine Registereinrichtung zum Speichern einer Ziffernangabe, eine mit der Registereinrichtung verbundene Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des Inhalts der Registereinrichtung, eine Oszillatorschaltung zur Erzeugung eines Arbeitstaktes, eine Festwertspeichereinrichtung mit Befehlen für den Rechenbetrieb, und einen mit der Oszillatorschaltung der Registereinrichtung, der Festwertspeichereinrichtung und der Anzeigeeinrichtung zusammenwirkenden Prozessor aufweist, welcher die Berechnung und Anzeige von mittels der Tastatur eingegebenen Werten ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Rechner mit Uhrbetrieb so auszugestalten, daß keine aufwendige, viele diskrete Bauelemente erfordernde Frequenz-Synthese- und Logikschaltung für den Uhrbetrieb erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem elektronischen Rechner der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Festwertspeichereinrichtung

·-,-, neben Mikrobefehlen für den Rechenbetrieb auch solche für die Zeitmessung aufweist, welche von dem als Mikroprozessor ausgebildeten Prozessor verarbeitet werden, die Oszillatorschaltung konstante Basis-Zeitintervalle ableitet, in denen jeweils ein Mikrobefehl

bo ausgeführt wird, und welche einen Bruchteil η der kleinsten anzeigbaren Zeiteinheit dauern, bei Betätigung einer Steuertaste der Mikroprozessor den Uhrbetrieb aufnimmt und nach Ausführung von jeweils π Mikrobefehlen die in der Registereinrichtung

„■-, gespeicherte Zahl schrittweise erhöht, welche die Λη/.ahl der kleinsten anzeigbaren Zeiteinheiten darstellt und die schrittweise erhöhte Zahl auf Null zurückstellt, wenn diese einen vorbestimmten Wert übersteigt und

diejenige Zahl schrittweise erhöht, welche die jeweils nächst höhere Zeiteinheit darstellt, wenn die schrittweise erhöhte Zahl, welche die Anzahl der nächst tieferen Zeiteinheiten darstellt, beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes auf Null zurückgestellt wird, bis die die Anzahl der höchsten Zeiteinheiten darstellende Zahl einen vorgegebenen Maximalwert erhält, und daß der Mikroprozessor während jeder kleinsten anzeigbaren Zeiteinheit d»e zur Zeitmessung erforderliche, entsprechend den jeweiligen Übertragen oder Rückstellungen und schrittweisen Erhöhungen der einzelnen Zahlen unterschiedliche Anzahl von Mikrobefehlen jeweils vorbestimmter Dauer ausführt, sowie zusätzlich so viele verzögernde, im Rechenbetrieb benötigte und im übrigen für die Zeitmessung funktionslose Mikrobefehle einfügt, daß die Ausführung von einer jeweils konstanten Gesamtzahl von Mikrobefehlen jeweils so lange wie die kleinste Zeiteinheit dauert und dadurch die Zeitmessung in den gewählten Zeiteinheiten mit dem tatsächlichen Zeitverlauf synchronisiert ist Diese Lösung beruht wesentlich auf dem Gedanken, daß die den Arbeitstakt der Rechenschaltung festlegende Frequenz des Oszillators, die Anzahl der Mikrobefehle und die zu deren Ausführung erforderliche Zeit derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Zeitberechnung unter Ausnutzung der Mikrobefehle der Rechenschaltung und des für diese bereits vorhandenen Oszillators erfolgen kann. Um diese Synchronisation zu erreichen, werden zusätzlich zu den für die Berechnung der Zeit funktionsbedingten Mikrobefehlen weitere für die Zeitberechnung an sich funktionslose Mikrobefehle eingefügt, welche die erforderlichen Verzögerungen bewirken, so daß während jeder angezeigten Zeiteinheit effektiv die gleiche Anzahl von Mikrobefehlen ausgeführt wird.

Vorzugsweise kann vorgesehen werden, daß mittels der auch zur Eingabe von Operanden dienenden Dezimaltastatur eine Zahl in ein vorbestimmtes Register der Registereinrichtung eingebbar ist, welche eine feste Zeitangabe darstellt und bei Betätigung der den LJhrbetrieb auslösenden Taste der Mikroprozessor diese Zahl entsprechend dem Zeitablauf schrittweise im Anzeigeformat der gewählten Zeiteinheiten modifiziert. Wenn der LJhrbetrieb des Rechners gerade in dem Augenblick gestartet wird, in welchem die feste Zeitangabe mit der tatsächlichen Uhrzeit übereinstimmt, kann eine fortlaufende Berechnung und Anzeige der Tageszeit erreicht werden.

Weiterhin kann eine Zwischenspeicherung von mehreren Zeit'.ntervallen realisiert werden, indem eine Taste den Uhrbetrieb des Rechners auslöst, eine zweite Taste den Uhrbetrieb des Rechners beendet, eine dritte Taste die Anzeige der Zeit steuert und eine vierte Taste die Register zur Speicherung der verschiedenen Zeiteinheiten löscht.

Im Uhrbetrieb kann der Rechner also zur Anzeige des Zeitablaufs der Tageszeit oder als Stoppuhr zur Anzeige von Zeitintervallen verwendet werden.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert; es stellt dar:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Uhr-Rechner gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm des Rechners gemäß Fig.l,

F i g. 3 einen Programmablaufplan, aus dem die zu betätigenden Tasten bei der Ausführung der Uhr-Funktionen hervorgehen.

Gemäß F i g. 1 enthält ein elektronischer Taschenrechner 10 eine Tastatur 12 mit Zifferntasten und Steuertasten sowie eine Anzeigeeinrichtung 14. Die Funktion der Steuertasten RCL, CHS, EEX, CLX, 114 und 2 + wird im Zusammenhang mit dem Zeitrechenbetrieb erläutert.

Gemäß dem Blockschaltbild in Fig.2 enthält der Rechner eine Tastencodierschaltung, welche mit einer Steuer- und Taktgeberschaltung 16 verbunden ist Diese

ίο bildet zusammen mit einer Festwert-Speichereinrichtung 18 und einer Rechen- und Registerschaltung 20 einen Mikroprozessor.

Die Steuer- und Taktgeberschaltung erhält von einer Oszillatorschaltung 22 eine Taktgeberfrequenz von 200 kHz. Da die Datenverarbeitung bitseriell erfolgt und jeder Mikrobefehl 14 in einem BCD-Code durch je vier Bits codierte Dezimalziffern enthält, ergibt sich bei der Oszillatorfrequenz von 200 kHz ein Basis-Zeitintervall für die Ausführung eines Mikrobefehls von

200000Ηζ~^280μ5·

Der Uhrbetrieb beruht auf der Eigenschaft, daß die gleiche Anzahl von Befehlen durch den Rechner während jeder Hundertstelsekunde ausgeführt wird. Im Ausführungsbeispiel werden jeweils 35 Mikrobefehle mit einer Zeitdauer von jeweils 280 \is während der kleinsten anzuzeigenden Zeiteinheit ausgeführt, wobei (näherungsweise) 0,01 s vergehen.

Gemäß F i g. 3 enthalten die Schleifen 1 bis 5 niemals mehr als jene 35 Mikrobefehle, welche jeweils der kleinsten Zeiteinheit entsprechen, um den Inhalt des Registers für die Hundertstelsekunden zu erhöhen.

Während 35 Befehle erforderlich sind, um den Standardzyklus der Uhr zu durchlaufen, wären in den meisten Schleifen wesentlich weniger als 35 Befehle erforderlich. Daher sind zusätzliche Befehle in jede Schleife eingefügt, die dem Unterschied zwischen 35 Befehlen und der Anzahl der Befehle entsprechen, die an sich zum Durchlaufen der Schleife erforderlich wären. Die Verzögerung, d. h. die Anzahl der hinzuzufügenden Befehle, welche keinem Betriebsvorgang zu dienen brauchen, stehen in keiner Beziehung zu dem Betrieb der Uhr und sind »schleifenabhängig«, da die Anzahl der zum Durchlaufen oder Ausführen jeder Schleife erforderlichen Befehle unterschiedlich ist. Beispielsweise wird während der Ausführung der Schleife 1, welche erfolgt, wenn in dem Register für die

so Hundertstelsekunden kein Übertrag enthalten ist, der Zustand der die Uhr steuernden Tasten nach jeder Hundertstelsekunde abgefragt, bis ein derartiger Übertrag auftritt. Während der Ausführung der Schleife 2 werden einige der restlichen verfügbaren Befehle aus der Anzahl von 35 Befehlen dazu verwendet, um das Register für die Hundertstelsekunden auf 0 zu stellen, und eine 1 zu dem Sekundenregister zu addieren. Alle 59 Sekunden werden einige Befehle der restlichen Anzahl der 35 Befehle zur Ausführung der Schleife verwendet,

en um das Sekundenregister auf 0 zu stellen und 1 zu dem Inhalt des Minutenregisters hinzuzufügen. Alle 59 Minuten werden einige weitere Befehle aus dem Rest der 35 verfügbaren Befehle zur Ausführung der Schleife 4 verwendet, um das Minutenregister auf 0 zu stellen

h--, und das Stundenregister zu erhöhen. Schließlich werden au: 12 Stunden einige weitere Befehle aus der Restmenge der 35 verfügbaren Befehle /ur Ausführung der Schleife 5 verwendet, um das Register für die

Stunden auf 1 zu setzen. Daher wird alle 12 Stunden das Register für die Hundertstelsekunden 360 OOOmal auf O gestellt, das Sekundenregister 3600mal auf O gestellt, und das Minutenregister 60mal auf O gestellt.

Der Rechner kann als Uhr oder als Stoppuhr arbeiten, -> welche Zeitintervalle speichert und anzeigt. Gemäß Fig. 1,2 und 3 verläuft dieser Betrieb folgendermaßen: In der Anzeigeeinrichtung 14 wird eine Tageszeit eingestellt, wobei die beiden Ziffern links vom Dezimalpunkt die Stunden, die beiden Ziffern unmittel- κι bar rechts vom Dezimalpunkt die Minuten und die nächsten beiden Ziffern Sekunden und die letzten beiden Ziffern Hundertstelsekunden angeben. Der Uhrbetrieb wird ausgelöst, indem die Taste 118 und sodann die Taste 116 betätigt werden. Die Taste 116 r> startet jeweils die Uhr. Die Taste CHS bewirkt den Kippvorgang der Uhr und läßt diese starten oder anhalten, d. h. ändert den vor der Tastenbetätigung herrschenden Zustand. Die Betätigung der Taste EEC tastet den Hundertstelsekundenabschnitt der Anzeigeeinheit ein oder aus. wobei jeweils der vor der Tastenbetätigung herrschende Zustand geändert wird, obgleich die Uhr weiterläuft. Die Betätigung der Taste CLX setzt die Uhr auf 0 und durch die Taste £ + wird diese jeweils angehalten. :-,

Zwischenzeitintervalle werden abgespeichert, indem eine Zifferntaste gedrückt wird, während der Uhrbetrieb andauert. Dadurch wird der Zeitpunkt gespeichert, zu welchem die Zifferntaste gedrückt wird, und zwar erfolgt diese Speicherung in einem Speicherregister, welches durch die betätigte Zifferntaste bezeichnet ist. Wenn der Uhrbetrieb ruht, kann durch Betätigen einer Zifferntaste der vorher gespeicherte Wert eines Zwischenzeitintervalls aus dem der Zifferntaste zugeordneten Register zurückgerufen werden.

Es gibt viele Anwendungen für einen derartigen Uhrbetrieb. Zur Verwendung als Stoppuhr kann die Uhr gestartet werden, wenn ein Rennen beginnt. Wenn der erste Läufer die Ziellinie durchquert, wird die Taste für die Ziffer 1 gedruckt und seine Ankunftszeit ist in einem Register 1 gespeichert, ohne den Uhrbetrieb zu unterbrechen. Wenn der zweite Läufer die Ziellinie überquert, wird die Taste für die Ziffer 2 gedrückt und dessen Zeit in dem Register 2 gespeichert. Dieser Vorgang kann bis zu zehn Läufen fortgesetzt werden Am Ende des Rennens wird die Uhr durch Betätigung der Taste £ + angehalten. Das Drücken der Zifferntasten entsprechend den einzelnen eintreffenden Läufern zeigt dann die für jeden Läufer gemessene Zeit an.

Hi Cr/u 3 Blatt ZiiichiuiniiL-n

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronischer (Taschen-)Rechner mit Uhrbetrieb, dessen Tastatur Zifferntasten sowie Steuertasten enthält, mittels welcher der Rechenbetrieb steuerbar ist, und welcher eine Registereinrichtung zum Speichern einer Ziffernangabe, eine mit der Registereinrichtung verbundene Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des Inhalts der Registereinrichtung, eine Oszillatorschaltung zur Erzeugung eines Arbeitstaktes, eine Festwertspeichereinrichtung mit Befehlen für den Rechenbetrieb, und einen mit der Oszillatorschaltung, der Registereinrichtung, der Festwertspeichereinrichtung und der Anzeigeeinrichtung zusammenwirkenden Prozessor aufweist, welcher die Berechnung und Anzeige von mittels der Tastatur eingegebenen Werten ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Festwertspeichereinrichtung (18) neben Mikrobefehlen für den Rechenbetrieb auch solche für die Zeitmessung aufweist, welche von dem als Mikroprozessor (16,20) ausgebildeten Prozessor verarbeitet werden, die Oszillatorschaltung (22) konstante Basis-Zeitintervalle (280 με) ableitet, in denen jeweils ein Mikrobefehl ausgeführt wird, und welche einen Bruchteil η (1 :35) der kleinsten anzeigbaren Zeiteinheit (0,01 s) dauern, bei Betätigung einer Steuertaste (118, 116) der Mikroprozessor den Uhrbetrieb aufnimmt und nach Ausführung von jeweils η Mikrobefehlen die in der Registereinrichtung gespeicherte Zahl schrittweise erhöht, welche die Anzahl der kleinsten anzeigbaren Zeiteinheiten (0,01 s) darstellt und die schrittweise erhöhte Zahl auf Null zurückstellt, wenn diese einen vorbestimmten Wert (99) übersteigt, und diejenige Zahl schrittweise erhöht, welche die jeweils nächst höhere Zeiteinheit (0,1 s, s, min ...) darstellt, wenn die schrittweise erhöhte Zahl, welche die Anzahl der nächst tieferen Zeiteinheiten darstellt, beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes auf Null zurückgestellt wird, bis die die Anzahl der höchsten Zeiteinheiten (h) darstellende Zahl einen vorgegebenen Maximalwert (12 bzw. 24) erhält,

und daß der Mikroprozessor während jeder kleinsten meßbaren Zeiteinheit (0,01 s) die zur Zeitmessung erforderliche, entsprechend den jeweiligen Überträgen oder Rückstellungen und schrittweisen Erhöhungen der einzelnen Zahlen unterschiedliche Anzahl von Mikrobefehlen jeweils vorbestimmter Dauer ausführt, sowie zusätzlich so viele verzögernde, im Rechenbetrieb benötigte und im übrigen für die Zeitmessung funktionslose Mikrobefehle einfügt, daß die Ausführung von einer jeweils konstanten Gesamtzahl (35) von Mikrobefehlen jeweils so lange wie die kleinste Zeiteinheit (0,01 s) dauert und dadurch die Zeitmessung in den gewählten Zeiteinheiten mit dem tatsächlichen Zeitverlauf synchronisiert ist.

2. Elektronischer Rechner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der auch zur Eingabe von Operanden dienenden Dezimaltastatur eine Zahl in ein vorbestimmtes Register der Registereinrichtung eingebbar ist, welche eine Feste Zeitangabe darstellt, und bei Betätigung der den lihrbctrieb auslösenden Taste (118, 116) der Mikroprozessor (20, 16) diese Zahl entsprechend dem Zeitablauf schrittweise mi Anzeigeformat der gewählten Zeiteinheiten modifiziert.

3. Elektronischer Rechner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Register zur Speicherung von Zwischenzeiten vorgesehen sind und im Uhrbetrieb durch Betätigung von einzelnen Zifferntasten (0 bis 9) der auch zur Eingabe von Operanden dienenden Dezimaltastatur diese zusätzlichen Register wählbar sind, und gleichzeitig, ohne Unterbrechung des Uhrbetriebs, die jeweiligen Zwischenzeiten abspeicherba^r sind und nach Betätigung einer weiteren Taste (£ +) und der betreffenden Zifferntaste der in dem betreffenden Zusatzregister befindliche Wert der Zwischenzeit in die Anzeigeeinrichtung abrufbar ist

4. Elektronischer Rechner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Taste (118 nach 116) den Uhrbetrieb des Rechners auslöst, eine zweite Taste (2+) den Uhrbetrieb des Rechners beendet, eine dritte Taste (EEX) die Anzeige der Zeit steuert und eine vierte Taste (CLX) die Register zur Speicherung der verschiedenen Zeiteinheiten löscht

5. Elektronischer Rechner nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine fünfte Funktionstaste (CHS) von der jeweiligen Betriebsart — Uhrbetrieb oder Rechenbetrieb — in die andere Betriebsart umschaltet.