DE3301603C1 - Steuerschaltung fuer einen Mikrocomputer - Google Patents

Description

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zeit wird der Mikroprozessor bei einem Wert der Be- setsignal RES auf, wird der Arbeitsspeicher nicht neu

triebsspannung abgeschaltet, der zwischen dem Wert, geladen. Es wird dann nur der Mikroprozessor zurüek-

bei dem die Speicherschaltung in den ersten Schallzu- gesetzt und gestartet.

stand geht, und dem Wert liegt, bei dem die Rücksetz- Bei der Rücksetzschaitung /?5nach F i g. 2 liegen zwi-

schaltung anspricht. ^r> sehen den Eingängen 2 und 3 zueinander parallel Rci-

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung henschaltungen aus Widerständen R3 und R 4 sowie

ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Aus- der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 72 und

führungsbeispiels. In der Zeichnung zeigt eines Widerstands R 5. Zwischen den Eingängen 2 und 4

F i g. 1 eine betriebsspannungsabhängige Steuer- liegt die Reihenschaltung aus einem Widerstand·/? 6, R 7

schaltung an einem Mikrocomputer, io und der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 73.

F i g. 2 eine Rücksetzschaltung der Steuerschaltung, Die Basis des Transistors 72 liegt zwischen den Wider-

F i g. 3 eine Abschaltstufe der Steuerschaltung, ständen R 6 und R 7. Die Basis des Transistors T3 liegt

F i g. 4 eine bistabile Speicherschaltung der Steuer- zwischen den Widerständen R 3 und R 4. Mit dem Kolschaltung und lektor des Transistors 72 ist der Eingang 5 verbunden.

Fig. 5 Spannungsdiagramme der Steuerschaltung. 15 Außerdem liegt er über einen Widerstand /?8 an der

Ein P-Kanal-MOS-Mikrocomputer MC weist insbe- Basis des Transistors 73.

sondere einen Mikroprozessor und einen Arbeitsspei- Die Abschaltstufe AS nach F ig. 3 weist zwischen den eher bzw. einen Schreib-/Lesespeicher auf. Der Mikro- Eingängen 2 und 4 eine Reihenschaltung, bestehend aus prozessor ist mit einem nicht näher dargestellten Oszil- der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 74, eilator zur internen Taktfrequenzerzeugung beschaltet. 20 nes Widerstandes R 9 und eines Widerstandes R 10 auf. An den Mikrocomputer MC sind eine Datenanzeigeein- Die Basis des Transistors 74 liegt zwischen der Zenerrichtung B, eine Dateneingabeeinrichtung E und eine diode Z und dem Widerstand R1. Parallel zum Wider-Schaltrelais-Ausgabeeinrichtung A angeschlossen. stand R 10 ist die Basis-Emitterstrecke eines Transistors

Der Mikrocomputer MC ist über eine Steuerschal- 75 geschaltet, dessen Kollektor am Eingang6 liegt,
tung 5 an ein Netzteil angeschlossen, das aus einem 25 Bei der Speicherschaltung FFnach Fig.4 liegen par-Gleichrichter G, einem Speicherkondensator C1 sowie allel zwischen den Eingängen 2 und 4 Reihenschaltuneiner Stabilisierungstufe //besteht. gen der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 76

An einem Eingang 1 des Mikrocomputers MC liegt und eines Widerstandes R 11 sowie der Emitter-Kollek-

die Frequenz (50 Hz) des den Gleichrichter G speisen- torstrecke eines Transistors 77 und eines Widerstands

den Netzes. Fällt das Netz aus, dann schaltet der Mikro- 30 R\2. Der Kollektor des Transistors 77 ist mit dem

computer MC über seinen Eingang 1 die Einrichtungen Eingang 7 und über einen Widerstand R 13 mit der Basis

A, B und £"ab (Lastabwurf). des Transistors 76 verbunden. Der Kollektor des Tran-

An einen Eingang 2 des Mikrocomputers MC ist das sistors 76 liegt über einen Widerstand R 14 an der Basis

Massepotential des Gleichrichters G angeschlossen. An des Transistors 77. Die Basis des Transistors 77 ist

einem Eingang 3 liegt unstabilisiert das negative Gleich- 35 über einen Widerstand R15 mit dem Eingang 2 verbun-

richterpotential. den. Parallel zum Widerstand R 15 liegt die Reihen-

Die Stabilisierungsstufe H weist in Reihenschaltung schaltung aus einem Widerstand R 16 und einer Diode

einen Widerstand R 1, eine Zenerdiode Z und einen Wi- D. An den Widerstand R16 und die Diode D ist ein

derstand R 2 auf. Dem Widerstand R 2 liegt die Basis- RC-G\\ed, bestehend aus einem Kondensator C2 und

Kollektorstrecke eines Transistors 7t parallel, dessen 40 einem Widerstand R 17, angeschlossen. An das RC-

Emitter einem Eingang 4 des Mikrocomputers MC eine Glied ist ein Signal SlVS gelegt, das von den Impulsen

in gewissen Grenzen stabilisierte Betriebsspannung Us des Oszillators des Mikroprozessors abgeleitet ist und

liefert. auftritt, sobald die Datenanzeigeeinrichtung B aktiviert

Die Steuerschaltung S weist eine Rücksetzschaltung ist (vgl. F i g. 5e).

RS, eine Abschaltstufe AS und eine bistabile Speicher- 45 In F i g. 5a ist ein beispielsweiser Verlauf der Beschaltung FF, nach Art eines Flip-Flops, auf. Der Aus- triebsspannung Us angegeben. Zum Zeitpunkt ίο wird gang der Rücksetzschaltung RS liegt an einem Reset- das Netzteil des Mikrocomputers MC eingeschaltet. Es eingang 5 des Mikrocomputers MC. Ein Signal an die- lädt sich dann der Kondensator C1 auf. Zum Zeitpunkt sem Eingang 5 bewirkt, daß der Programmablauf des f| ist eine Spannung U\ erreicht, bei der die Betriebs-Mikroprozessors mit Beginn des Signals auf Adresse 50 spannung UP an den Mikroprozessor gelegt wird (vgl. »0« zurückgesetzt und gestartet wird, daß während des F i g. 5c). Zum Zeitpunkt ti ist eine Spannung Ui erreicht, Resetsignals ÄESdas Programm abläuft und es mit En- bei der das Resetsignal RES (vgl. F i g. 5b) beginnt und de des Resetsignals /?£Sstoppt (vgl. F i g. 5b). den Mikroprozessor damit auf »0« setzt und startet. Da

Der Ausgang der Abschaltstufe AS liegt an einem in diesem Zeitpunkt die Speicherschaltung FF in ihrem

AusVEinschalteingang 6 des Mikrocomputers MC, über 55 ersten Schaltzustand (vgl. F i g. 5d) steht, wird auch der

den die Betriebsspannung Up des Mikroprozessors ge- Arbeitsspeicher geladen. Sobald dies zum Zeitpunkt Ϊ3

schaltet wird (vgl. F i g. 5c). geschehen ist, sind auch die Dateneingabeeinrichtung E

Der Ausgang der Speicherschaltung FF ist an einen und die Schaltrelaisausgabeeinrichtung A, sowie insbe-Eingang7des Mikrocomputers MC angeschlossen. Am sondere die Datenanzeigeeinrichtung B eingeschaltet. Eingang 7 steht ein dem ersten oder zweiten Schaltzu- 60 mit der die Impulse des internen Oszillators des MikroStand der Speicherschaltung FF entsprechendes Signal computers MC an die Speicherschaltung FFgelegt sind, WS (vgl. Fig. 5d) an. Der Mikrocomputer MC ist so wodurch diese in ihren zweiten Schaltzustand umschalausgelegt, daß er dann, wenn das Resetsignal RES am tet.

Eingang 5 anliegt und am Eingang 7 der erste Schaltzu- Der Mikrocomputer MC arbeitet nun vollständig. Bis

stand (»Low«-Pegel) ansteht, nicht nur den Mikropro- 65 zum Zeitpunkt {4 nimmt die Ladung des Kondensators

zessor zurücksetzt und startet, sondern auch den Ar- C1 zu.

beitsspeicher neu lädt. Tritt dagegen beim zweiten Zum Zeilpunkt ts tritt ein Netzausfall ein. Dadurch

Schaltzustand (»High«-Pegel) des Signals WS das Re- schaltet die Datenanzeigeeinrichtung B ab und Oszilla-

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torimpulse gelangen nicht mehr an die Speicherschaltung FF(vgl. F ig. 5e).

Infolge des Ausfalls zum Zeitpunkt /5 sinkt die Be triebsspannungUs. Bei einef Spannung Ui zum Zeitpunkt ie, die niedriger als die Spannung U₂ ist, endet das Resetsignal RES (vgl. F i g. 5b) und stoppt den Mikroprozessor. Bei der im Zeitpunkt fy auf Ui gesunkenen Spannung wird der Mikroprozessor von seiner Betriebsspannung Up getrennt (vgl. Fig.5c). Durch diese Reduzierung des: Stromverbrauchs flacht sich die Entladung des Kondensators C1 ab, so daß die Spannungsabnahme nicht der Linie L, sondern der Linie L' folgt. Wie F i g. 5a zu entnehmen, ist damit eine Verlängerung der Überbrückung der aus dem Kondensator Cl zu überbrückenden Netzausfällzeit verbunden. " - Zum Zeitpunkt fs schaltet das Netz wieder ein. Zu diesem Zeitpunkt ist der für den Arbeitsspeicher notwendige Minimalwert Ua der Betriebsspannung i//»noch. nicht unterschritten. Dementsprechend ist die Speicherschaltung FF nicht auf ihren ersten Schaltzustand zurückgesetzt (vgl. F i g. 5d). Ab dem Zeitpunkt f« steigt die Betriebsspannung Us an. Zum Zeitpunkt h, wenn die Spannung U\ erreicht ist, schaltet die Abschaltstufe AS die Versorgungsspannung Up (vgl. Fi g. 5c) für den Mikroprozessor ein. Zum "folgenden Zeitpunkt im wird dann der Mikroprozessor zurückgesetzt und gestartet. Die Oszillatorsignale werden anschließend-dann an die Speicherschaltung FFgegeben.( vgl. F i g. 5e).

Zum Zeitpunkt in ist dann wieder der gleiche Schaltzustand wiebei u erreicht.

Zum Zeitpunkt t\i fällt das Netz erneut aus. Zu den Zeitpunkten in und tu finden dann die gleichen Vorgänge wie bei den Zeitpunkten t_b und ti beschrieben statt.

Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten ii4 und f|₅ ist länger als die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten h und fg. Am Zeitpunkt t\$ sinkt die Spannung Us auf eine Spannung ab, die kleiner als die Spannung Ua ist. Diese Spannung genügt .nicht, um die Daten des Arbeitsspeichers gesichert zu halten.

Im Zeitpunkt in, setzt das Netz wieder ein. Zwischen dem Zeitpunkt /15 und t\b hat die Speicherschaltung FF in ihren ersten Schaltzustand zurückgeschaltet (vgl. F i g. 5d). Mit der Netzspannung wird der Kondensator Cl wieder aufgeladen. Im Zeitpunkt /17 legt die Abschaltstufe AS die Betriebsspannung Up an den Mikroprozessor. Im Anschluß an den Zeitpunkt t\», bei dem die Spannung L/2 erreicht ist, wird der Mikroprozessor zurückgesetzt und gestartet. Außerdem wird der Arbeitsspeichergeladen, wie dies für den Zeitpunkt 6 bzw. i₃ bereits beschrieben ist. ■ ■

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

' 33 Ol 603 1 : 2 fall die Peripheriegeräte abgeschaltet (Lastabwurf). Patentansprüche: Dies verlängert die mit dem Speicherkondensator über brückbare Netzausfallzeit.

1. Betriebsspannüngsabhängige Steuerschaltung Es sind in P-Kanal-MOS-Technik aufgebaute Mikrofür einen Mikrocomputer (MC) mit einem Mikro- 5 computer marktbekannt, bei denen sich die Betriebsprozessor und einem Arbeitsspeicher, mit einer spannung des Mikroprozessors unabhängig von der den Rücksetzschaltung (RS), die ein Resetsignal (RES) Arbeitsspeicher speisenden Betriebsspannung abschalerzeugt, das den Mikroprozessor bei ausreichend ten laßt. Würde bei Netzausfall die Betriebsspannung hoch werdender Betriebsspannung (U₂) rücksetzt des Mikroprozessors abgeschaltet, dann stünde zwar und startet und ihn bei zu niedrig werdender Be- io die Energie des Speicherkondensators im wesentlichen triebsspannung (i/3) stoppt, dadurchgekenn- allein für die Aufrechterhaltung der Ladung des Arzeichnet, daß eine bistabile-Speicherschaltung beitsspeichers zur Verfugung. Jedoch müßte der Mikro- (FF) vorgesehen ist, deren Ausgangssignal (WS) bei prozessor nach jedem — auch kurzen — Netzausfall einer für den Betrieb des Arbeitsspeichers zu nicdri- neuerlich zurückgesetzt und gestartet werden. Außergen Betriebsspanriung (t/4) in einen ersten Schaltzu- 15 dem wäre bei einem lang dauernden Netzausfall, bei stand geht, daß während des ersten Schaltzustandes dem die am Arbeitsspeicher anliegende Betriebsspanein Auftreten des^Resetsignals (RES)zu einer lnitia- nung unter einen Minimalwert sinkt, mit Undefinierten lisierung des Arbeitsspeichers führt und daß ein Daten im Arbeitsspeicher zu rechnen. Dies durch eine zweiter Schaltzustand des Ausgangssignals (WS)der Initialisierung des Arbeitsspeichers nach jedem Netz-Speicherschaltung (FF) nach dem Start des Mikro- 20 ausfall zu vermeiden, würde den mit der Überbrückung

. Prozessors geschaltet wird, wobei während des von Netzausfallzeiten erstrebten Erfolg praktisch auf-

zweiten Schaltzustandes ein Auftreten des Resetsi- heben.

gnals (RES) nur den Mikroprozessor zurücksetzt Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung der ein-

und startet. gangs genannten Art vorzuschlagen, mit der lange

2. Steuerschaltung nach Anspruch !,dadurch ge- 25 Netzausfall-Oberbrückungszeiten für den Arbeitsspeikennzeichnet, daß die Speicherschaltung (FF) erst eher erreicht werden und überflüssige Initialisierungen dann vom ersten in den zweiten Schaltzustand ge- des Arbeitsspeicher vermieden werden.

schaltet wird, wenn die Initialisierung des Arbeits- Erfindungsgemäß wird obige Aufgabe bei einer Steu-

speichers beendet ist. ^ erschaltung der eingangs genannten Art durch die im

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei 30 Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gebei Netzausfall eine Abschaltung der Peripherie des löst.

Mikrocomputers (MC) erfolgt, dadurch gekenn- Der Betriebsspannungsbereich, in dem die Daten des

zeichnet, daß der zweite Schaltzustand mit dem Ein- Arbeitsspeichers noch gesichert sind, ist größer als der

schaltender DätenanzeigeeinrichtungYß)geschaltet Betriebsspannungsbereich, in dem der Mikroprozessor wird, indem Impulse eines internen Oszillators des 35 arbeiten kann. Durch die Erfindung ist erreicht, daß bei

Mikrocomputers (MC). an einen Eingang 5„._v der einer Betriebsspannungsabnahme infolge Netzausfalls

Speicherschaltung (FF)gelegt sind. zunächst der Mikroprozessor stoppt, der Arbeitsspei-

4. Steuerschaltung nach einem der vorhergehen- eher jedoch von der Betriebsspannung noch gehalten den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bleibt.

Mikroprozessor bei einem Wert (U\) der Betriebs- 40 Sinkt die Betriebsspannung nicht bis auf einen Wert, spannung (Us) abgeschaltet wird, der zwischen dem der nach der Spezifikation des Arbeitsspeichers· die Da-Wert ((/4), bei dem die Speicherschaltung (FF) in tensicherheit nicht mehr gewährleistet, dann sind bei ihren ersten Schaltzustand geht und dem Wert (Ui, dem im Zuge des folgenden Betriebsspannungsanstiegs Ui) liegt, bei dem die Rücksetzschaltung (RS) an- auftretenden Resetsignal die Daten des Arbeitsspeispricht. 45 chers noch gesichert, so daß sich seine Initialisierung

(Neuladung) übrigt und auch nicht erfolgt. Damit ist

" - - erreicht, daß der Mikrocomputer seinen Betrieb auch

nach einer längeren Netzausfallzeit schnell wieder aufnimmt.

Die Erfindung betrifft eine betriebsspannungsabhän- so Erst wenn gegebenenfalls eine so niedrige Betriebsgige Steuerschaltung für einen Mikrocomputer mit ei- spannung erreicht wird, daß die Datensicherheit des Arnern Mikroprozessor und einem Arbeitsspeicher, mit beitsspeichers nicht mehr gewährleistet ist, wird das Ereiner Rücksetzschaltung, die ein Resetsignal erzeugt, reichen dieser niedrigen Betriebsspannung von der das den Mikroprozessor bei ausreichend hoch werden- Speicherschaltung registriert. Bei später ansteigender der Betriebsspannung rücksetzt und startet und ihn bei 55 Betriebsspannung wird in diesem Fall beim Auftreten zu niedrig werdender Betriebsspannung stoppt. des Resetsignals der Arbeitsspeicher neu geladen, so

, Eine derartige Steuerschaltung ist in der DE-PS daß für den folgenden Betrieb des Mikrocomputers die 03 489 beschrieben. Dort soll die Rücksetzschaltung .- nötige Datensicherheit gewährleistet ist. nach einem Einbruch der Betriebsspannung den Mikro- In Ausgestaltung der Erfindung wird die Speicherprozessor erst starten, wenn mit Sicherheit ein betriebs- bo schaltung erst dann vom ersten in den zweiten Schaltzugeeigneter Spannüngszustand erreicht ist. stand geschaltet, wenn die Initialisierung des Arbeits-Die Betriebsspannung von Mikrocomputern ist hau- Speichers beendet ist. Damit ist erreicht, daß während fig aus dem elektrischen Netz abgeleitet. Um einen Aus- der Initialisierung auftretende Spannungseinbrüche fall des elektrischen Netzes für einige Zeit überbrücken nicht dazu führen können,' daß der zweite Schaltzustand, zu können, ist ein Speicherkondensator vorgesehen. Je 65 der ein Zeichen für definiert gesicherte Daten im Arnach dessen Kapazität und dem Laststrom lassen sich beitsspeicher ist; geschaltet wird, bevorder Arbeitsspeigewisse Netzausfallzeiten auffangen. ." eher tatsächlich mit den richtigen Daten geladen ist. Bei bekannten Mikrocomputern werden bei Netzaus- Zur Verlängerung der Netzausfall-Überbrückungs-