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Instrument für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Instrument für Kra'tfahrzeuge gemäß
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Im Interesse der Typenverminderung und damit der Vereinfachung der
Lagerhaltung werden zur Zeit Instrumente dieser Art entwickelt, bei denen in dem
Programmspeicher eines Mikrorechners mehrere Programme zur unterschiedlichen Lösungen
vergleichbarer Probleme abgespeichert sind, von denen im praktischen Betrieb später
nur eines benutzt wird. Universelle Instrumente sollen beispielsweise in der Lage
sein, aus den entsprechenden Eingangsinformationen bezüglich der zurückgelegten
Wegstrecke und der dazu benötigten Zeit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einmal
in Kilometer pro Stunde und ein anderes Mal in Meile pro Stunde zu errechnen. Entsprechendes
gilt beispielsweise auch für den zu errechnenden Kraftstoffverbrauch, der einmal
in Liter und das andere Mal in Gallonen angezeigt werden soll.
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Darüberhinaus gibt es eine Reihe von kraftfahrzeugspezifiscller Daten,
die bei der Berechnung berücksichtigt werden müssen.
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Beispielsweise werden Kennlinienfelder bei der Berechnung benutzt,
die abhängig sind von dem verwendeten Sensor, der den Meßwert liefert. Außerdem
geht in manche Berechnungen die Zahl der Motorzylinder ein und es muß berücksichtigt
werden, ob es sich um einen Dieselmotor oder einen Benzinmotor handelt.
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Die Einspeicherung dieser unterschiedlichen Daten, Kennlinien und/oder
Programmabläufe für alle denkbaren Fahrzeugvarianten, die mit einem ansonsten baugleichen
Instrument ausgerüstet werden sollen, erfordert einen hohen Speicherbedarf, der
jedenfalls bei gängigen Mikrorechnern oft nicht zur Verfügung steht.
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Es sind dann zusätzliche Speicherbausteine erforderlich, die das Instrument
verteuern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Instrument für Kraftfahrzeuge
so auszugestalten, daß es ohne großen Aufwand universell für viele Fahrzeugvarianten
einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß es nicht notwendig
ist, daß man diese fahrzeugspezifischen Daten bzw.
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Unterprogrammabschnitte wie das Hauptprogramm in einem maskenprogrammierten
Speicher ablegt. Ausgehend von dieser Überlegung wird daher vorgeschlagen, daß diese
fahrzeugspezifischen Daten oder Unterprogrammabschnitte in einen nichtflüchtigen
Schreib-Lese-Speicher mittels einer geeigneten Programmiereinrichtung individuell
eingeschrieben werden. Damit kann die Anzahl der erforderlichen Speicherplätze wesentlich
reduziert werden,denn beim fertigen Instrument sind nur die für einen Typ spezifischen
Daten in einem bestimmten Speicherbereich vorhanden. Damit nun der Aufwand für die
Programmiereinrichtung nicht übermäßig groß wird, ist gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung vorgesehen, daß der Mikrorechner selbst im Rahmen eines bestimmten
Programmabschnittes die zur Übertragung der Daten von der Programmiereinrichtung
in den nichtflüchtigen Specher erforderlichen Steuersignale auslöst. Für diesen
Programmabschnitt sind zwar zusätzliche Speicherplätze erforderlich, deren Anzahl
ist aber im Vergleich zu der Anzahl der Speicherplätze gering, die rnan benötigt,
wenn man bei einer Ausführung die Daten aller möglichen Fahrzeugvarianten speichern
würde.
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Bei den heute in der Entwicklung befindlichen Instrumenten der fraglichen
Art werden die elektronischen Bausteine, d.h. also der Mikrorechner, der Programmspeicher,
der nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher, Treiberstufen, Analog-Digital-Wandler
und Schaltstufen zur Pegelanpassung unmittelbar auf den Glasplatten einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung
festgelegt, um störanfällige Leitungs- und Steckverbindungen zwischen diesen Bausteinen
möglichst zu vermeiden. Bei einer solchen Instrumentenbaueinheit sind dann neben
einigen Steuerleitungen nur noch die Eingänge von außen zugänglich, denen die Eingangssignale
von irgendwelchen Meßwertgebern zugeführt werden. Damit nun nicht durch die erfindungsgemäße
Weiterbildung des Instrumentes
eine allzu hohe Anzahl von zusätzlichen,
außen zugänglichen Leitungen erforderlich werden, ist eine Weiterbildung gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 2 vorgesehen. Diese Weiterbildung eruht auf der Überlegung,
daß man ohne großen Aufwand das AdlFssregister der Programmiereinrichtung zuordnen
kann, und darnit nur eine Leitung vom Mikrorechner zu der Prograrnmiereinrichtultr
zur Weiterschaltung dieses Adressregisters benötigt. Die Adresse für die aus einem
Festwertspeicher der Programlniereillrichtung auszulesenden Daten wird also in der
Programmiereinrichtung selbst erzeugt, die Weiterschaltung der Adressen erfolgt
jedoch aufgrund von Impulsen, die der Mikrorechner liegt fert. Der Mikrorechner
muß also nicht auf parallelen Ausgängen die Adressen für die in dem Festwertspeicher
der Programmiereinrichtung zur Verfügung stehenden Daten an parallelen Ausgängen
liefern.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Adres<-register
ein Zähler, der von Taktimpulsen am Ausgang des Mikrorechners weitergeschaltet wird.
Denkbar ist jedoch auch emle Ausführung bei der das Adressregister als Schieberegister
ausgebildet ist und der Mikrorechner selbst die anzuwählenden Adressen seriell an
einen Ausgang liefert.
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Die aus dem Festwertspeicher der Programmiereinrichtung in den nichtflüchtigen
Speicher einzuschreibenden Daten können parallel oder auch seriell übernommen werden.
Insbesonders bei der erstgenannten Alternative wird man die Daten parallel den Eingängen
zuführen, die auch zum Erfassen der den Meßwerten entsprechenden Eingangsignale
dienen. Zusätzliche Datenleitungen die für Übernahme der kraftfahrzeugspezifischen
Daten aus dem Festwertspeicher sind dann nicht erforderlich.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Dabei zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführung mit
einer
parallelen Datenübertragung und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer seriellen
Datenübertragung.
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Ein Kraftfahrzeuginstrument 10 hat eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung
11 zur Darstellung verschiedener Meßwerte. Auf eincr Glasplatte dieser Flüssigkristallzelle
sind die elektrischen Bausteine zum Errechnen der Meßwerte aus bestimmten Eingangssignalen
festgelegt. Von diesen Bausteinen sind in Fig. 1 nur der eigentliche Mikrorechner
12, ein meist maskenprogrammiefter Programmspeicher 13 und ein nichtflüchtiger Schreib-Lese-Speicher
14 dargestellt. Natürlich werden darüber hinaus Treit)erstuien zur Ansteuerung der
einzelnen Segmente der Anzeigeeinrichtung 11, Analog-Digital-Wandler zur Erfassung
analoger Meßwerte und weitere Interface-Schaltstufen benötigt, die nur aus Gründen
einer besseren Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Alle diese
Bausteine sind über auf die Glasplatte aufgebrachte Leiterbahnen in geeigneter Weise
miteinander verkoppelt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht Eingänge
20 bis 27 von außen zugänglich. Diesen Eingängen werden normalerweise die bestimmten
Meßgrößen entsprechenden Eingangssignale zugeführt und im vorliegenden Fall wird
davon ausgegangen, daß es sich dabei um digitale Signale Iandelt. Beispielsweise
könnte über diese Eingänge überwacht werden, ob ein Fahrtrichtungsblinklicht, Abblendlicht,
Fernlicht, Nebel- oder Nebelschlußlicht eingeschaltet ist. Weiteren in der Zeichnung
nicht dargestellten Eingängen werden analoge Signale etwa von einem Tankinhaltsanzeiger
zugeführt.
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Die an diesen Eingängen anliegenden Signale können von dem Mikrorechner
12 verarbeitet werden, der dann Ausgangssignale zur Ansteuerung bestimmter Segmente
der Anzeigeeinrichtung auslöst. Die Daten an diesen Eingängen können aber von dem
Mikrorechner 12 auch in einem bestimmten Speicherbereich des nichtflüchtigen Speichers
14 eingeschrieben werden.
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Außerdem sind neben den Anschlüssen für die Spannungsverser'ung 28
und 29 noch zwei Ausgänge 30 und 31 außen zugänglich, als denen ein Rücksetzimpuls
bzw. ein Taktimpuls abgreifbar ist.
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Mit 32 ist schließlich ein Eingang bezeichnet, dem Signale zuführbar
sind, die die Betriebsart des Systems bestimmen.
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Eine insgesamt mit 40 bezeichnete Programmiereinrichtung enthält einen
Treiber 41, einen Festwertspeicher 42 sowie einen Zähler 43. Die Daten am Ausgang
des Festwertspeichers 42 werden über den Treiber 41 parallel den Eingängen 20 bis
27 zugeführt. Der Rücksetzeingang des Zählers 43 ist mit dem Ausgang 30 und der
Takteingang des Zählers 43 ist mit dem Ausgang 31 verbunden Am Eingang 32 soll Masse
anliegen, wenn die Programmiereinrichtung über einen geeigneten Stecker mit dem
Instrument verbunden wird.
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In dem Festwertspeicher 42 sind alle für eine bestimmte Fahrzeugvariante
notwendigen Daten, also Kennlinienfelder für bestimmte Sensoren oder den Benzinverbrauch,
Teilungsfaktoren für einen Drehzahlgeber, die Zylinderzahl usw. gespeichert.
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Beim Anlegen der Versorgungsspannung über den Schalter 44 durchläuft
der Mikrorechner 12 eine Initialisierungsphase und stellt fest, daß am Eingang 32
Masse liegt. Daraufhin wird ein bestimmter Programmabschnitt zur Datenspeicherung
durchgeführt. Zunächst wird durch einen Impuls am Ausgang 30 der Zähler 43 zurückgesetzt.
Der Zählerstand bestimmt die Adresse des Festwertspeichers 42, die ausgelesen und
in den nichtflüchtigen Speicher 14 eingeschrieben werden soll. Wenn dieser Vorgang
abgeschlossen ist, löst der Mikrorechner am Ausgang 31 einen Taktimpuls aus, der
den Zählerstand erhöht. Folglich werden nun andere Daten in dem Festwertspeicher
12 angewählt und diese Daten in den nichtflüchtigen Speicher 14 übernommen. Auf
diese Weise werden also fortlaufend alle Daten aus dem Festwertspeicher in einen
bestimmten Speicherbereich des nichtflüchtigen Speichers 14 überschrieben. Nach
Abschluß dieses Programmiervorganges wird durch einen Impuls am Ausgang 30 der Zähler
43 wieder zurückgesetzt. Am Ende des Programmabschnittes wird eine
Priifroutine
durchgeführt, die alle Daten in dem nichtflüchtigen Speicher 14 mit den Daten im
Festwertspeicher 42 vergleicht und bei ordnungsgemäßer Übernahme auf der Anzeigeeinrichtung
11 ein bestimmtes Signal auslöst.
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Wesentlich ist, daß der als Adressregister wirkende Zähler 43 der
Programmiereinrichtung 40 zugeordnet ist, so daß eine parallele Adressenübertragung
zwischen dem Instrument 10 und der Programmiereinrichtung 40 nicht erforderlich
ist. Wichtig ist außerdem, daß die Daten unmittelbar über die Eingänge dem Instrument
und damit schließlich dem nichtflüchtigen Speicher 14 zugeführt werden, die ohnehin
als Eingänge für die Meßwertsignale vorhanden sind. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
des Instruments werden also gegenüber bekannten Ausführungen nur die Anschlüsse
30,31 und 32 zusätzlich benötigt, wobei aber hinzugefügt werden muß, daß diese Anschlüsse
außerdem zu Test- bzw. Diagnosezwecken verwendet werden könnten, so daß ein zusätzlicher
Aufwand überhaupt nicht entsteht. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 arbeitet im
Prinzip in gleicher Weise, doch werden nun die Daten aus dem Festwertspeicher 42
seriell übertragen. Dazu ist ein Schieberegister 50 vorgesehen, dem die Daten aus
dem Festwertspeicher 42 parallel zugeführt werden. Durch ein Signal am Anschluß
51 werden diese Daten in die Speicherzelle des Schieberegisters übernommen und durch
Taktimpulse am Anschluß 52 seriell dem Eingang 27 am Instrument 10 zugeführt. Außerdem
ist bei dieser Ausführungsform das Adressregister als Seriell-Parallelwandler ausgebildet
und beinhaltet ebenfalls ein Schieberegister 53. Dem Ausgang 54 wird eine bestimmte
Adresse in serieller Form zugeführt. Die Daten werden in die Speicherzellen dieses
Schieberegisters durch Taktimpulse auf der Taktleitung 55 eingeschrieben und stehen
schließlich parallel am Festwertspeicher 42 an.
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Außerdem ist in Fig. 2 noch angedeutet, daß man über Schalter 60,61
einen bestimmten Adressbereich des Festwertspeichers 42
manuell
voreinstellen kann. Bei dieser Ausführung ist daran gedacht, daß der Festwertspeicher
42 die Daten und Kennlinielfelder für alle Fahrzeugvarianten enthält. Durch entsprechende
Betätigung der Schalter 60 und 61 wird dann derjenige Adressbereich9 beispielsweise
0 bis 255 bzw. 256 bis 511 ausgewählt, dessen Daten in den nichtflüchtigen Speicher
für einen speziellen Fahrzeugtyp, für den das Instrument vorgesehen ist, übernommen
werden soll. Nach Abschluß dieses Programmiervorgailges wird die Programmiereinrichtung
40 entfernt und das Instrument in üblicher Weise mit den einzelnen Sensoren verbunden.
Am Steuereingang 32 soll das Pluspotential anliegen, so daß der Mikrorechner 12
bei der Initialisierungsphase nach Einschalten der Betriebsspannung feststellt,
daß nunmehr das im Programmspeicher 13 gespeicherte Programm durchgeführt werden
soll.
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Bei der Durchführung dieses Programmes werden die einzelnen in den
nichtflüchtigen Speicher 14 eingespeicherten kraftfahrzeugspezifischen Daten in
geeigneter Weise abgerufen und bearbeitet.
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In den nichtflüchtigen Speicher 14 werden unter bestimmten Adressen
während des Betriebes Daten, beispielsweise der Kilometerstand abgespeichert. Dieser
Kilometerstand könnte bei Bedarf geändert werden, wenn man die entsprechenden Speicherzellen
anwählt und dann über entsprechend voreingestellte Schalter an die Eingänge 20 bis
27 bestimmte Signale anlegt, die dann bei Durchlauf des bei der erfindung gemäßen
Ausführung vorgesehenen besonderen Programmabschnittes in den nichtflüchtigen Speicher
übernommen werden.
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Das Instrument ist universell verwendbar, denn es wird dem Kraftfahrzeughersteller
ohne kraftfahrzeugspezifische Daten in dem nichtflüchtigen Speicher 14 geliefert.
Der Kraftfahrzeughersteller hat eine Programmiereinrichtung mit einem oder mehreren
entsprechend vorprogrammierten Festwertspeichern, so daß er in der Lage ist, die
kraftfahrzeugspezifischen Daten nach dem Einbau des Instrumentes 10 in ein bestimmtes
Fahrzeug individuell in den nichtflüchtigen Speicher einzuschreiben
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