DE3516987A1 - Schaltungsanordnung fuer ein eingangs- und ausgangs-multiplexbetrieb einer einen mikrorechner aufweisenden elektronischen steuervorrichtung - Google Patents
Schaltungsanordnung fuer ein eingangs- und ausgangs-multiplexbetrieb einer einen mikrorechner aufweisenden elektronischen steuervorrichtungInfo
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Description
— ο—
Schaltungsanordnung für den Eingangs- und Ausqangs-Multiplexbetrieb einer einen Mikrorechner aufweisenden elektronischen Steuervorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine elektronische Schaltungsanordnung für den Multiplexbetrieb,
welche für ein einen Mikrorechner aufweisendes Programmsteuergerät bestimmt ist, ist aus der
FR-PS- 2 340 649 bekannt. Diese Schaltungsanordnung weist eine Schalter-Matrix auf, die einerseits an drei
Eingänge des Mikrorechners und andererseits an zwei Ausgänge dieses Mikrorechners angeschlossen ist, wobei
die Ausgänge ausserdem an eine aus Segmenten bestehende Digitalanzeige angeschlossen sind; die Segmente der
Digitalanzeige sind mit einer entsprechenden Zahl von Ausgängen des Mikrorechners verbunden.
Bei bestimmten Anwendungen, insbesondere in elektronischen Steuervorrichtungen für Haushalts-Elektrogeräte
wie Waschmaschinen oder Geschirrspülmaschinen, bei denen eine Steuerung oder Regelung als Funktion von
Messwerten durchgeführt wird, ist es erforderlich, diese Messwerte in analoger Form zu erfassen und sie in
digitale Daten umzuformen, welche durch den Mikrorechner verarbeitet werden können. Es ist möglich, das
Erfassen der Daten mit Hilfe einer zusätzlichen Spezialschaltung durchzuführen, welche einen Analog-Digital-Wandler
aufweist. Eine derartige Schaltung ist jedoch verhältnismässig komplex und kostspielig,
was einen Hauptnachteil bei ihrer möglichen Verwendung in Haushalts-Elektrogeräten darstellt, welche in
grosser Stückzahl abgesetzt werden sollen und daher als
Massenartikel betrachtet werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 beschriebenen Art zu schaffen, welche, zusätzlich zu einem Multiplexbetrieb, mit äusserst
einfachem Aufwand die eingegebenen Analogdaten erfasst und daher preiswert in grossen Stückzahlen herstellbar
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Funktion des Erfassens der Daten wird also auf einfachste Weise mit Hilfe eines Komparators, das heisst
eines einfachen Differentialverstärkers, und eines
Tiefpassfilters verwirklicht, welcher einfach aus einem
Widerstand und einem Kondensator aufgebaut sein kann. Eine solche Massnahme ist an sich bekannt
(MICROPROCESSORS 8, MICROSYSTEMS Vol. 5, Nr. 5. Juni
1981, Seiten 193-198), jedoch wird ihre Anwendung ausschliesslich für den Aufbau einer Messanordnung zum
Messen einer einzigen Analoggrösse, nämlich einer Temperatur, vorgeschlagen.
Zweckmässige Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung und
Figur 2 das zugehörige Programmschema.
Die Anordnung weist im wesentlichen einen Mikrorechner M auf, bei dem es sich beispielsweise um den Mikrorechner
7528 von NEC handelt. Dieser Mikrorechner weist in seiner inneren Struktur einen Zeit- oder Ereigniszähler
Tim und ein Unterbrechungsystem auf, welches durch diesen Zähler Tim gesteuert wird. Die Gesamtheit der η
Ausgänge Ss des Mikrorechners M ist an eine Ausgangsmatrix A angeschlossen, die beispielsweise durch ein
System von m χ η Leuchtdioden oder Fluoreszenz-Segmenten
einer Vielfach-Segmentanzeige gebildet wird, welche
eine digitale oder alphanumerische Anzeige darstellt. Die Gesamtheit der m Ausgänge Sd des Mikrorechners M
ist ebenfalls an die Ausgangsmatrix A sowie an eine Eingangsmatrix Clav angeschlossen, die beispielsweise
durch ein System von m χ i Schaltern in Form von Tasten
gebildet ist. Die Gesamtheit der i Eingänge Ec des Mikrorechners M ist ebenfalls an die Eingangsmatrix
Clav angeschlossen. Die Ausgänge Ss, Sd und der Eingang Ec arbeiten im Eingangs- und Ausgangs-Multiplexbetrieb.
Ein Ausgang Tt des Mikromotors M ist ausserdem an ein
Tiefpassfilter angeschlossen, das aus einem Widerstand
R und aus einem Kondensator C besteht und dessen Ausgang mit dem negativen Eingang eines Kamparators Cp
verbunden ist; am positiven Eingang dieses Komparators liegt eine Analogspannung E, die in digitale Signale
umgewandelt werden soll.
Der Ausgang des Komparators Cp ist an einen Eingang In des Mikrorechners M angeschlossen. Die Analog-Digi-
tal-Umwandlung der Spannung E wird vom Mikrorechner M
mittels des Tiefpassfilters RC und des !Comparators Cp
durchgeführt, wie es nachstehend näher beschrieben wird.
Figur 2 zeigt das Programmschema des Mikrorechners M1
wobei die Operationen in abgekürzter Form angegeben sind. Die Abkürzungen haben die folgende Bedeutung:
VaI = Ergebnis der Umwandlung
pt = Multiplex-Zähler
Cpt = Zähler der ansteigenden Impulsflanke
F = durch pt indizierte Variable, welche einen unter
den m Ausgängen Sd ansteuert
H = durch pt indizierte Variable, die die η
H = durch pt indizierte Variable, die die η
Ausgänge Ss ansteuert
G = durch pt indizierte Variable, die die Werte der
G = durch pt indizierte Variable, die die Werte der
i Eingänge EC empfängt.
Bei jeder Unterbrechung, das heisst wenn der Zähler Tim einen programmierten Wert erreicht, wird der Ausgang Tt
komplementiert.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, wird der Wert der Variablen VaI auf der abfallenden Impulsflanke des Signals am
Ausgang Tt (Zustand 0) auf den Zähler Tim gegeben, was durch das Symbol Val-»Tim dargestellt ist. Der Wert des
Multiplex-Zählers pt wird um eine Einheit erhöht (pt = pt + 1). Wenn dieser Wert den Wert m erreicht, das
heisst die Anzahl der Ausgänge Sd des Mikrorechners, dann wird der Multiplex-Zähler pt auf Null rückgestellt
(ja pt=0). In allen diesen Fällen sind die η Ausgänge Ss des Mikrorechners auf Null gestellt (Ss = 0),
während die m Ausgänge Sd den durch pt indizierten Wert
F annehmen (Sd = F (pt)). das heisst den Wert der Variablen. welche einen unter den m Ausgängen Sd ansteuert.
Was die Ausgänge Ss anbelangt, so nehmen sie den durch pt indizierten Wert H an (Ss = H (pt)), das
heisst den Wert der Variablen, die die Werte der Eingänge Ec empfängt, welche mittels der Eingangsmatrize
Clav eingeführt worden sind. Der Wert der Eingänge Ec
wird in der durch den Multiplex-Zähler pt indizierten Variablen G gespeichert (6(pt) = Ec).
Die ansteigende Impulsflanke des Signals am Ausgang Tt (Zustand 1) wird zur Erfassung und
Analog-Digital-Umwandlung benutzt. Wenn diese Impulsflanke ansteigend ist, dann wird der Wert der
Variablen VaI1 welche das Ergebnis der Umwandlung,
komplementiert auf 1 (VaI). darstellt, im Zähler Tim
gezählt (Val-»Tim) . Der Wert des Zählers Cpt für die
ansteigenden Impulsflanken wird dann um eine Einheit vergrössert (Cpt = Cpt + 1). Wenn der Wert des Zählers
Cpt den Wert k erreicht (Cpt = k), dann wird dieser Zähler Cpt auf Null rückgestellt (Cpt = 0). k ist eine
ganze Zahl derart, dass k χ T>R κ C, wobei T die Zeit
bedeutet, welche zwei aufeinanderfolgende ansteigende
Impulsflanken des Signals vom Ausgang Tt trennt. In diesem Falle wird die Variable VaI, wenn der Eingang In
den logischen Wert 1 hat, um eine Einheit verringert
(VaI = VaI - 1). Wenn der Eingang In den Wert 0 hat,
wird die Variable VaI um eine Einheit erhöht (VaI = VaI
+ 1 ) .
Wie bereits weiter oben erwähnt, führen die Ausgänge
Ss, Sd und der Eingang Ec die Funktionen des Eingangsund
des Ausgangs- Multiplexbetriebs aus , wobei der Schrittwechsel des Multiplexbetriebs durch Unter-
brechung erfolgt. Gleichzeitig stellt der Zähler Tim, welcher den Ausgang Tt ansteuert, zusammen mit dem
Tiefpassfilter RC einen Digital-Analog-Wandler dar,
dessen Funktion in einer Pulsbreiten-Modulation der am Ausgang Tt anwesenden Impulse besteht, so dass auf
diese Weise mit Hilfe des Komparators Cp ein Analog-Digital-Wandler vom Folger-Typ zur Umwandlung
der Analogspannung E und zur Eingabe der digitalen Daten in den Mikrorechner realisiert wird.
Der Mikrorechner M1 das Tiefpassfilter RC und der
Komparator Cp stellen ein System in Form einer Schleife dar, in welchem die RC-Schaltung eine gewisse Verzögerung
einführt, welche die Stabilität dieses Systems in Frage stellen könnte; jedoch erlaubt es die
zeitliche Verzögerung kxT, welche durch den Zähler Cpt der ansteigenden Impulsflanken vor der Einstellung des
Wertes von VaI erzeugt wird, die Stabilität des Systems zu gewährleisten. Das Resultat der Umwandlung VaI wird
durch die auf den Eingang In übertragene Information in den Mikrorechner eingegeben und kann durch diesen in
beliebiger gewünschter und programmierter Weise verwertet werden.
Es ist selbstverständlich möglich, die steigenden und
fallenden Impulsflanken der Signale am Ausgang Tt umzukehren. Auch können die Zählerstände des Zählers
Cpt und des Multiplex-Zählers pt um Schritte mit dem Wert 1 oder mit jedem anderen, von Null verschiedenen
Wert erhöht oder erniedrigt werden.
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung für den Eingangs- und Ausgangs-Multiplexbetrieb
einer elektronischen Steuervorrichtung, mit einem Mikrorechner (M)1 einer Eingangsmatrix (Clav), an welche die Eingänge (Ec) und bestimmte
Ausgänge (Sd) des Mikrorechners (M) angeschlossen sind, und einer Ausgangsmatrix (A), an welche
einerseits die mit der Eingangsmatrix (Clav) verbundenen Ausgänge (Sd) des Mikrorechners und andererseits
andere Ausgänge (Ss) des Mikrorechners angeschlossen sind, wobei diese Schaltungsanordnung dazu eingerichtet
ist, durch ein Steuerprogramm gesteuert zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass ausserdem ein Komparator
(Cp) vorgesehen ist, dessen einer Eingang dazu bestimmt ist, eine Analogspannung (E) zu erhalten, dessen
anderer Eingang über einen Tiefpassfilter (RC) an einen
Ausgang (Tt) des Mikrorechners (M) und dessen Ausgang an einen Eingang (In) des Mikrorechners (M)
angeschlossen ist, dass der Mikrorechner (M) einen Zeitzähler (Tim) und ein Unterbrechungssystem aufweist,
welches durch diesen Zeitzähler (Tim) steuerbar ist, dass das Steuerprogramm ein in der inneren Struktur des
Mikrorechners vorgesehenes Unterbrechungsprogramm ist, welches dazu eingerichtet ist, einerseits die Breite
des Impulses zu modulieren, welcher an dem mit dem Tiefpassfilter (RC) verbundenen Ausgang (Tt) des
Mikrorechners (M) vorhanden ist, und andererseits den Eingangs- und Ausgangs-Multiplexbetrieb durchzuführen,
und dass der Zeitzähler (Tim), welcher den letzterwähnten Ausgang (Tt) des Mikrorechners (M) steuert,
mit dem Tiefpassfilter (RC) vermittels des erwähnten
Unterbrechungsprogramms einen Digital-Analog-Wandler
darstellt, welcher in Verbindung mit dem Komparator (Cp) einen Analog-Digital-Wandler für die erwähnte
Analogspannung (E) bildet.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verzögerungsschaltung (Cpt)
aufweist, welche den Funktionsablauf des Analog-Digital-Wandlers
derart verzögert, dass die Stabilität des durch den Mikrorechner (M), das Tiefpassfilter (RC) und
den Komparator (Cp) gebildeten schleifenförmigen Systems gewährleistet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrechungsprogramm eine
Befehlsfolge für den Fall, dass der an das Tiefpassfilter (RC) angeschlossene Ausgang (Tt) des Mikrorechners
(M) den Zustand 0 hat, und eine Befehlsfolge für den Fall aufweist, dass der erwähnte Ausgang (Tt)
den Zustand 1 hat, wobei die eine Befehlsfolge den Wert der Variablen (VaI), die das Ergebnis der
Analog-Digital-Umwandlung darstellt, in den Zeitzähler (Tim) eingibt und dann die Ausgänge (Ss, Sd) des
Mikrorechners (M) zur Ausführung des Multiplexbetriebs steuert und die andere Befehlsfolge den zu 1 komplementären
Wert (VaI) des Wertes der erwähnten Variablen (VaI) in den Zeitzähler (Tim) eingibt, dann den Wert
des die Verzögerungsschaltung bildenden Zählers (Cpt) um eine Einheit erhöht (Cpt = k), diesen Zähler (Cpt)
sodann auf Null rückstellt und schliessliche den Wert der erwähnten Variablen (VaI), je nachdem ob der an den
Ausgang des Komparators (Cp) angeschlossene Eingang (In) des Mikrorechners (M) den Zustand 0 oder den
Zustand 1 aufweist, um eine Einheit erhöht oder erniedrigt.
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