DE3516987A1

DE3516987A1 - Schaltungsanordnung fuer ein eingangs- und ausgangs-multiplexbetrieb einer einen mikrorechner aufweisenden elektronischen steuervorrichtung

Info

Publication number: DE3516987A1
Application number: DE19853516987
Authority: DE
Inventors: Bruno Cluses Chaumontet; Philippe Monceyron; Michel Perrin
Original assignee: Carpano and Pons SA
Current assignee: Carpano and Pons SA
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1985-11-21
Also published as: GB2160376A; GB8512447D0; FR2564665B1; FR2564665A1; GB2160376B; SE8502141D0; SE8502141L

Description

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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

Ausgänge Ss ansteuert
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

PATENTANSPRÜCHE

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.