DE3625179C2 - - Google Patents

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DE3625179C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges elektronisches Gerät ist bereits aus der US-PS 38 59 638 oder aus der US-PS 44 61 003 bekannt. Es enthält
  • - eine elektronische Speichereinrichtung (RAM),
  • - eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) zur Steuerung der Eingabe oder Ausgabe von Daten in die bzw. aus der elektronischen Speichereinrichtung (RAM) durch Lieferung von Schreib- oder Lesesignalen (R bzw. W) zu der elektronischen Speichereinrichtung (RAM),
  • - eine austauschbare Batterie (B₁) zum Betreiben der zentralen Prozessoreinheit (CPU) und der elektronischen Speichereinrichtung (RAM),
  • - eine Hilfsbatterie (B₂) zum Schutz des Speicherinhalts der elektronischen Speichereinrichtung (RAM), und
  • - einen von Hand betätigbaren ersten Schalter (SW₁) zur Trennung eines Schreib-/Lesesignalausgangs der zentralen Prozessoreinheit (CPU) von einem Schreib-/Lesesignaleingang der elektronischen Speichereinrichtung (RAM), wenn die Batterie (B₁) ausgetauscht wird.
Aus DE-Z: eee, Heft 5 (13. März 1984), Seiten 53 bis 56, 58 ist bereits ein Spannungsüberwachungsschaltkreis bekannt, der so lange ein Reset-Signal zu einem Mikrocomputer liefert, solange die Betriebsspannung nicht im Sollbereich ist, um, soweit möglich, undefinierte Operationen im Mikrocomputer zu verhindern. Das Reset-Signal kann dabei über eine Taste von Hand ausgelöst werden.
Grundsätzlich ist es bereits aus der DD-22 49 86 A1 bekannt, eine Einrichtung zur Verhinderung der Übertragung eines Zugriffssignals von einer Steuereinrichtung zu einer Speichereinrichtung vorzusehen, wenn eine Hilfsstrom­ versorgungseinrichtung als Stromquelle für die Speichereinrichtung ausgewählt worden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das elektronische Gerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln und unter Betätigung nur eines einzigen Schaltelements möglich ist, einerseits den Schreib-/Lese-Signaleingang der elektronischen Speichereinrichtung von der zentralen Prozessoreinheit beim Batterieaustausch zu trennen und andererseits dafür zu sorgen, daß nach dem Batterieaustausch die zentrale Prozessoreinheit keinen unnormalen Betriebszustand einnimmt.
Die Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich aus durch
  • -  einen von Hand betätigbaren zweiten Schalter (SW₂), durch den im geschlossenen Schaltzustand die zentrale Prozessoreinheit (CPU) veranlaßt wird, ihren Betrieb von einer Anfangs- bzw. Startadresse aus aufzunehmen, und
  • - einen verschiebbaren, metallischen Batteriedeckel, durch den in einer ersten Verschiebestellung nur zum ersten Schalter (SW₁) gehörende Schaltkontakte und in einer zweiten Verschiebestellung nur zum zweiten Schalter (SW₂) gehörende Schaltkontakte überbrückt werden, wobei der Batteriedeckel zum Austausch der Batterie aus der ersten in die zweite Verschiebestellung und nach Austausch der Batterie aus der zweiten in die erste Verschiebestellung bringbar ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind auf einem Substrat ein negativer Anschluß für eine Zelle der Batterie, ein Anschluß zur Verbindung des positiven Anschlusses der Zelle mit dem negativen Anschluß einer weiteren Zelle der Batterie, ein positiver Anschluß für die weitere Zelle, ein erster und zweiter Schaltkontakt des ersten Schalters sowie ein erster und zweiter Schaltkontakt des zweiten Schalters angeordnet, wobei der Batteriedeckel an seiner Innenseite ein isolierendes Band trägt und die Zellen hält.
Bei dem elektronischen Gerät nach der Erfindung wird immer das R/W-Signal unterbrochen, wenn der Batteriedeckel entfernt wird. Genauer gesagt, weist der Batteriedeckel eine erste Schaltfunktion auf, um die R/W-Signalleitung so zu schalten, daß das R/W-Signal ausgeschaltet bzw. unterbrochen wird, wenn der Batteriedeckel entfernt ist, während das R/W-Signal zum RAM geliefert wird, wenn der Batteriedeckel nach Austausch der Hauptversorgungsbatterie wieder montiert ist, und eine zweite Schaltfunktion, um die zentrale Prozessoreinheit CPU in den Anfangs- bzw. Startzustand zu überführen bzw. zu initialisieren.
Das elektronische Gerät nach der Erfindung mit einem Speicher und einer austauschbaren Batterie enthält eine Steuereinrichtung, die den Speicher gegenüber dem Schreib- oder Lesesignal isoliert, während die Batterie ausgetauscht wird, so daß der Speicherinhalt bei Austausch der Batterie gegen ein unbeabsichtigtes Löschen geschützt ist. Der Schutz des Speicherinhalts erfolgt automatisch, wenn die Batterie ausgetauscht wird. Demzufolge brauchen keine speziellen Maßnahmen zum Schutz des Speicherinhalts des Speichers getroffen zu werden, was den Betrieb des elektronischen Geräts erheblich vereinfacht.
Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt
Fig. 1 und 2 jeweils Schaltungsdiagramme eines elektronischen Gerätes nach der Erfindung,
Fig. 3 und 4 Querschnitte durch den Aufbau des elektronischen Gerätes nach der Erfindung, und
Fig. 5 und 6 Schaltungsdiagramme eines elektronischen Gerätes zum Vergleich mit dem elektronischen Gerät nach der Erfindung.
Der Aufbau eines elektronischen Gerätes nach der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Ein Schaltungsdiagramm dieses elektronischen Gerätes ist in Fig. 1 dargestellt. Das elektronische Gerät enthält eine zentrale Prozessoreinheit CPU und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM.
Die zentrale Prozessoreinheit CPU wird über eine Haupt­ versorgungsbatterie B₁ mit Strom versorgt, während der Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM mit einer Hilfsbatterie B₂ verbunden ist, durch die der Dateninhalt im Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM geschützt bzw. gesichert wird.
Durch eine Diode D₁ wird die zentrale Prozessoreinheit CPU vor Beschädigungen geschützt, wenn die Hauptversorgungsbatterie B₁ nicht in der vorgeschriebenen Weise bzw. mit vertauschten Polen mit der zentralen Prozessoreinheit CPU verbunden wird. Über eine Diode D₂ wird die Spannung der Hauptversorgungsbatterie B₁ zum Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM geführt, während andererseits über eine Diode D₃ die Spannung der Hilfsbatterie B₂ zum Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM geführt wird.
Bevor eine genauere Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung erfolgt, wird nachfolgend ein konventionelles elektronisches Gerät beschrieben, bei dem innerhalb einer Digitalschaltung nach Fig. 5 eine zentrale Prozessoreinheit CPU vorhanden ist, die eine Schaltung enthält, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist.
Weist bei der Schaltung nach Fig. 6 ein Kondensator C₁ zwischen GND und V GG der CPU eine sehr viel größere Kapazität als ein Kondensator C₃ einer Spannungsänderungs- Detektorschaltung für die Spannung V₁ auf, oder wird beim Austausch der Hauptversorgungsbatterie B₁ ein Kontaktprellen erzeugt, so wird entweder die Ausgabe eines ACL-Signals verhindert, oder es wird ein ACL-Signal mit nur geringer Breite erzeugt, so daß die Anfangs- bzw. Startadresse der CPU nicht bestimmt werden kann, was einen unnormalen Betrieb der CPU nach sich zieht.
Die CPU erzeugt demzufolge ein R bzw. Lesesignal oder ein W bzw. Schreibsignal sowie ein CE-Signal, so daß der Dateninhalt im Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM zerstört wird. Insbesondere bei den Schaltungen gemäß den Fig. 5 und 6 ist kein hinreichender Schutz für den Speicherinhalt des Speichers mit wahlfreiem Zugriff RAM gewährleistet, wenn die Batterie ausgetauscht wird.
Dieses Problem tritt bei dem elektronischen Gerät nach der Erfindung nicht mehr auf.
Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, wird die Spannung V₁ an die CPU gelegt. V₂ ist die Spannung der Hilfsbatterie B₂, während V₃ diejenige Spannung ist, die an den Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM gelegt wird. Sind die Spannungen der Batterien B₁ und B₂ so gewählt, daß V₁ größer als V₂ ist, solange die Hauptversorgungsbatterie B₁ wirksam ist, so wird die Spannungszufuhr zum Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM durch die Hauptversorgungsbatterie B₁ über die Dioden D₁ und D₂ gewährleistet bzw. aufrechterhalten. Verbraucht sich die Hauptversorgungsbatterie B₁ im Laufe der Zeit, so wird V₁ kleiner als V₂. In diesem Fall wird dann von der Hilfsbatterie B₂ eine Spannung zum Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM über die Diode D₃ geliefert.
Innerhalb der zentralen Prozessoreinheit CPU befindet sich eine Schaltung, durch die verhindert wird, daß das CE- Signal, das Zugriffssignal von der CPU zum RAM, erzeugt wird, wenn V₁ kleiner als V₂ ist. Ist also V₁ kleiner als V₂, so wird der RAM nur noch mit einem Notstrom versorgt, der etwa 1 µA oder weniger für einen C-MOS RAM beträgt. Ist die Hauptversorgungsbatterie B₁ verbraucht, so kann also die Hilfsbatterie B₂ eine Spannung zum RAM für eine lange Zeit liefern, um den Schutz der im RAM gespeicherten Daten zu gewährleisten.
Die Hauptversorgungsbatterie B₁ wird im allgemeinen nach deren Verbrauch ausgetauscht. Um eine Zerstörung der im Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM gespeicherten Daten durch einen unnormalen Betrieb der CPU infolge des Austausches der Hauptversorgungsbatterie B₁ zu verhindern, befindet sich innerhalb der CPU die in Fig. 2 gezeigte Schaltung, die es der CPU ermöglicht, nach Erneuerung bzw. Austausch der Hauptversorgungsbatterie B₁ den Betrieb von der Anfangs- bzw. Startadresse aus aufzunehmen. Durch die Schaltung wird eine Änderung der Spannung V₁ detektiert, wenn die Hauptversorgungsbatterie B₁ ausgetauscht ist, so daß die Anfangs- bzw. Startadresse der CPU durch das ACL-Signal bestimmt bzw. benannt werden kann.
Das elektronische Gerät nach der Erfindung ist mit einem Schutzschalter SW₁ zum Schutz des Speicherinhalts des Speichers mit wahlfreiem Zugriff RAM ausgestattet. Durch den Schutzschalter SW₁ wird der Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM gegenüber dem R bzw. Lese-/W bzw. Schreibsignal isoliert, das dann erzeugt werden kann, wenn die zentrale Prozessoreinheit CPU sich in einem unnormalen Betriebszustand infolge des Austausches der Hauptversorgungsbatterie B₁ befindet.
Weiterhin befindet sich im elektronischen Gerät nach der Erfindung ein Schalter SW₂, der bezogen auf das Gerät von außen her betätigbar ist, wie die Fig. 2 zeigt. Wird von der Spannungsänderungs-Detektorschaltung für die Spannung V₁, die einen Widerstand R₁, einen Kondensator C₃ und einen Transistor TR₁ innerhalb der CPU enthält, kein geeignetes ACL-Signal erzeugt, so läßt sich ein derartiges ACL-Signal mit Hilfe des Schalters SW₂ erzeugen, um die zentrale Prozessoreinheit CPU entsprechend dem normalen Betrieb anzusteuern bzw. zu initialisieren.
In Übereinstimmung mit der Erfindung sind die Schalter SW₁ und SW₂ geschlossen oder geöffnet, wenn der Batteriedeckel verschoben wird, um die Hauptversorgungsbatterie B₁ auszutauschen.
Die Schalter SW₁ und SW₂ nehmen beim Austausch der Haupt­ versorgungsbatterie B₁ folgende Zustände ein:
  • 1. Ist der Deckel der Hauptversorgungsbatterie B₁ entfernt, so ist der Schalter SW₁ geöffnet. In diesem Fall wird der R/W-Eingang des RAM's, über den das R/W-Signal in den RAM eingegeben wird, auf GND-Pegel gehalten.
  • 2. Ist die Hauptversorgungsbatterie B₁ ausgetauscht worden, so wird durch die Spannungsänderungs-Detektorschaltung für die Spannung V₁ kein geeignetes ACL-Signal erzeugt, was dazu führt, daß die CPU einen unnormalen Betriebszustand einnimmt.
  • 3. Ist der Deckel für die Hauptversorgungsbatterie B₁ wieder geschlossen, so wird nach Schließung des Schalters SW₂ die zentrale Prozessoreinheit CPU initialisiert bzw. in ihren Ausgangszustand gebracht, wobei danach der Schalter SW₁ geschlossen wird, um den R/W- Ausgang der CPU mit dem R/W-Eingang des RAM's zu verbinden.
Nimmt also infolge des Austausches der Hauptversorgungsbatterie B₁ die zentrale Prozessoreinheit CPU einen unnormalen Betriebszustand ein und nicht ihren Ausgangs- bzw. Startzustand, so ist der Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM gegenüber dem R/W-Signal von der CPU isoliert, und zwar mit Hilfe des offenen Schalters SW₁, bis die CPU ihren Anfangs- bzw. Startzustand durch Betätigung bzw. Schließung des Schalters SW₂ eingenommen hat, so daß der Speicherinhalt des RAM's gegen Zerstörung bzw. Löschung geschützt ist.
Im Nachfolgenden wird der Batteriedeckel näher beschrieben, durch den die Schalter SW₁ und SW₂ geöffnet oder geschlossen werden.
Der Aufbau des Batteriedeckels für die Hauptversorgungsbatterie B₁ ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei die Hauptversorgungsbatterie B₁ mit 1 a und 1 b bezeichnet ist. Die Batteriezellen 1 a und 1 b der Hauptversorgungsbatterie B₁ sind auf einem Substrat 2 angeordnet, das sich innerhalb des Gerätehauptkörpers befindet, und zwar mit Hilfe eines metallischen Batteriedeckels 3, der das Substrat 2 bedeckt.
Auf der Innenseite des Batteriedeckels 3 ist ein isolierendes Band 4 befestigt. Die Batteriezellen 1 a und 1 b kommen mit Anschlüssen, die weiter unten beschrieben werden, in Kontakt oder werden von diesen getrennt, wenn der Batteriedeckel 3 gleitend verschoben wird. Die Anschlüsse sind dabei ebenfalls auf dem Substrat 2 angeordnet.
Auf dem Substrat 2 befinden sich der negative Anschluß 5 für die Zelle 1 a, ein Anschluß 6 zur Verbindung des positiven Anschlusses der Zelle 1 a mit dem negativen Anschluß der Zelle 1 b, der positive Anschluß 7 für die Zelle 1 b, ein -Signalanschluß 8 (Fig. 2), ein V GG - Anschluß 9 (Fig. 2), ein R/W-CPU Anschluß 10 (Fig. 1) und ein R/W-RAM Anschluß 11 (Fig. 1).
In der Fig. 3 ist ein Zustand dargestellt, bei dem der Batteriedeckel 3 nach Austausch der Hauptversorgungsbatterie wieder montiert ist. Die Fig. 4 zeigt einen Zustand, bei dem der Batteriedeckel 3 verschoben ist.
Entsprechend der Fig. 3 ist der Schalter SW₁ offen, während der Schalter SW₂ geschlossen ist. Dagegen ist gemäß Fig. 4 der Schalter SW₁ geschlossen, während der Schalter SW₂ offen ist. Der Schalter selbst wird durch den metallischen Batteriedeckel 3 gebildet.

Claims (3)

1. Elektronisches Gerät, mit
  • - einer elektronischen Speichereinrichtung (RAM),
  • - einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) zur Steuerung der Eingabe oder Ausgabe von Daten in die bzw. aus der elektronischen Speichereinrichtung (RAM) durch Lieferung von Schreib- oder Lesesignalen (R bzw. W) zu der elektronischen Speichereinrichtung (RAM),
  • - einer austauschbaren Batterie (B₁) zum Betreiben der zentralen Prozessoreinheit (CPU) und der elektronischen Speichereinrichtung (RAM),
  • - einer Hilfsbatterie (B₂) zum Schutz des Speicherinhalts der elektronischen Speichereinrichtung (RAM), und
  • - einem von Hand betätigbaren ersten Schalter (SW₁) zur Trennung eines Schreib-/Lesesignalausgangs der zentralen Prozessoreinheit (CPU) von einem Schreib-/Lese-Signaleingang der elektronischen Speichereinrichtung (RAM), wenn die Batterie (B₁) ausgetauscht wird,
gekennzeichnet durch
  • - einen von Hand betätigbaren zweiten Schalter (SW₂), durch den im geschlossenen Schaltzustand die zentrale Prozessoreinheit (CPU) veranlaßt wird, ihren Betrieb von einer Anfangs- bzw. Startadresse aus aufzunehmen, und
  • -  einem verschiebbaren, metallischen Batteriedeckel (3), durch den in einer ersten Verschiebestellung nur zum ersten Schalter (SW₁) gehörende Schaltkontakte (10, 11) und in einer zweiten Verschiebestellung nur zum zweiten Schalter (SW₂) gehörende Schaltkontakte (8, 9) überbrückt werden, wobei der Batteriedeckel (3) zum Austausch der Batterie (B₁) aus der ersten in die zweite Verschiebestellung und nach Austausch der Batterie (B₁) aus der zweiten in die erste Verschiebestellung bringbar ist.
2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Substrat (2) ein negativer Anschluß (5) für eine Zelle (1 a) der Batterie (B₁), ein Anschluß (6) zur Verbindung des positiven Anschlusses der Zelle (1 a) mit dem negativen Anschluß einer weiteren Zelle (1 b) der Batterie (B₁), ein positiver Anschluß (7) für die weitere Zelle (1 b), ein erster und zweiter Schaltkontakt (10, 11) des ersten Schalters (SW₁) sowie ein erster und zweiter Schaltkontakt (8, 9) des zweiten Schalters (SW₂) angeordnet sind, und daß der Batteriedeckel (3) an seiner Innenseite ein isolierendes Band (4) trägt und die Zellen (1 a, 1 b) hält.
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