DE3736272A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung eines ruecksetzimpulses fuer einen mikroprozessor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Rücksetzimpulses für einen Mirkoprozessor in einer mikroprozessorgesteuerten Schaltung in Kraftfahrzeugen.

Im vermehrten Umfang werden auch in Kraftfahrzeugen mikroprozessorgesteuerte Schaltungen für Funktionssteuerung verschiedenster Art eingesetzt, z. B. als Boardcomputer, als Steuer- und Regelschaltung für die Innenraumheizung usw. Mikroprozessorschaltungen haben bekanntlich den Nachteil, daß nur dann eine fehlerfreie Funktion gewährleistet ist, wenn die Möglichkeit besteht, einen kontrollierten Programmablauf sicherzustellen. So weisen fast alle Computer, die mit Mikroprozessoren ausgestattet sind, einen sog. Rücksetzsteuereingang (Reseteingang) auf, über den es möglich ist, den Programmablauf zur Aktivierung des Computers kontrolliert neu zu starten. Zu diesem Zweck wird über einen Tastschalter kurzzeitig ein Impuls an den Rücksetzeingang des Mikroprozessors angelegt, so daß er auf die Ausgangsposition zurückstellt und mit der Eigendiagnose und dem kontrollierten Programmablauf starten kann. Ein Rücksetzen muß auch dann erfolgen, wenn z. B. durch Fehlbedienungen der Schaltungsanordnung unerwünschte Steuereffekte ausgelöst werden. So kann z. B. durch falsche Vorgabe eine Überheizung des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges bewirkt werden, wenn z. B. die Eingabe der Einstellfunktionen nicht in der vorgeschriebenen Art und Weise gemacht worden sind. Aus der Computer-Technik ist es, wie bereits ausgeführt, in diesen Fällen bekannt, durch Rücksetzen des Mikroprozessors einen kontrollierten Programmablauf neu zu starten, um die Korrektur in gewünschter Weise zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt, ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, bei mikroprozessorgesteuerten Schaltungen in Kraftfahrzeugen ebenfalls eine leicht zugängliche Rücksetzmöglichkeit vorzusehen, um im Bedarfsfall oder beim Starten des Fahrzeuges ein Rücksetzen des Mikroprozessors der entsprechenden Schaltung zu bewirken.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebene technische Lehre, wonach am Armaturenbrett ein Schalter vorgesehen ist, bei dessen Betätigung eine Spannungsquelle an den Reset-Eingang des Mikroprozessors einer mikroprozessorgesteuerten Schaltung oder über einen gemeinsamen Bus mehrerer Mikroprozessoren verschiedener Schaltungen abgegeben wird, wodurch eine Rücksetzung der Mikroprozessoren bewirkt wird. Im Fehlerfall braucht mithin der Nutzer eines Fahrzeuges mit derartigen Einrichtungen nicht in eine Werkstatt zu fahren, um die Rücksetzung des Mikroprozessors einer Schaltungseinheit durch Eingriff in die Schaltung bewerkstelligen zu lassen. Er kann vielmehr, wenn er einen Fehler feststellt oder den Eindruck hat, daß die Vorgaben nicht richtig sind, ein unmittelbares Rücksetzen dadurch bewirken, daß er den vorgesehenen Schalter am Armaturenbrett betätigt und diesen ein- und ausschaltet.

Die Erfindung sieht in weiter Ausgestaltung nach Anspruch 2 vor, daß anstelle eines normalen Ein-/Ausschalters, der quasi zweimal betätigt werden muß, ein Schiebeschalter, z. B. in Form eines Tastschiebeschalters, vorgesehen ist, dessen Schiebekontakt über mindestens einen Teil oder über den gesamten Hubweg geschlossen bleibt und sich öffnet, sobald die Betätigungskraft abgesetzt wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß nur während einer bestimmten Zeit, nämlich der Betätigungszeit des Schiebeschalters, eine Reset-Spannung an den Reset-Eingang des Mikroprozessors gelegt wird.

Bei Verwendung eines Schalters mit einem Schließkontakt, der wahlweise geschlossen oder geöffnet werden kann oder mit dem Zündschloß gekoppelt ist, d. h. stets geschlossen wird, wenn der Motor des Fahrzeuges gestartet wird und in der Schließstellung verbleibt, solange das Fahrzeug gefahren wird, ist nach Anspruch 3 eine in Reihe mit dem Schaltkontakt angeordnete Impulserzeugungsschaltung vorgesehen, die beim Schließen des Kontaktes nur kurzzeitig während einer definierten Zeit einen Reset-Spannungsimpuls erzeugt und abgibt. Als Impulserzeugungsschaltung können bekannte Impulserzeugungsschaltungen verschiedener Art eingesetzt werden. Eine besonders einfache Schaltung ist im Anspruch 4 angegeben. Hierbei handelt es sich um einen Schwellenwertschalter, der beim Einschalten des Schaltkontaktes zunächst eine Rücksetzspannung an die Rücksetzeingänge abgibt und mit einer zeitkonstanten Ladeschaltung verbunden ist. Mit Erreichen einer bestimmten Ladespannung an der Ladeschaltung spricht der Schwellenwertschalter an und unterbricht die Stromzufuhr an den Rücksetzeingang des Mikroprozessors. Eine vorteilhafte Impulserzeugungsschaltung dieser Art ist im Anspruch 6 angegebenen.

Es hat sich gezeigt, daß beim Einschalten der mechanischen Kontakte, gleich ob es sich hier um einen separaten Schalter am Armaturenbrett oder einen mit dem Zündschloßschalter gekoppelten Schaltkontakt handelt, undefinierte Zustände beim Einschalten auftreten können, die vom Prellen der Kontakte abhängig sind und zu einem Mehrfachrücksetzen des Mikroprozessors führen können, was dadurch vermieden wird, daß nach Anspruch 5 der Impulserzeugungsschaltung eine Gleichrichter- und/oder Siebschaltung vorgeschaltet ist, die verhindert, daß während der Prellzeit des Kontaktes Impulse an den Rücksetzeingang des Mikroprozessors abgegeben werden.

Wird nun der Schaltkontakt geöffnet, so kann sich der Ladekondensator der RC-Schaltung über den parallel geschalteten hochohmigen Entladewiderstand völlig entladen. Wird der Schalter wieder eingeschaltet, so liegt die Reset- Spannung unmittelbar am Reset-Eingang an. Gleichzeitig wird der Kondensator über den Ladewiderstand aufgeladen. Mit Erreichen einer bestimmten Spannung spricht der Schwellenwertschalter an und unterbricht die Stromzufuhr zum Reset-Eingang. Die Schwellenwertschaltung kann dabei z. B. mit einem Längstransistor im Stromversorgungswerk gekoppelt sein, der durch die entsprechende Ansteuerung sperrend schaltet. Es ist aber auch möglich, wie im Anspruch 6 angegeben, den Transistor gegen Masse zu schalten, so daß hierüber der Reset-Eingang kurzgeschlossen wird. Um an den Reset-Eingang eine Impulsspannung mit einem definierten Amplitudenwert anzulegen, ist es zweckmäßig, nach Ansprüchen 7 und 8 eine Spannungsbegrenzerschaltung vorzusehen, die auf die erforderliche Reset-Spannung ausgelegt ist und zweckmäßigerweise aus einer Stabilisierungsschaltung mit einer Zenerdiode, wie sie im Anspruch 8 angegeben ist, besteht, die die Ausgangsspannung auf die Zenerdiodenspannung stabilisiert.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird nachfolgend anhand des in der Fig. 1 dargestellten Schaltungsbeispiels unter Verweis auf die in Fig. 2 dargestellten Impulsspannungsdiagramme erläutert.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 zeigt einen an das Stromversorgungsnetz UB - einer Gleichstromquelle - des Kraftfahrzeuges angeschlossenen Schaltkontakt S, der z. B. vom Zündschloß betätigt wird. In Reihe mit diesem Schaltkontakt ist eine Diode D 1 einer Gleichrichterschaltung mit einem Lade- und Siebkondensator C 1 in Durchlaßrichtung geschaltet. Von dem Verbindungspunkt der Diode D 1 mit dem Kondensator C 1 ist somit eine prellschwingungsfreie Gleichspannung abgreifbar, die als Rücksetz-Spannung an die nicht dargestellten Eingänge des Mikroprozessors bzw. der Mikroprozessoren in den Schaltungen im Kraftfahrzeug angelegt wird. Dies erfolgt über einen Widerstand R 1, der den Strom begrenzt, und eine Zenerdiode D 3, die mit der Kathode an die Verbindungsleitung und mit der Anode gegen Masse geschaltet ist, so daß von ihr nur eine Spannung abgreifbar ist, die der Zenerspannung entspricht. Üblicherweise beträgt die Reset- Spannung der Mikroprozessoren 5 V, so daß hier eine Begrenzerschaltung R 1, O 3 mit einer Zenerdiode D 3 verwendet werden muß, die auf diesen Spannungswert ausgelegt ist.

Damit nun ein Impuls definierter Länge als Reset-Impuls an den Reset-Eingang des Mikroprozessors gelegt wird, ist eine Impulserzeugungerschaltung vorgesehen, die aus einer Ladeschaltung und einem Schwellenwertschalter besteht. Der Ladewiderstand R 2 ist mit dem Siebkondensator C 1 verbunden. Über ihn fließt ein Ladestrom an einen gegen Masse geschalteten Ladekondensator C 2. Parallel zum Ladekondensator C 2 ist ein Entladewiderstand R 3 geschaltet, über den der Ladekondensator C 2 nach Öffnen des Schalters S vollständig entladen wird. Mit dem Schließen des Schaltkontaktes S wird, wie bereits beschrieben, am Ausgang eine Reset-Spannung abgegriffen und den Reset-Eingängen des Mikroprozessors zugeführt, die, wie aus Fig. 2(2) zu ersehen ist, von Prellschwingungen, die in Fig. 2(1) dargestellt sind, befreit ist. Gleichzeitig wird auch der Kondensator C 2 über den Ladewiderstand R 2 aufgeladen, wie in Fig. 2(3) dargestellt ist. Da der Entladewiderstand R 3 gegenüber dem Ladewiderstand R 2 sehr groß ist, hat er während der Ladung des Kondensators C 2 praktisch keine Wirkung. Mit Erreichen der Zenerspannung der Diode D 2, die mit der Kathode an dem Ladekondensator C 2 und mit der Anode an der Basis eines Schalttransistors T angeschlossen ist, wird die Zenerdiode D 2 leitend, wodurch der npn-dotierte Transistor T leitend schaltet. Die Spannung wird dabei von dem Fußpunktwiderstand an der Basis abgegriffen. Der Transistor T ist mit seinem Kollektor an der Verbindungsleitung zu den Rücksetzeingängen der Mikroprozessoren angeschaltet und mit seinem Emitter gegen Masse geschaltet. Parallel zu dieser Strecke ist eine Zenerdiode D 3 vorgesehen, die die Reset-Spannung begrenzt. Zwischen dem Kollektor des Transistors T und dem Anschluß des Ladewiderstandes R 2 ist ein Widerstand R 1 vorgesehen, der den Strom begrenzt. Wie aus den Diagrammen in Fig. 2(3 und 4) ersichtlich ist, wird der Transistor T nach Erreichen der Zenerspannung der Diode D 2 leitend geschaltet, so daß über den Transistor T die Verbindungsleitung gegen Masse geschaltet wird. Durch diese Maßnahme entsteht ein in der Amplitude und der Länge definierter Rücksetzimpuls. Der Transistor T, der nun leitend geschaltet bleibt, solange der Schalter S geschlossen ist, verhindert eine Neubildung eines Reset-Impulses. Erst wenn der Schaltkontakt S geöffnet ist, kann sich der Ladekondensator C 2 über den parallel geschalteten Entladewiderstand R 3 völlig entladen, um die Schaltung für die Neuaktivierung bei Einschalten des Schaltkontaktes S vorzubereiten. Da der Transistor bei eingeschalteter Zündung dauernd leitend bleibt, verhindert er somit auch ein ungewolltes Rücksetzen des Mikroprozessors durch Störimpulse, wenn diese z. B. durch die Gleichrichtersiebschaltung nicht völlig unterdrückt werden.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Rücksetzimpulses für einen Mikroprozessor in einer mikroprozessorgesteuerten Schaltung in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksetz-Eingang des jeweiligen Mikroprozessors über eine gesonderte Zuleitung oder bei mehreren Mikroprozessoren gemeinsam über einen Bus mit dem Schaltkontakt (S) eines im Armaturenbrett vorgesehenen Schalters verbunden ist, bei dessen Betätigung über den Schaltkontakt (S) eine Spannungsquelle (UB) angeschlossen wird, die die Rücksetzspannung liefert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Schiebeschalter ist, dessen Schiebekontakt so lange geschlossen bleibt, wie auf den Schalter eine Betätigungskraft einwirkt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen Schließkontakt (S) aufweist, der während des Betriebes des Kraftfahrzeuges geschlossen bleibt, z. B. ein vom Zündschloß betätigter Schaltkontakt, und daß der Schaltkontakt (S) in die Stromversorgungsleitung einer elektronischen Impulserzeugungsschaltung geschaltet ist, die bei Betätigung des Schalters nur kurzzeitig während einer definierten Zeit einen Reset-Spannungsimpuls (Fig. 2(4)) erzeugt und abgibt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugungsschaltung aus einem Schwellenwertschalter besteht, der die Stromzuführung an die Rücksetzeingänge bei Überschreiten eines Schwellenwertes an einer zeitkonstanten Ladeschaltung unterbricht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schließkontakt des Zündschlosses bzw. des Schalters am Armaturenbrett und der Impulserzeugungsschaltung eine Gleichrichter- und/oder Siebschaltung (D 1, C 1) zwischengeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugungsschaltung aus einer Ladeschaltung mit einem RC-Glied (R 2, C 2) mit einem über den Schaltkontakt an eine Stromquelle (UB) anschaltbaren Ladewiderstand (R 2) und einem gegen Masse geschalteten Ladekondensator (C 2) besteht, zu dem parallel ein gegenüber dem Ladewiderstand (R 2) wesentlich größerer Entladewiderstand (R 3) parallel geschaltet ist, und daß mit dem Verbindungspunkt der Lade- und Entladewiderstände (R 2, R 3) die Kathode einer Zenerdiode (D 2) verbunden ist, deren Anode mit der Basis eines npn-dotierten Schalttransistors (T) verbunden ist, dessen Emitter an Masse und dessen Kollektor an der Rücksetzleitung der Mikroprozessoren und der Stromquelle (UB) angeschlossen ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeugungsschaltung die Spannungsbegrenzungsschaltung nach- oder vorgeschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzungsschaltung aus einem zwischen dem Kollektor des Schalttransistors (T) und dem Lastwiderstand (R 2) zwischengeschalteten Widerstand (R 1) und einer parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors geschalteten Zenerdiode (D 3) besteht.