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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Erfassen des Schließens
eines von mehreren Schaltern unter Verwendung eines Eingangsanschlusses,
wobei bevorzugt ein Eingangsanschluss eines Mikroprozessors verwendet
wird und nachfolgend der gleiche Eingangsanschluss verwendet wird,
um Audiofrequenzsignale zu empfangen, falls erfasst wird, dass ein
bestimmter Aufzeichnungsschalter geschlossen ist.
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Gemäß dem Stand
der Technik wird normalerweise mehr als eine Eingangsleitung eines
Mikroprozessors oder einer Mikrosteuerung zur Erfassung des Schließens eines
von zwei oder mehr Schaltern benötigt. Im
Allgemeinen benötigt
ein Tastenfeld, das n2 Tasten oder Schalter
aufweist, die in einer n × n-Matrix
angeordnet sind, eine Anzahl von 2N Eingangs-/Ausgangsleitungen zum Decodieren von
Schalterschließungen
an dem Tastenfeld. Zum Beispiel benötigt ein Zwei-mal-Zwei-Tastenfeld vier Eingangs-
und Ausgangs-(I/O-)Leitungen zum Bestimmen eines Tastendrucks, und
ein Drei-mal-Drei-Tastenfeld
benötigt
sechs I/O-Leitungen. Eine derartige Matrixkonfiguration funktioniert,
falls die benötigte
Anzahl von I/O-Leitungen verfügbar
ist. Es ist jedoch aufgrund von entweder Raum- oder Kosteneinschränkungen
nicht immer möglich,
die benötigte
Anzahl von I/O-Leitungen bereitzustellen.
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Beispiele
für Geräte, bei
denen Kosten und Größe wichtige
Entwurfsüberlegungen
sind, sind tragbare Musikwiedergabegeräte, wie zum Beispiel CD-Player
und seit neuestem handflächengroße Personalcomputer (P/PC).
Da diese Geräte
dazu gedacht sind, herumgetragen zu werden, ist es in hohem Maße erwünscht, die Größe dieser
Geräte
zu reduzieren. Ein Reduzieren der Anzahl von benötigten I/O-Leitungen ist eine
Möglichkeit,
ein kleineres Gerät
zu erreichen.
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Ein
weiterer Faktor, der erfordert, dass weniger I/O-Leitungen bei derartigen Geräten verwendet
werden, besteht in den Typen von Standardsteckern, die zum Anschließen eines
Paars von Kopfhörern
an das Gerät
verfügbar
sind. Standardstecker sind entweder vom drei- oder vom vierpoligen
Typ. Ein dreipoliger Stecker weist drei Abschnitte oder Pole auf,
wobei zwei dieser Pole für
den linken und den rechten Schallkanal und der letzte Pol für eine Verbindung
mit Masse (GND) verwendet werden. Ein derartiger dreipoliger Stecker genügt, um ein
Paar von Stereokopfhörern
mit dem Gerät
zu verbinden. Damit außer
dem Paar Stereokopfhörer
noch etwas anderes unterstützt
wird, sind mehr Verbindungen erforderlich, als ein dreipoliger Stecker
unterstützen
kann.
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Zum
Beispiel sind vierpolige Stecker zu einem Standardteil geworden,
wenn Fernsteuerungen eingeführt
werden. Wenn dieselben verwendet werden, um Musik zu spielen, werden
diese Geräte
normalerweise an der Hüfte
oder in einer Tasche getragen, was es schwierig macht, auf die Steuertasten
an dem Gerät
zuzugreifen. Um die Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen, haben
Hersteller dieser Geräte
eine Fernsteuerung eingeführt,
die an den Drähten
angebracht ist, die die Kopfhörer
mit dem Gerät
verbinden. Diese Fernsteuerung weist eine geringe Größe auf und
hat wenige Steuertasten – Play,
Stop, Vorlauf und Rücklauf.
Wenn ein Benutzer den Kopfhörer
aufsetzt, befindet sich die Fernsteuerung praktisch in Brusthöhe und ermöglicht dem
Benutzer deshalb einen einfachen Zugriff.
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Bei
einem Aufzeichnungsgerät,
wie zum Beispiel einem P/PC, ist es auch praktisch, ein Mikrofon
an der Fernsteuerung anzuordnen. Wird das Mikrofon der Fernsteuerung
hinzugefügt,
sind mehr Verbindungen mit dem Gerät erforderlich. Diese Verbindungen
würden
erfordern, dass Stecker mehr als vier Pole, bevorzugt fünf Pole,
aufweisen. Fünfpolige
Stecker gehören
jedoch derzeit nicht zum Standard und müssten speziell hergestellt
werden. Die Kosten, die beim Bearbei ten eines derartigen nicht standardmäßigen Steckers
auftreten, sind nicht tragbar. Eine mögliche Lösung besteht darin, zwei getrennte
Standardstecker zu verwenden, um die Kombination der Fernsteuerung,
des Kopfhörers
und des Mikrofons zu unterstützen.
Eine derartige Lösung würde jedoch
die Benutzerfreundlichkeit des Geräts einschränken und würde mehr Platz an dem Gerät beanspruchen
als ein einziger Stecker.
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Das
Patentdokument WO 99/62180 offenbart ein Verfahren und eine Schaltung
zum Verarbeiten von Schalterschließungen in einem passiven Schalternetz.
Das passive Schalternetz ist mit einer Widerstandsleiter verbunden
und erzeugt eine Ausgangsspannung ansprechend auf eine Schalterschließung. Eine
Vergleichsschaltung vergleicht die Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung,
und ein Decodierer bestimmt, dass der Schalter geschlossen ist,
falls die Ausgangsspannung sich in einem bestimmten Bereich befindet.
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Das
Patentdokument WO 99/57937 offenbart ein Hörsprechgarnitursteuersystem
zum Betreiben eines auf einer Mikrosteuerung basierenden Geräts. Schalterpositionen
erzeugen eine Spannung an einer Leitung, aus der Komparatoren den
spezifischen betätigten
Schalter bestimmen können.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Erfassung von Schalterschließungen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erfassen
des Schließens eines
Schalters bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 spezifiziert ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Satz einer Fernsteuerung
und eines Kopfhörers
bereitgestellt, wie es in Anspruch 9 spezifiziert ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt es ein Verfahren
zum Erfassen des Schließens
eines einer Mehrzahl von Schaltern, wie es in Anspruch 13 spezifiziert
ist.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung schaffen ein neues Verfahren und eine
Vorrichtung zum Erfassen des Schließens eines einer Mehrzahl von
Schaltern unter Verwendung eines Eingangsanschlusses. Das bevorzugte
Verfahren verwendet auch den gleichen Eingangsanschluss, um ein Audiofrequenzsignal
zu empfangen, nachdem erfasst wurde, dass ein bestimmter Aufzeichnungsschalter
geschlossen ist. Bei dieser Vorrichtung ist ein standardmäßiger vierpoliger
Stecker ausreichend, um eine Fernsteuerung, ein Paar Kopfhörer und
ein Mikrofon mit einem Tonaufzeichnungs- und -wiedergabegerät zu verbinden.
Es ist vorteilhaft, einen derartigen vierpoligen Stecker zu verwenden,
da das Gerät
dann mit einem Paar Kopfhörer
wirksam sein könnte,
das an einem standardmäßigen dreipoligen
Stecker angebracht ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist eine Vorrichtung zum Erfassen des Schließens eines von mehreren Schaltern
unter Verwendung einer einzigen Eingangsleitung eines Detektors
einen Spannungsgenerator und einen Komparator auf. Der Spannungsgenerator
ist konfiguriert, um auf ein Schalterschließen anzusprechen zum Erzeugen
einer vorbestimmten Ausgangsspannung an der Eingangsleitung. Der
Detektor weist einen Komparator auf, der die Ausgangsspannung an
der Eingangsleitung empfängt
und bestimmt, welcher der mehreren Schalter geschlossen ist.
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Bevorzugt
weist der Komparator einen Analog-Digital-Wandler (ADC) und einen
Mikroprozessor auf. Der ADC wandelt die Ausgangsspannung an der
Eingangsleitung in einen digitalen Spannungswert um. Der Mikroprozessor
vergleicht den digitalen Spannungswert mit einem Satz von vorbestimmten
Werten, um zu bestimmen, welcher Schalter geschlossen ist. Bevorzugt
ist der Spannungsgenerator ein Spannungsteiler, der einen ersten
Widerstand aufweist, der mit einem zweiten Wi derstand an einem Steuerknoten
verbunden ist. Der Steuerknoten ist mit der Eingangsleitung verbunden.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der zweite Widerstand von einem Netz von Widerständen, die
in Reihe geschaltet sind, abgeleitet. Die Schalter sind mit diesen Widerständen verbunden,
um Widerstände
selektiv aus dem zweiten Widerstand herauszuschalten, um den zweiten
Widerstand zu ändern.
Bei der Veränderung
des zweiten Widerstands ändert
sich auch die Spannung an dem Steuerknoten.
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Wahlweise
umfasst die Vorrichtung ferner ein Mikrofon zum Umwandeln von Schall
in ein Audiofrequenzsignal an der Eingangsleitung. Dieses Mikrofon
ist mit dem Netz von Widerständen
verbunden, um den zweiten Widerstand zu bilden. Die Vorrichtung
kann auch einen dritten Widerstand umfassen, der über den ersten
Widerstand geschaltet sein kann, um einen geringeren Gesamtwiderstand über dem
ersten Widerstand zu erzeugen. Dieser geringere Widerstand über dem
ersten Widerstand erhöht
die Spannung an der Eingangsleitung, um das Mikrofon geeignet vorzuspannen.
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Der
Spannungsteiler und das Mikrofon sind bevorzugt in einem Fernsteuerungsgehäuse enthalten, das
von dem Detektor getrennt ist. Das Mikrofon ist mit dem Detektor
unter Verwendung eines Kabels, das die Eingangsleitung umfasst,
verbunden.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
weist ein Satz einer Fernsteuerung und eines Kopfhörers, der zu
der oben beschriebenen Vorrichtung gehört, einen vierpoligen Stecker,
eine Fernsteuerung und ein Paar Kopfhörer auf. Der Satz ist unter
Verwendung des vierpoligen Steckers mit einer Vorrichtung verbunden,
die den Detektor umfasst. Die Fernsteuerung ist mit dem vierpoligen
Stecker gekoppelt. Die Fernsteuerung umfasst den oben beschriebenen
Spannungsteiler. Der vierpolige Stecker überträgt Audiosignale von dem Gerät zum Wiedergeben
auf dem Kopfhörer.
Bevorzugt ist die Fernsteuerung direkt mit dem vierpoligen Stecker
gekoppelt, und der Kopfhörer
ist über
die Fernsteuerung mit dem vierpoligen Stecker gekoppelt.
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Ebenfalls
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
wird ein Verfahren zum Erfassen des Schließens eines von mehreren Schaltern unter Verwendung
der oben beschriebenen Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren
umfasst ein Erzeugen einer vorbestimmten Spannung an der Eingangsleitung,
wenn ein Schalter geschlossen wird. Das Verfahren wandelt ferner
die vorbestimmte Spannung, die an der Eingangsleitung empfangen
wird, in einen digitalen Spannungswert um. Das Verfahren misst auch
die Spannung einer Batterie, die verwendet wird, um die Vorrichtung
mit Leistung zu versorgen. Nach dem Messen der Batteriespannung
wählt das
Verfahren einen Satz von vorbestimmten Spannungen aus, der der Batteriespannung
entspricht. Das Verfahren vergleicht dann den digitalen Spannungswert
mit dem ausgewählten
Satz von vorbestimmten Spannungen, um zu bestimmen, welcher Schalter
geschlossen ist. Wenn erfasst wird, dass ein Aufzeichnungsschalter geschlossen
ist, ändert
das Verfahren die Spannung an der Eingangsleitung, um das Mikrofon
geeignet vorzuspannen, derart, dass ein Audiofrequenzsignal im Wesentlichen
unverzerrt an der Eingangsleitung empfangen wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden nur als Beispiel mit
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines handflächengroßen Personalcomputers
(P/PC), der ein Gerät,
eine Fernsteuerung und ein Paar Kopfhörer aufweist.
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2 ein
Blockdiagramm, das 1 ähnlich ist, das die elektronische
Hardware in der Fernsteuerung und dem Gerät gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Fernsteuerung ist mit dem
Gerät an
einem Steuerknoten verbunden gezeigt. Die Fernsteuerung weist mehrere Schalter
und ein Mikrofon zur Tonaufzeichnung auf.
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3 eine
Kennlinie der Spannung an dem Steuerknoten während einer Aufzeichnungssitzung
unter Verwendung des P/PC in 1.
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4 eine
Schrittfolge zum Decodieren des Schließens der Schalter in 2 und
zum Einstellen der Spannung an dem Steuerknoten, wenn erfasst wird,
dass der Schalter, der einer Aufzeichnungsfunktion zugeordnet ist,
geschlossen ist.
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5 ein
alternatives Ausführungsbeispiel
der Fernsteuerung.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in dem Kontext
eines handflächengroßen Personalcomputers
(P/PC), der mit einer Fernsteuerung ausgestattet ist, beschrieben.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Lehren gleichermaßen auf
andere Typen von Computergeräten
oder elektronischen Geräten
anwendbar sind, bei denen ein einziger Eingangs-/Ausgangs-(I/O-)Anschluss
verwendet wird zum Erfassen eines Niederdrückens oder Schließens eines
von mehreren Tasten oder Schaltern und zum Empfangen von Audiofrequenzsignalen
von einem Mikrofon, falls erfasst wird, dass ein Aufzeichnungsschalter
geschlossen ist.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines P/PC-Systems 2, das in der Lage
ist, Audiofrequenzsignale aufzuzeichnen und wiederzugeben, die digital
in einem geeigneten Format, wie zum Beispiel dem MP3-Format, gespeichert
sind. Das System 2 umfasst ein P/PC-Gerät 4, ein Paar Stereokopfhörer 6 und
eine Fernsteuerung 8. Die Fernsteuerung ist elektrisch
mit einem vierpoligen Stecker 10 unter Verwendung eines
Kabels 12 gekoppelt. Der Stereokopfhörer 6 ist bevorzugt über die
Fernsteuerung 8 elektrisch mit dem vierpoligen Stecker 10 gekoppelt.
Wenn derselbe mit einem entsprechenden vierpoligen Anschluss an
dem Gerät 4 verbunden
ist, überträgt der vierpolige
Stecker ein Linkskanal- und ein Rechtskanalaudiosignal von dem Gerät 4 zur
Wiedergabe auf dem Kopfhörer 6,
ein Masse-(GND-)Signal und ein Steuersignal zur Eingabe in das Gerät 4.
Die Länge
des Kabels 12 ist derart ausgewählt, dass sich die Fernsteuerung 8,
wenn ein Benutzer den Kopfhörer 6 trägt, etwa
auf der Brusthöhe
des Benutzers befindet. Ein derartiges Positionieren der Fernsteuerung 8 ermöglicht es
dem Benutzer, leicht auf die Fernsteuerung 8 zuzugreifen.
An der Fernsteuerung 8 befinden sich fünf Tasten oder Schalter S1–S5 (2)
zum Durchführen
von Funktionen, die Tonaufzeichnungs- und Wiedergabegeräten gemeinsam
sind. Die Schalter sind bezeichnet mit RECORD, PLAY, STOP, FORWARD
und BACKWARD.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das die Verbindungen zwischen der Fernsteuerung 8 und
dem Gerät 4 zeigt.
Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist ein Netz von fünf
Widerstandselementen, wie zum Beispiel Widerständen R1–R5, in der Fernsteuerung 8 in
Reihe geschaltet. Diese Reihe von Widerständen R1–R5 ist bevorzugt mit einem
Mikrofon 12 in Reihe geschaltet. Ein freies Ende des Mikrofons 12 ist
mit einem Pol des vierpoligen Steckers 10 verbunden. An
dem Gerätende
dieser Verbindung befindet sich ein Pull-Up-Widerstandselement,
wie zum Beispiel ein Widerstand R6. Der Widerstand R6 ist mit einer Batterie
zum Versorgen des Geräts 4 mit
Leistung verbunden. Dieser Pull-Up-Widerstand R6 bildet zusammen mit dem
Mikrofon 12 und den Widerständen R1–R5 einen Spannungsteiler.
Der Verbindungspunkt zwischen dem Mikrofon 12 und dem Pull-Up-Widerstand
R6 ist als ein Steuerknoten 14 bezeichnet. Der Spannungsteiler wirkt
als ein Spannungsgenerator zum Erzeugen einer Steuerspannung an
diesem Steuerknoten 14. Fünf Schalter S1-S5 sind elektrisch
mit der Reihe von Widerständen
R1–R5
derart gekoppelt, dass ein Schließen der Schalter bewirken kann,
dass vorbestimmte Spannungen an dem Steuerknoten 14 erzeugt
werden. Die Schalter S1–S5
sind vorzugsweise von dem Zweizustanddruckknopftyp, der normalerweise
offen ist und niedergehalten wird, um geschlossen zu sein. Bei dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann eine derartige Schalterverbindung realisiert werden, indem
ein Ende jedes Schalters S1–S5
mit GND und das andere Ende jedes Schalters mit Verbindungsknoten
zwischen den Widerständen
R1–R5
verbunden wird. Wenn alle Schalter S1–S5 offen sind, ist keiner
der Widerstände
R1–R5
mit GND verbunden. Der Widerstand R6 in dem Gerät 4 zieht den Steuerknoten 14 zu
der Batteriespannung. Wenn der Schalter S5 geschlossen ist, sind
die Widerstände
R1–R4
von dem Spannungsteiler ausgeschlossen, um nur den Widerstand R5
in dem Spannungsteiler zu lassen. Dieser Widerstand R5 in dem Spannungsteiler
führt dazu,
dass eine vorbestimmte Minimalspannung an dem Steuerknoten 14 fallen
gelassen oder erzeugt wird. In ähnlicher
Weise werden die Widerstände R1–R3 ausgeschlossen,
wenn nur der Schalter S4 geschlossen ist, und nur die Widerstände R4 und
R5 werden in dem Spannungsteiler gelassen. Die Spannung an dem Steuerknoten 14 ändert sich
in ähnlicher
Weise bei den Schließungen
der anderen Schalter S1–S3.
Falls nur der Schalter S1 geschlossen ist, bilden alle Widerstände R1–R5 einen
Teil des Spannungsteilers, um zu bewirken, dass eine vorbestimmte
Maximalspannung an dem Steuerknoten 14 fällt.
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Falls
bei einer derartigen Konfiguration der Schalter S1–S5 mehr
als ein Schalter geschlossen ist, wird der Schalter, der die geringste
Anzahl von Widerständen
R1–R5 übriglässt, um
den Spannungsteiler zu bilden, als dominanter Schalter erfasst.
Wenn zum Beispiel die Schalter S3 und S5 gleichzeitig geschlossen
sind, verbleibt nur der Widerstand R5 in dem Spannungsteiler, da
der Schalter S5 den Widerstand R5 mit GND verbindet, wobei die Widerstände R1–R4 von
dem Spannungsteiler ausgeschlossen sind, obwohl auch der Schalter S3
geschlossen ist. Eine derartige Konfiguration der Schalter und Widerstände ermöglicht es,
dass die dominanteren Schalter als Schalter zum Aktivieren wichtigerer
Funktionen bestimmt werden. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Schalter S5 zum Aktivieren einer Aufzeichnungsfunktion bestimmt.
Diese Aufzeichnungsfunktion wird als von höchster Wichtigkeit betrachtet
und sollte vor den anderen Funktionen Priorität haben, wenn dieselbe aktiviert
wird. In ähnlicher
Weise wird bevorzugt, dass die anderen Schalter S4–S1 zum
Aktivieren einer Wiedergabe-, Stopp-, Vorlauf- und Rücklauffunktion
in abnehmender Prioritätsreihenfolge bestimmt
sind.
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Eine
Schnittstelle mit dem Steuerknoten 14 in dem Gerät 4 zum
Erfassen von Schalterschließungen ist
im Folgenden beschrieben. Geräteseitig
ist der Steuerknoten 14 über eine I/O-Leitung mit einem
I/O-Anschluss 16 eines SH3-Mikroprozessors 17, der von
Hitachi erhältlich
ist, elektrisch gekoppelt. Dieser I/O-Anschluss 16 dient
zwei Zwecken - einer Unterbrechung und einer Eingabe in einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 18 an
dem Mikroprozessor 17. Mehrere Entwurfsziele sind zu erfüllen, wenn
die elektronische Hardware der vorliegenden Erfindung konzipiert
wird. Das erste Ziel besteht darin, eine Fähigkeit aufzuweisen, den Mikroprozessor 17 aus
einem Stromsparmodus, wie zum Beispiel dem Leichtschlaf- und Tiefschlafmodus
bei dem SH3-Mikroprozessor 17,
herauszubringen, wenn einer der Schalter S1–S5 geschlossen wird. Angenommen
das Schließen
des Schalter S1 erzeugt die Höchstspannung
an dem Steuerknoten 14, dann müssen die Werte der Widerstände R1–R7 ausgewählt sein,
um sicherzustellen, dass die Spannung, die an dem Steuerknoten 14 erzeugt
wird, ausreichend gering ist, um den Mikroprozessor 17 zu
unterbrechen, um zu bewirken, dass derselbe eine Unterbrechungsdienstroutine
oder eine Unterbrechungsbehandlungsroutine ausführt. Die Spannung an dem Steuerknoten 14 sollte
weniger als die Hälfte
des Batteriepegels betragen, um eine Unterbrechung bei dem Mikroprozessor 17 bewirken
zu können.
Diese Spannung ist abhängig
von der Halbleitertechnologie, die verwendet wird, um den Mikroprozessor
herzustellen.
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Ein
weiteres Entwurfsziel besteht darin, dass das Gerät 4 in
der Lage sein sollte, ein Standardstereokopfhörerpaar zu unterstützen, das
mit einem standardmäßigen dreipoligen Stecker
geliefert wird. Wenn ein derartiger dreipoliger Stecker in einen
Anschluss zum Aufnehmen eines standardmäßigen vierpoligen Steckers
eingeführt
wird, verbindet der GND-Pol den GND- und den STEUER-Pol, wodurch
die Steuerleitung mit GND kurzgeschlossen wird. In einer derartigen
Situation ist nur der Widerstand R6 in dem Spannungsteiler über die
Batterie geschaltet. Dieser Widerstand R6 ist deshalb ausgewählt, einen
hohen Widerstand aufzuweisen, um eine Stromableitung der Batterie
zu verringern, wenn der dreipolige Stecker in den Anschluss für einen vierpoligen
Stecker eingeführt
wird.
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Nachdem
der Wert des Widerstands R6 bestimmt ist, werden anschließend der
Werte der Widerstände
R1–R5
bestimmt. Der Gesamtwiderstand des Mikrofons und der Widerstände R1–R5 muss,
wie es im Vorhergehenden erläutert
ist, eine Spannung von weniger als der halben Batteriespannung an
dem Steuerknoten 14 ergeben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist diese Spannung an dem Steuerknoten ausgewählt, um etwa 1V zu betragen.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Steuerknoten, wenn ein dreipoliger
Stecker in den Anschluss zum Aufnehmen eines vierpoligen Steckers
eingeführt
wird, mit GND kurzgeschlossen wird, um bei 0V zu liegen. Deshalb
sollte jedes Schalterschließen
eine Minimalsteuerspannung erzeugen, die sich deutlich von GND unterscheidet.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
beträgt
die niedrigste Spannung, die erzeugt wird, wenn ein Schalter geschlossen
ist, für
ein Gerät,
das durch eine voll aufgeladene Batterie von 3,3V mit Leistung versorgt
wird, etwa 0,2V. Die Werte der Widerstände R1–R5 sind derart ausgewählt, dass die
Spannungen, die an dem Steuerknoten erzeugt werden, in den Bereich
von 0,2V bis 1,0V fallen. Bevorzugt sind die erzeugten Spannungen
in dem Bereich ausreichend beabstandet, um für Toleranzen bei den Werten der
Widerstände
zu sorgen. Die Steuerspannungen für eine voll aufgeladene Batterie
mit 3,3V sind in der folgenden Tabelle angegeben.
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Diese
Spannungswerte sind in dem Speicher (nicht gezeigt) in dem Gerät 4 gespeichert
und werden für
einen nachfolgenden Vergleich mit einer gemessenen Spannung an dem
Steuerknoten verwendet, zum Bestimmen, welcher Schalter geschlossen
ist. Da die Batteriespannung mit der Benutzung fällt, kann mehr als ein Satz
dieser Spannungen, die den unterschiedlichen Batteriespannungen
entsprechen, erforderlich sein. Es sei ein Beispiel angenommen,
wenn der Batteriepegel auf 2,8V gefallen ist. Bei einem derartigen
Batteriepegel führt
das Schließen
des Schalters S1 dazu, dass eine Spannung von etwa 0,8V an dem Steuerknoten 14 fallen gelassen
wird. Falls der Mikroprozessor 17 sich nur auf einen einzigen
Satz von Spannungswerten (wie in der obigen Tabelle gezeigt) stützt, um
zu bestimmen, welcher Schalter geschlossen ist, würde derselbe
fälschlicherweise
bestimmen, dass der Schalter S2 geschlossen ist anstatt der Schalter
S1. Deshalb ist, wenn die Batteriespannung bei 2,8V liegt, ein unterschiedlicher
Satz von vorbestimmten Spannungen zur Bestimmung eines Schalterschließens erforderlich.
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Über den
Widerstand R6 geschaltet ist ein Widerstand R7 in Reihe mit einem
Schalter, wie zum Beispiel einem MOSFET 15. Wenn der Schalter
S5 während
einer Aufzeichnungssitzung geschlossen ist, wird die Spannung an
dem Steuerknoten bei etwa 0,2V gehalten. Diese Vorspannungsspannung
ist nicht ausreichend, um einen maximalen Hub eines Audiofrequenzsignals,
das von dem Mikrofon 12 empfangen wird, zu ermöglichen.
Ein negativ gehender Teil des Audiofrequenzsignals wird abgeschnitten.
Ein derartiges Abschneiden des Signals führt zu einer unerwünschten
Verzerrung, wenn das Signal wiedergegeben wird. Deshalb ist es wichtig,
die Spannung an dem Steuerknoten 14 auf einen Pegel zu
erhöhen,
der es ermöglicht,
dass das Audiofrequenzsignal seinen maximalen Hub in beide Richtungen
der Vorspannungsspannung erreicht. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Vorspannungsspannung auf etwa die halbe Batteriespannung
erhöht
durch ein Schalten des Widerstands R7 über R6, um den Gesamtwiderstand über dem
Widerstand R6 zu verringern. Der MOSFET 15 wird an- und
abgeschaltet, um den Widerstand R7 mit dem Widerstand R6 zu verbinden
und ihn von demselben zu trennen. Das Gate des MOSFET 15 ist
mit einem Ausgangsanschluss des Mikroprozessors verbunden, um zu
ermöglichen,
dass der Mikroprozessor 17 den MOSFET 15 an- und
abschaltet.
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3 ist
eine Kennlinie, die die Spannung an dem Steuerknoten 14 während einer
Aufzeichnungssitzung zeigt. Diese Kennlinie wird am besten in Verbindung
mit einer Beschreibung einer Schrittfolge zum Erfassen von Schalterschließungen beschrieben,
die bei einer Unterbrechungsbehandlungsroutine implementiert wird. 4 ist
ein Flussdiagramm der Folge 20 von Schritten. Die Folge 20 beginnt
bei einem START-Schritt 22, wenn ein Schalter geschlossen
wird, um zu bewirken, dass eine Unterbrechung in dem Mikroprozessor
erfolgt. Der Mikroprozessor 17 führt die Unterbrechungsbehandlungsroutine
aus, die dem I/O-Anschluss zugeordnet ist, mit dem der Steuerknoten 14 verbunden
ist. Bevor der Schalter geschlossen ist, wird der Steuerknoten durch
den Widerstand R6 hochgezogen, und die Steuerspannung liegt bei
der Batteriespannung. Diese Spannung an dem Steuerknoten 14 ist
in 3 durch einen Pfeil A angezeigt. Nach dem START-Schritt 22 geht
die Folge 20 zu einem Schritt 24 STEUERSPANNUNG
BEI NULL VOLT? über,
bei dem ein Komparator die analoge Steuerspannung mit vorbestimmten
Werten vergleicht, um zu bestimmen, welcher Schalter geschlossen
ist. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
führt der
Mikroprozessor eine Komparatorfunktion aus durch ein Umwandeln der
analogen Steuerknotenspannung in einen digitalen Wert und ein Bestimmen,
ob dieser Wert nahe oder gleich null Volt ist. Ein chipinterner
Analog-Digital-Wandler (ADC) in dem Mikroprozessor führt bevorzugt
diese Umwandlung durch. Falls bei diesem Schritt bestimmt wird,
dass die Steuerspannung nahe oder gleich null Volt ist, geht die
Folge 20 zu einem Schritt 26 R7 TRENNEN über. Bei diesem
Schritt 26 schaltet der Mikroprozessor 17 den
MOSFET 15 ab, um den Widerstand R7 von dem Widerstand R6
zu trennen, um zu ermöglichen,
dass der Widerstand R6 die Stromableitung von der Batterie begrenzt,
wie es im Vorhergehenden beschrieben ist. Die Folge 20 geht
dann zu einem Schritt 27 ENDE über, bei dem der Mikroprozessor
wahlweise in einen Stromsparmodus zurückkehren kann.
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Falls
jedoch bei dem Schritt 24 STEUERSPANNUNG BEI NULL VOLT?
bestimmt wird, dass die Steuerspannung nicht nahe oder gleich null
Volt ist, geht die Folge 20 zu einem Schritt 28 BATTERIESPANNUNG MESSEN über, bei
dem der Mikroprozessor die Batteriespannung bestimmt. Die Folge
geht dann zu einem Schritt 30 SCHALTERSCHLIESSUNG DECODIEREN über, bei
dem der Mikroprozessor den digitalen Spannungswert mit einem geeigneten
Satz von Spannungen, der der gemessenen Batteriespannung entspricht, vergleicht,
um zu bestimmen, welche der mehreren Schalter S1–S5 geschlossen sind. Die Folge
geht anschließend
zu einem Schritt 32 AUFZEICHNUNGSSCHALTER GESCHLOSSEN? über, bei
dem der Mikroprozessor bestimmt, ob der Schalter S5 geschlossen
ist. Falls bestimmt wird, dass es nicht der Schalter S5 ist, der
geschlossen ist, geht der Mikroprozessor zu einem Schritt 34 ANDERE
AUFGABEN DURCHFÜHREN über. Bei diesem
Schritt ruft die Unterbrechungsbehandlungsroutine die geeignete
Softwareroutine, die die aktivierte Funktion implementiert, die
einem geschlossenen Schalter höchster
Priorität
zugeordnet ist, auf, die Funktion durchzuführen.
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Falls
bei dem Schritt 32 AUFZEICHNUNGSSCHALTER GESCHLOSSEN? bestimmt
wird, dass der Schalter S5 geschlossen ist – wenn die Spannung an dem
Steuerknoten etwa 0,2V beträgt
-, geht die Folge 20 zu einem Schritt 36 R7 VERBINDEN über. Ein
Pfeil B in 3 zeigt diese Steuerknotenspannung,
wenn der Schalter S5 geschlossen ist, an. Bei dem Schritt 36 R7
VERBINDEN, schaltet der Mikroprozessor den MOSFET 15 an,
um den Widerstand R7 über
den Widerstand R6 zu schalten. Diese Verbindung ändert den Widerstand über dem
Widerstand R6 in dem Spannungsteiler und erhöht folglich die Steuerknotenspannung auf
etwa die halbe Batteriespannung. Ein Pfeil C in 3 zeigt
diese erhöhte
Spannung an dem Steuerknoten 14 an. Die Folge geht dann
zu einem Schritt 38 AUFZEICHNUNG BEGINNEN über. Bei
diesem Schritt kann ein Benutzer beginnen, in das Mikrofon 12 zu
sprechen. Das Mikrofon wandelt die Sprache in ein Audiofrequenzsignal
um. Dieses Signal wird geeignet vorgespannt, um einen maximalen
Hub des Signals in jeder Richtung der Vorspannungsspannung zu ermöglichen.
Da die Spitze-Zu-Spitze-Spannung dieses Audiofrequenzsignals gering
ist, wird es bevorzugt, dass das Signal unter Verwendung eines Audiovorverstärkers 40 (2) verstärkt wird.
Das verstärkte
Signal an dem Ausgang des Vorverstärkers 40 wird dann
nachfolgend durch einen CODEC 42 (2) digital
codiert. Die codierten Werte von dem CODEC 42 werden dann
in dem Speicher der Vorrichtung 4 für eine nachfolgende Wiedergewinnung
gespeichert.
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Die
Folge 20 geht anschließend
zu einem Schritt 44 AUFZEICHNUNGSSCHALTER FREIGEGEBEN? über. Bei
diesem Schritt bestimmt der Mikroprozessor 17, ob der geschlossene
Schalter S5 freigegeben ist, entweder durch ein Abfragen des I/O-Anschlusses
oder durch eine Unterbrechungseinrichtung, die dem Anschluss zugeordnet
ist. Falls bestimmt wird, dass der geschlossene Schalter S5 nicht
freigegeben ist, durchläuft
die Folge eine Schleife um diesen Schritt 44. Falls jedoch
bestimmt wird, dass der geschlossene Schalter S5 freigegeben ist,
geht die Folge zu einem Schritt 46 AUFZEICHNUNG BEENDEN über, bei
dem die Unterbrechungsbehandlungsroutine die Aufzeichnungssitzung
beendet. Wenn der geschlossene Schalter S5 freigegeben wird, wird
auch die Spannung an dem Steuerknoten durch den Widerstand R6 auf die
Batteriespannung hochgezogen. Die Folge endet schließlich bei
dem Schritt 27 ENDE, bei dem der Mikroprozessor wahlweise
den Widerstand R7 durch ein Abschalten des MOS-FETs von über dem Widerstand R6 trennen
kann.
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Während ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, ist es für
Fachleute ersichtlich, dass viele andere Veränderungen an der Form und im
Detail vorgenommen werden können.
Beispielsweise kann das Mikrofon 12 parallel zu den Widerständen R1–R5 geschaltet
sein anstatt der Reihenschaltung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. 5 zeigt
ein Mikrofon 12, das parallel zu den Widerständen R1–R5 geschaltet
ist.
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Der
Schalter S5 ist bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel von einem einpoligen
Umschalttyp. Wenn derselbe betätigt
wird, verbindet dieser Schalter S5 den Widerstand R5 und das Mikrofon 12 mit
einem Massesignal in dem Gerät 4.
Wenn dasselbe auf diese Weise angeschlossen ist, beeinflusst das
Mikrofon 12 nicht die Spannung an dem Mikroprozessoranschluss,
wenn die Schalter S1–S4
betätigt
werden. Eine derartige Konfiguration ermöglicht eine höhere Toleranz
bei den Widerstandswerten der Widerstände R1–R5. Folglich kann ein Schalterschließen genauer
bestimmt werden.
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Die
Offenbarungen in der US-Patentanmeldung Nr. 09/573,987, deren Priorität diese
Anmeldung beansprucht, und in der Zusammenfassung, die dieser Anmeldung
beiliegt, sind hier durch Bezugnahme aufgenommen.
