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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet von elektrischen Geräten
mit Mikroprozessoren und insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, deren
mittleren elektrischen Energieverbrauch zu verringern.
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Bei bestimmten elektrischen Geräten ist
die Notwendigkeit, den elektrischen Energieverbrauch auf einen minimalen
Wert zu begrenzen, sehr wichtig. Dies trifft insbesondere auf öffentliche
Fernsprechstellen zu. Diese werden nämlich allgemein über die
Telefonleitung versorgt, und die erlaubte elektrische Energie, die
für den
Betrieb entnommen werden kann, ist sehr begrenzt.
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Das Problem wird in dem Ausmaß heikler, als
die öffentlichen
Fernsprechstellen immer weiter vervollkommnet werden.
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Das Dokument EP-A-0 275 566 beschreibt ein
Verfahren, um den elektrischen Verbrauch einer öffentlichen Fernsprechstelle
zu verringern, in der die Steueranlage einen Mikroprozessor enthält. Bei
diesem Verfahren wird die Grundzyklenfrequenz des Systems, die von
Außen
gesteuert wird, durch ein zu einem gegebenen Zeitpunkt intern erzeugtes
Unterbrechungssignal vom Mikroprozessor unterbrochen und zu einem
späteren
Zeitpunkt durch ein extern erzeugtes Wiederherstellungssignal wieder
hergestellt, wobei das Wiederherstellungssignal von einem Steuertakt
abgeleitet ist, dessen Frequenz im Vergleich zur Grundzyklenfrequenz
des Systems niedrig ist. Dieses Verfahren weist die folgenden Nachteile
auf:
- – das
System funktioniert nur bei einer einzigen Frequenz, nämlich der
des Systemtakts. Der Steuertakt schaltet den Systemtakt lediglich
ein oder aus. Während
der Zeit, die ein solches Ausschalten vom folgenden Einschalten
trennt, ist der Mikroprozessor lahmgelegt und nicht in der Lage, Unterbrechungssignale
oder Äußere Bedingungen
zu erkennen, auf die er normalerweise reagieren müsste;
- – der
Mikroprozessor kann nicht die Zeit verwalten, da der Systemtakt
vorübergehend
unterbrochen wird;
- – es
ist leicht ersichtlich, dass die realisierbare Energieeinsparung
im besten Fall 50% nicht übersteigen
kann.
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Das Dokument EP-A-0 391 543 beschreibt einen
Mikroprozessoren-Taktgeber
für eine öffentliche
Fernsprechstelle, in der ein Peripheriegerät des Mikroprozessors zugleich
mit der Beschleunigung des Taktsignals ein Unterbrechungssignal
schickt, wenn ein Datenpaket von der Fernsprechzentrale empfangen
wird. Das Unterbrechungssignal wird mit Hilfe des beschleunigten
Taktsignals verarbeitet, um die Ansprechverzögerung des Systems zu verringern,
wodurch es möglich
wird, die normale Taktfrequenz zu verringern, um Energie zu sparen.
Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, sich übermäßig auf das Peripheriegerät des Mikroprozessors
zu verlassen.
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In diesem Dokument wird angenommen, dass
der Mikroprozessor der hauptsächliche
Energieverbraucher ist, und man begnügt sich damit, seinen Verbrauch
zu verringern, ohne sich mit dem des Peripheriegeräts zu befassen,
der ebenfalls bedeutend sein kann. Der Gesamtverbrauch der Anlage wird
daher nicht genügend
verringert.
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Verfahren sind zum Beispiel aus dem
Europäischen
Patent Nr. EP-A-0 155 126 bekannt, in denen ein Oszillator für den Betrieb
des Mikroprozessors erforderliche Taktimpulse liefert und wo ein
erwartetes Äußeres Ereignis
oder Unterbrechungssignal wie zum Beispiel der Einwurf eines Geldstücks in den
entsprechenden Schlitz einer öffentlichen
Fernsprechstelle ein Teilsystem der Anlage, nämlich das System der Erkennung
und Bewertung der Geldstücke,
veranlasst, vom Inaktivitäts-
in den aktiven Zustand überzugehen.
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In diesen Verfahren bleibt aber die
Kontrolle des elektrischen Verbrauchs des Mikroprozessors rudimentär. Im Inaktivzustand
wird der Mikroprozessor weiter mit der normalen Frequenz gespeist,
was einen noch verhältnismäßig hohen
elektrischen Energieverbrauch hervorruft.
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Die EP-A-0 343 528 beschreibt ein
System für
ein Mobiltelefon, von dem eine erhebliche Verringerung der Energie
erwartet werden kann, wenn die Taktfrequenz des Mikroprozessors
während
inaktiver Phasen unterbrochen wird.
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Erste Schritte in Richtung auf eine
verfeinerte Kontrolle der Frequenz des Mikroprozessors sind in den
Dokumenten
JP 3104360 ,
JP 1119155 und
JP 59200537 beschrieben worden. Sie
bestehen darin, Zustände
zu definieren, in denen die Frequenz ihr Maximum haben muss, sowie
andere, in denen eine verringerte Frequenz genügen kann. Unter Zustand versteht
man einen Zeitraum, der einige Sekunden wie bei der Verarbeitung
eines ankommenden Anrufs bis zu einigen Minuten wie bei der Verwendung
fortgeschrittener Funktionen des Telefons wie des Telefonverzeichnisses
dauern kann. Eine wesentliche Einschränkung liegt bei diesen Lösungen darin,
die Verarbeitung von höheren
Aufgaben bei der Maximalfrequenz zu verlangen. Man muss auch daran
erinnern, dass gerade in diesen Zuständen weitere Verbraucher wie
der Münzschlucker,
die Beleuchtung von Tasten oder die Anzeige hinzukommen. Aus diesem
Grunde gestatten es die vorgeschlagenen Lösungen nicht, die verbrauchte
Höchstenergie
zu verringern, sie verringern nur die durchschnittliche Energie.
Bei einer Telefonleitung ist es aber sehr wohl der Maximalwert,
der bestimmend ist.
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Die nachstehend beschriebene Erfindung gestattet
es, bei automatischen Fernsprechstellen, die mit einer Vorrichtung
ausgerüstet
sind, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben wird, den Energieverbrauch
durch die im kennzeichnenden Teil dieses gleichen Anspruchs beschriebenen
Mittel noch weiter und sehr beträchtlich
herabzusetzen.
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Die hier vorgeschlagene Lösung beruht
auf der Tatsache, dass die Mikroprozessoren elektrische Energie
vor allem bei der Kommutierung der Zeitimpulse verbrauchen, die
verwendet werden, damit sie funktionieren. Folglich verringert man
automatisch den elektrischen Energieverbrauch eines Mikroprozessors,
wenn man während
seiner Wartezeiten seine Taktfrequenz herabsetzt.
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Da der Hauptoszillator bei den üblichen
Frequenzen von 4 MHz einen nicht vernachlässigbaren Verbrauch aufweist
(etwa 1 mA), sieht die Erfindung allgemein ein System von Oszillatoren
vor, die dem Zeitverwalter vorangestellt sind, wobei das Ganze in der
Lage ist, die dem Mikroprozessor zugeführte Taktfrequenz zu variieren.
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Das Prinzip besteht darin, die Inaktivität und den
Kommutierungsrhythmus zwischen der normalen und der Nebenfrequenz
einem Zeitverwalter zu überlassen,
der eine feste Zeitbasis umfaßt,
deren Frequenz noch weit unterhalb der für den Inaktivzustand des Mikroprozessors
gewählten
Nebenfrequenz liegt. Die Frequenz dieser festen Zeitbasis hängt von
der Nebenfrequenz ab. Wenn die normale Betriebsfrequenz des Mikroprozessors
4 MHz beträgt,
ist die typische Nebenfrequenz des Inaktivzustands zum Beispiel
250 kHz, während
die Frequenz der festen Zeitbasis zum Beispiel 50 Hz beträgt.
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Eine erste Leitung verbindet den
Verwalter mit dem Mikroprozessor und gestattet es, die Impulse der
festen Zeitbasis zu übermitteln.
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Jedes Mal, wenn ein der Frequenz
der festen Zeitbasis entsprechender Impuls über eine zweite Leitung vom
Zeitverwalter an den Mikroprozessor übermittelt wird, geht dieser
in den aktiven Zustand über
und führt
eine Anzahl von Kontrollen des Zustands von Peripheriegeräten (Tastatur,
Hörerkontakt usw.)
aus. Wenn der Mikroprozessor diese Kontrollen beendet hat, befiehlt
er gegebenenfalls dem Verwalter über
eine dritte Leitung, wieder in den Wartezustand überzugehen.
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Der Übergang in den aktiven Zustand
kann auch durch das Eintreffen eines Unterbrechungssignals bestimmt
werden, das seinerseits durch ein Äußeres Ereignis wie Eintreffen
eines Gebührenzählimpulses
von der Zentrale, Einwurf einer Münze in einen Schlitz, Überwachung
der Speisespannungen usw. verursacht wird.
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Der vom Mikroprozessor an den Verwalter übermittelte
Befehl hängt
von der Aktivität
dieses Mikroprozessors ab. Er kann beschließen, zu kommutieren oder bei
der normalen Frequenz zu bleiben, wenn ein Bedürfnis dafür empfunden wird (zum Beispiel
Zeitmessung eines Zeitabschnitts wie der Dauer einer Gebühreneinheit).
Wenn die Kontrollen ergeben haben, dass eine Zeitmessung nicht vorliegt,
befiehlt der Mikroprozessor dem Verwalter, in den Inaktivzustand überzugehen.
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In einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung lässt
der Verwalter die Taktfrequenz diskontinuierlich variieren, d. h.
zwischen diskreten Werten. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von einer Ausführungsform,
in der von vornherein alle Frequenzwerte zwischen einem Minimum
und einem Maximum wählbar
sind.
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In einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung kann die Frequenz nur zwei Werte annehmen, den Wert
der normalen Frequenz des Grundzyklus des Mikroprozessors, normale
Frequenz genannt, und einen geringeren Wert, Nebenfrequenz genannt,
die gewählt
wird, um den elektrischen Verbrauch des Mikroprozessors herabzusetzen,
wenn die Bedingungen es gestatten, dass er in den Wartezustand übergeht.
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In einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung besteht das System der Oszillatoren aus einem einzigen
Oszillator, der die normale Frequenz liefert, während der Verwalter aus einem
Frequenzteiler besteht.
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In einer anderen Ausführungsform
der Erfindung besteht das System von Oszillatoren aus zwei Oszillatoren,
wobei der eine, Hauptoszillator genannt, die normale Frequenz liefert,
während
der andere, Nebenoszillator genannt, die Nebenfrequenz liefert.
Der Verwalter schaltet die Speisung des Hauptoszillators ab, wenn
der Nebenoszillator, der die Nebenfrequenz erzeugt, die niedriger
als die normale Frequenz ist, vom Verwalter ausgewählt wird.
Die einzigen Signale, die auf der zweiten Leitung weiter vorliegen,
sind die durch den Nebenoszillator erzeugten.
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In einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung beträgt
die normale Frequenz 4 MHz und die Nebenfrequenz 250 kHz. Im Falle
eines Frequenzteilers ist diese Nebenfrequenz nur die vom Verwalter
durch 16 geteilte normale Frequenz.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden
hierunter in der eingehenden Beschreibung einer Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung hervortreten,
die aus den 1 bis 4 besteht, in denen
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1 ein
Blockdiagramm darstellt, das schematisch die Wirkungsweise des Verfahrens
aufzeigt, das mit einem Frequenzteiler arbeitet;
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1a das
gleiche Blockdiagramm im Falle eines Systems von Oszillatoren darstellt,
das aus zwei Oszillatoren besteht;
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2 ein
Flussdiagramm des Arbeitsprozesses des Zeitverwalters 2 darstellt;
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3 ein
Blockdiagramm des Zeitverwalters 2 der 1 im Falle eines einzigen Oszillators mit
Frequenzteilung darstellt;
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4 schematisch
die Anordnung der Logikkreise 5 der 1 sowie der Zentraleinheit des Mikroprozessors 4 und
der diese Elemente physisch verbindenden Schienen darstellt.
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In der 1 wird
durch
- – Rechteck 1 der
Oszillator;
- – Rechteck 2 der
Zeitverwalter;
- – Rechteck 4 der
Mikroprozessor;
- – Rechteck 5 die
Gesamtheit der Schaltkreise dargestellt, die durch den Mikroprozessor 4 gesteuert werden,
wenn er aktiv ist.
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Eine erste Leitung 3 verbindet
die im Verwalter 2 enthaltene feste Zeitbasis mit dem Mikroprozessor 4.
Sie leitet die Signale der festen Zeitbasis, deren Frequenz über einen
Frequenzteiler von der Nebenfrequenz abhängt, der diese Frequenz durch
den Wert P teilt (3),
vom Verwalter 2 zum Mikroprozessor 4. Diese Frequenz
der festen Zeitbasis wird viel niedriger gewählt als der minimale Wert einer Taktfrequenz,
die über
eine zweite Leitung 6 zwischen dem Verwalter 2 und
dem Mikroprozessor 4 befördert wird. Diese Taktfrequenz
wird wie folgt zugleich durch den Verwalter 2 und durch
den Mikroprozessor 4 bestimmt:
- – der Mikroprozessor 4 führt jedesmal,
wenn er über
die erste Leitung 3 einen Impuls von der festen Zeitbasis
empfängt,
einen Komplex von Kontrollen durch. Am Ende dieses Komplexes von Kontrollen
wird vom Mikroprozessor 4 ein für den Verwalter 2 bestimmter
Befehl erzeugt und über eine
dritte Leitung 7 befördert,
die in 1 mit einem nach
links gerichteten Pfeil versehen ist;
- – dieser
Befehl wird durch den Verwalter 2 interpretiert, der die
Taktfrequenz der über
die zweite Leitung 6 zum Mikroprozessor 4 beförderten
Zeitimpulse entsprechend variieren lässt.
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Die Optimierung der Taktfrequenz
durch ununterbrochene Wechselwirkung zwischen dem Verwalter 2 und
dem Mikroprozessor 4 gestattet ihrerseits, den Energieverbrauch
des Mikroprozessors 4 und damit der Sprechstelle auf ein
Minimum herabzusetzen.
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Die durch den Mikroprozessor 4 in
seinem aktiven Zustand gesteuerten Schaltkreise 5 sind über einen
Adressenbus 15, der an sich bekannt ist, mit dem Mikroprozessor
verbunden.
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Die Rückkehr zur normalen Frequenz
der Zeitimpulse, bei der der Mikroprozessor 4 seine normale
Aktivität
wieder aufnehmen, das heißt,
Programmzeitverwaltung ausüben
kann, erfolgt:
- – entweder vermittels der Zeitbasis,
deren Signale über
die erste Leitung 3 an den Mikroprozessor 4 übermittelt
werden, der so periodisch dem Verwalter 2 über die
dritte Leitung 7 befiehlt, zur normalen Frequenz der Zeitimpulse
zurückzukehren,
- – oder
automatisch in bekannter Weise bei Feststellung eines jeglichen
Unterbrechungssignals, also zum Beispiel durch ein Gebührensignal,
den Einwurf einer Münze
in den Apparat, das Drücken einer
Taste auf der Tastatur, das Abnehmen oder Einhängen des Hörers oder durch irgendeinen
in 1 nicht dargestellten
Befehl. Der Verwalter 2 empfängt vom Adressenbus 15 (3) des Mikroprozessors 4 die
Adressen A0 bis A15, wodurch es ihm gestattet wird, dank des Komparators 12 die
Unterbrechungssignale automatisch zu erkennen und bei Erkennen derselben
ohne Hilfe der dritten Leitung 7 zur normalen Frequenz zu
kommutieren. Aus diesem Grunde reagiert der Mikroprozessor 4 auf Unterbrechungssignale
mit der normalen Frequenz, was bewirkt, dass die Leistung nicht
vermindert ist. Während
des verbleibenden Teils der 20 ms (im Falle, wenn die Frequenz der
festen Zeitbasis 50 Hz beträgt)
arbeitet der Mikroprozessor bei der geringeren Nebenfrequenz.
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1a stellt
ein Blockdiagramm für
die Ausführungsform
der Erfindung dar, in der ein aus zwei Oszillatoren bestehendes
System von Oszillatoren eingesetzt wird:
- – einem
Hauptoszillator 1, der eine hohe Frequenz liefert, die
normal genannt wird;
- – einem
Nebenoszillator 1',
der eine niedrige Frequenz liefert, die Nebenfrequenz genannt wird.
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Wenn die bei der Sprechstelle vorherrschenden
Bedingungen es gestatten, dass der Mikroprozessor 4 in
den Wartezustand versetzt wird, übermittelt
dieser über
die dritte Leitung 7 dem Verwalter 2 den Befehl
zum Versetzen in den Wartezustand. Über die Leitung 8,
die in dieser Ausführungsform
der Erfindung, wie sie in 1a dargestellt
wird, nicht erscheint, schickt der Verwalter 2 einen Ausschaltbefehl
an den Hauptoszillator 1. Dieser wird dann abgeschaltet,
und die einzigen zum Verwalter gelangenden Impulse sind die Nebenfrequenzimpulse,
die über
die zweite Leitung 6 an den Mikroprozessor übermittelt
werden, sowie die Impulse der festen Zeitbasis, die über die
erste Leitung 3 an den Mikroprozessor 4 übermittelt
werden.
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2 stellt
ein Flussdiagramm dar, das den Prozess schildert, demzufolge der
Verwalter 2 nach einem Unterbrechungssignal zur normalen
Frequenz übergeht
und in der Folge versucht, zur Nebenfrequenz zurückzukehren und Einsparungen
elektrischer Energie zu erzeugen.
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Dieses Flussdiagramm, das von oben
nach unten zu lesen ist, umfaßt
die folgenden Schritte:
- – Schritt A bezeichnet einen
Wartezustand des Mikroprozessors 4 entweder bei der normalen oder
der Nebenfrequenz.
- – Schritt
B bezeichnet das Auftreten eines äußeren Unterbrechungssignals,
das vom zufallsbedingten Typ ist.
- – Schritt
C, der eine Alternative zu Schritt B darstellt, aber das gleiche
Ergebnis liefert, nämlich den Übergang
zu normaler Frequenz, bezeichnet einen internen Softwarevorgang
im Verwalter 2, das heißt, ein internes Unterbrechungssignal,
das entweder durch die feste Zeitbasis des Verwalters Order durch
den Abschluss der gewöhnlich
als Timers (Zeitgeber) bezeichneten Unterzyklen des Mikroprozessors
hervorgerufen wird.
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In diesen beiden Fällen erfolgt
der Übergang zur
normalen Frequenz automatisch durch den Verwalter 2, indem
entweder ein äusseres
oder ein inneres Unterbrechungssignal erkannt wird.
- – Schritt
D bezeichnet den Übergang
zur oder die Aufrechterhaltung der normalen Frequenz.
- – Schritt
E bezeichnet einen Zustand, in dem der Mikroprozessor 4 mindestens
einen Zyklus von Kontrollen ausführt.
Dieser Zyklus kann nur unter guten Bedingungen ausgeführt werden,
wenn die Frequenz normal ist. Er kann die Ingangsetzung von Zeitgebern
des Mikroprozessors 4 umfassen, die unbedingt bei der normalen
Frequenz arbeiten müssen,
bis sie jeweils abgelaufen sind, damit die Folge der Arbeitsschritte
richtig ausgeführt
wird.
- – Schritt
F stellt nach einem Arbeitszyklus des Mikroprozessors 4 eine
innere Routine des Mikroprozessors 4 dar, die prüft, ob die
verschiedenen Zeitgeber abgelaufen sind oder nicht.
- – Schritt
G stellt den Weg dar, den der Prozess nimmt, wenn der vorausgehende
Test ein positives Ergebnis hatte: nachdem alle Zeitgeber abgelaufen
sind, kann der Mikroprozessor 4 in den Wartezustand und
die Taktfrequenz zur Nebenfrequenz übergehen. Dieser Übergang
zur Nebenfrequenz erfolgt durch Übermittlung
eines Befehls an den anwendungsspezifischen Schaltkreis, gemeinhin
ASIC genannt, in den der Verwalter 2 integriert ist, damit
die Zahl der integrierten Schaltkreise verringert werden kann.
- – Schritt
H stellt den Weg dar, den der Prozess nimmt, wenn der Test des Schritts
F ein negatives Ergebnis lieferte: zumindest einer der Zeitgeber ist
nicht abgelaufen, der Mikroprozessor 4 darf nicht in den
Wartezustand versetzt werden, folglich muss man die normale Frequenz
aufrechterhalten.
- – wenn
Schritte G oder N ausgeführt
worden sind, wird der Prozess mit Schritt A wieder aufgenommen.
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3 stellt
ein Blockdiagramm des Zeitverwalters 2 dar, der im Falle
eines einzigen Oszillators einen Frequenzteiler enthält. Dieser
Verwalter 2 ist Teil des als ASIC bezeichneten anwendungsspezifischen
Schaltkreises. Der Oszillator 1 ist über den Punkt CKIN mit dem
Verwalter 2 verbunden und liefert im vorliegenden Beispiel
eine feste Frequenz von 4 MHz. Der Mikroprozessor 4 ist über die
zweite Leitung 6, die am Punkt CKOUT endet, mit dem Verwalter 2 verbunden.
Zwischen diesen beiden Punkten umfaßt der Verwalter in dieser
Ausführungsform
der Erfindung einen Frequenzteiler 11 zur Teilung durch eine
Potenz N von 2, wobei N eventuell variieren kann. Der Höchstwert
von N ist durch die niedrigste Frequenz bestimmt, bei der der Mikroprozessor 4 normal
arbeiten kann. Die Auswahl zwischen den beiden Frequenzen erfolgt
entweder über
die dritte Leitung 7 (die den hiernach mit SPEED bezeichneten Befehl
befördert)
oder durch Erkennen eines Unterbrechungssignals vermittels eines
Komparators 12, der an die Adressen A0 bis A15 des Adressenbusses 15 angeschlossen
ist. Die Referenz 13 stellt eine ODER-Funktion dar, die
einerseits aus einem Flipflop vom Typ D besteht, der synchron mit
der Ausführung der
internen Befehle des Mikroprozessors 4 den Zustand des
Komparators 12 speichert (Ankunft eines Unterbrechungssignals),
und andererseits aus dem spezifischen Befehl des Mikroprozessors 4 (Leitung 7),
wobei diese beiden Bedingungen die Stellung des Kommutators 14 und
somit die über
die Leitung 6 beförderte
Frequenz bestimmten.
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Die ODER-Funktion wirkt im einzelnen
wie im nachfolgenden Abschnitt dargestellt, worin 1 den positiven
Zustand und 0 den negativen Zustand bezeichnet:
- – wenn sich
der Adressenbus 15 bei 1 und SPEED ebenfalls bei 1 befindet,
ist das Ergebnis auch 1;
- – wenn
sich der Adressenbus 15 bei 1 und SPEED bei 0 befindet,
ist das Ergebnis 1;
- – wenn
sich der Adressenbus 15 bei 0 und SPEED bei 1 befindet,
ist das Ergebnis 1;
- – wenn
sich der Adressenbus 15 bei 0 und SPEED bei 0 befindet,
ist das Ergebnis 0.
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Das Erkennen eines Unterbrechungssignals durch
den Komparator 12 gestattet es, zur normalen Frequenz überzugehen,
ungeachtet des Zustands des Befehls SPEED, der über die dritte Leitung 7 eintrifft.
Das Ergebnis dieses Erkennens gelangt zum Kommutator 14 und
bestimmt unmittelbar die Frequenz der zweiten Leitung 6,
die zum Mikroprozessor 4 führt.
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Im Vergleich zu einer Ausführungsform,
die mit einem Frequenzteiler arbeitet, beträgt im gewählten Beispiel die Frequenz
der festen Zeitbasis 20 Millisekunden. Diese feste Zeitbasis
ist ebenfalls ein Teil des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises,
ASIC genannt, der in 3 dargestellt
ist. Sie umfaßt
vor allem zwei kaskadenartig angeordnete Teiler, einer durch 4000
teilend, der andere durch eine ganze Zahl P teilend, die zwischen
1 und 128 variieren kann. Im dargestellten Beispiel wurden eine normale
Frequenz des Oszillators von 4 MHz und ein N-Wert von 20 gewählt. Man
erhält
dann alle 20 ms ein Signal von der festen Zeitbasis, das heißt, eine Frequenz
von 50 Hz.
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Dieser Wert hat den Vorteil, dass
die Zeitimpulse verwendet werden können, um die Signale zu erzeugen,
die von der Zifferntastatur der Sprechstelle ausgesendet werden,
wenn diese eine Telefonnummer aufruft, die durch den Benutzer auf
der Tastatur gewählt
wurde. Die Tastatursignale werden bei einer Frequenz gebildet, die
in den meisten Ländern
zwischen einem hohen Wert „HIGH", der einer Periode von
40 ms entspricht, und einem niedrigen Wert „LOW", der einer Periode von 60 ms entspricht,
variieren kann. In Frankreich ist allerdings die Verwendung einer
Zeitbasis von 16,6 ms erforderlich, um eine Rufnummer zu wählen. Darin
liegt der Grund für das
Vorhandensein eines Teilers durch P. Der Wert von P wird vor Auslieferung
der Sprechstelle eingestellt. Übrigens
sind 20 ms der erlaubte Höchstwert, um
zu vermeiden, dass das System der Erkennung von in den Zahlschlitz
der Sprechstelle eingeworfenen Münzen
keine Münzen
verpasst, die direkt hintereinander eingeworfen wurden.
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Die Wahl der Frequenz von 250 kHz
ist an die Eigenschaften des verwendeten Mikroprozessors 4 gebunden.
Es ist die niedrigste Frequenz, die eine gefahrlose Arbeit ermöglicht.
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Die Telefonleitung liefert ungefähr 150 mW. Je
tiefer die verwendeten Frequenzen oder, umgekehrt, je länger die
Perioden, desto energiesparender ist der intelligente Teil der Sprechstelle
und desto mehr Energie kann dafür
gespeichert werden, um zum Beispiel die Magnete des Münzwählers zu
betätigen.
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4 zeigt
für das
vorliegende Ausführungsbeispiel
schematisch die Anordnung der Logikkreise 5 der 1 auf der Logikkarte der
Sprechstelle zusammen mit der Verbindung der verschiedenen Bauteile über den Adressenbus 15,
der durch breite Pfeile dargestellt wird. Selbstverständlich können auch
die dünnen
Pfeile mehrere Leiter bzw. allgemeiner mehrere Mittel zur Signalübermittlung
umfassen, zum Beispiel durch Multiplexen.
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Der Adressenbus 15 verbindet
das Modem (Modulator-Demodulator bedeutend), das RTC (Real Time
Clock, d. h. Echtzeituhr bedeutend), den DTMF- (Dual Tone Multi
Frequency, d. h. Zweiton-Mehrfrequenzenwählverfahren
bedeutend) Sender und -Empfänger,
die GPU (Central Processing Unit, d. h. Zentrale Verarbeitungseinheit
bedeutend), den Speicher M und die 12C-Schnittstelle. Der Adressenbus 15 oder
Verkehrsweg umfaßt
die höherwertigen Adressen
A8 bis A15 und die niedrigerwertigen Adressen A0 bis A7, die aus
einem (nicht dargestellten) Demultiplexer kommen. Jedem Unterbrechungssignal
entspricht eine Adresse, wodurch es insbesondere dem Verwalter 2 ermöglicht wird,
zur normalen Frequenz überzugehen,
wenn eine einem Unterbrechungssignal entsprechende Adresse auf dem Adressenbus 15 erscheint.
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Bei einem Mikroprozessor 4,
der bei Zeitimpulsen von 4 MHz im Mittel 3 mA verbraucht, dürfte bei
einer auf 250 kHz verminderten Frequenz dieser Strom auf Werte zwischen
0,5 und 1 mA absinken.
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Während
der 20 ms, die zwei Signale der festen Zeitbasis voneinander trennen,
liegt ein Verbrauch von 3 mA während
5 ms vor, während
ein Verbrauch von 0,5 mA während
der übrigen
15 ms vorliegt. Dies ergibt einen mittleren Verbrauch von 1,12 mA,
somit ein Verhältnis
von 0,37. Dies stellt eine Ersparnis von 63% dar; im Mittel kann
diese Ersparnis zwischen 40 und 65% variieren.
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Eine zusätzliche Verminderung der Frequenz
auf 10 kHz oder sogar weniger führt
zu einer entsprechenden Verminderung der durch den Mikroprozessor 4 verbrauchten
elektrischen Energie.