JP2005147727A - 電子時計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 マイクロコンピュータを搭載した電子時計において、通常動作時はマイクロコンピュータを停止させ、その代わりに定期動作を行なう為の処理手段を動作させる。この事により通常消費電力を低くし、電池寿命を大幅に伸ばすことができる。
【選択図】 図1
Description
時計に於いて使用するマイクロコンピュータは、時計の低消費電力を勘案し、ローパワーマイクロコンピュータが使用されている。(例えば、特許文献1参照)
その1つが、マイクロコンピュータを停止するHALT機能とそれを解除するHALTリリース機能である。(以降、HALTリリースをHRと記述する)
この機能は、時計においては、例えば通常計時などでは、実行すべき命令処理時間(例えば毎秒の計時加算と表示)が計時全体の時間(1秒間)に比べ非常に短い事を利用し、マイクロコンピュータを動作停止(HALT)状態にした後、内部に持つ基準信号源からの1秒ごとに発生する信号(HR信号)により動作停止(HALT)状態が解除され、マイクロコンピュータが動作して実行すべき命令処理(毎秒の計時加算と表示)を行なった後、再度動作(停止)状態とする。
この動作により、単位時間当たりの命令実行時間が大幅に減らせるので、低消費電力を達成できる。
以上が従来の電子時計の構成である。
タBが時分針を駆動するモータで正分(00秒)より10秒毎に運針を行う時計を実現する場合を例にして、動作説明を図5、6を用いて行なう。
マイクロコンピュータ9はデータ・バスD−BUSを介し、リピートタイマ31に設定値1秒をセットし、イネーブル設定回路32を有効にし、マイクロコンピュータ9は停止し、HALT状態になる。(以降データ・バスD−BUSをD−BUSと記述する。)
このように、時刻を表示するのみの通常状態でも1秒毎の動作が必要であった。
そのため、従来のマイクロコンピュータから構成された電子時計は、頻繁に電池交換或いは、頻繁に充電を行なう事で実現したが、頻繁に電池交換したり、頻繁に充電する事は、ユーザには非常に負担であった。
マイクロコンピュータの消費電力は単位時間当たりの動作時間を減らすことにより低減できる。従って、その方策の1つとして、上記説明にあった通常状態での1秒毎の動作間隔をさらに延ばすことで消費電力を低減する方策が求められていた。
事を特徴とする。
後、中断命令を受けた時点で中断信号を出力して停止する事を特徴とする。
一致、任意で設定されたレベル値以上の場合は不一致と判定し、不一致と判定した場合はマイクロコンピュータに識別信号を出力することを特徴とする。
スタティックリークを削減できる。又マイクロコンピュータの駆動用レギュレータを停止する事で、駆動用レギュレータその自体の消費電力を削除できる。
本実施例は、2個のモータを有した電子時計であり、通常動作時は、マイクロコンピュータはHALT状態となり、その代わりに処理手段が動作し、一方のモータを、1秒運針、もう一方のモータを、分針動作を行なう為の10秒毎運針させる。
そこで、本実施例では、モータの重複動作を避ける為の排他制御手段を有している。
303はラッチAでありカウントアップ信号C1を入力し、HR信号R01を出力する、33はリピートタイマBであり、タイムアップ毎にタイムアップ信号T2を出力する。302は比較器を有するカウンタBであり、前記マイクロコンピュータ9が設定する比較データと、該タイムアップ信号T2によるカウント値とを比較し、一致するとカウントアップ信号C2を出力する。304はラッチでありカウントアップ信号C2を入力し、HR信号R02を出力する。37はORゲートであり、該HR信号R01及びHR信号R02を入力し、HR信号R0を出力する。32はイネーブル設定回路であり、該マイクロコンピュータ9により、4種類のイネーブル信号(イネーブル信号E1、イネーブル信号E2、イネーブル信号E3、イネーブル信号E4)が出力される。
HRするように設定されている。
マイクロコンピュータ9は、D−BUSを介し、排他制御手段6を有効にする事で、モータA5とモータB8との重複動作の禁止を設定する。次にマイクロコンピュータ9は、リピートタイマA31に1秒のタイマ値、リピートタイマB33には10秒のタイマ値をセットする。次にマイクロコンピュータ9はカウンタA301に60を書き込み60進(60秒)カウンタとして設定し、イネーブル設定回路32がイネーブル信号E1,イネーブル信号E2及びイネーブル信号E3を出力する事でリピートタイマ31、カウンタA301及びリピートタイマB33は動作を開始する。1分以上の遅い計時に関してはマイクロコンピュータ9自身が内部処理する。カウンタB302は不使用のためイネーブル信号E4は出力されない。その後マイクロコンピュータ9は、HALT状態となる。
外部操作スイッチ部SWが入力されると、マイクロコンピュータ9は、イネーブル設定回路32を停止する。イネーブル設定回路32はリピートタイマA31,リピートタイマB32を停止すると共に中断信号CDを出力する。モータA制御手段4は、モータA駆動信号MOAの出力が既に終了していることをマイクロコンピュータ9に告知するためHR信号R1を即座に出力する。しかし、モータB制御手段7はモータB駆動信号MOBを出力中であるため、終了した後にHR信号R2を出力する。その後マイクロコンピュータ9は、HR信号R1、HR信号R2をリセットし、カウンタA301,内容を読み出し、運針数、及び経過時間の取得を行なう。
以上がマイクロコンピュータ9の処理を介さず運針処理を行いさらに運針間の排他制御
手段を有する電子時計の実施例であり、マイクロコンピュータ9はほとんど動作すること無くモータ駆動が行なえる。
よって従来の様に、マイクロコンピュータ9が1秒毎に運針制御するのに比べると、60秒に1回の動作であるとマイクロコンピュータの消費電流は1/60になる。
本実施例は、3個のモータを有した電子時計であり、通常動作時は、マイクロコンピュータはHALT状態となり、その代わりに処理手段が動作する。3個のモータの内、第一のモータは、秒運針用の1秒運針、第2のモータは、分針用の10秒毎運針、第3のモータは、時針の為の60秒毎運針を行なう。又、モータ出力順序を指定する優先順位指定手段
を有している。
40はモータC制御手段であり前記マイクロコンピュータ9の命令によりモータ駆動信号MOCを出力する。マイクロコンピュータ9によりモータ駆動波形、モータ駆動速度、正逆回転の出力指定、及び、複数モータの駆動が可能である。41はモータCであり、該モータ駆動信号MOCにより駆動される。
まず動作説明をする前に、図13の説明をする。図13は、モータA5の1秒運針時単独での駆動の状態と、1分時にモータA5の1秒運針、モータC41の10秒運針、及びモータB8の1分運針、が重なった時に優先順位指定手段200の指定により、モータA5、モータC41、モータB8の順に優先順位が高い順にモータ出力されている様子を示したタイムチャートである。
B駆動信号MOBを出力し、モータC41が運針する。60分経過するとカウンタB302からカウントアップ信号C2が出力される。よってOR37からはHR信号R0が出力される為、マイクロコンピュータ9は動作を開始する。マイクロコンピュータ9は、HR信号R01が出力されていることを確認すると、60分経過した事を内部処理し、ラッチ304をリセットし、再びホルト状態となる。つまりマイクロコンピュータは60分1回しか動作は行なわない。
図13は、59分59秒、60分00秒、60分01秒時点でモータ出力状態を示したタイムチャートである。59分59秒ではタイムアップ信号T1のみが出力されるため、優先順位設定手段200は、モータA許可信号K1を出力し、それを受けモータ制御手段A4は、モータA駆動信号MOAを出力し、モータA5が運針する。60分00秒ではタイムアップ信号T1、タイムアップ信号T2及びタイムアップ信号T3が同時に出力されるため、優先順位設定手段200は、まず一番優先順位が高いモータA許可信号K1を出力する。よってモータ制御手段A4は、モータA駆動信号MOAを出力し、モータA5が運針する。同時に、モータAモニタ信号M1が出力される。その後、モータA5の運針が終了し、モータAモニタ信号M1が停止すると、優先順位設定手段200は、次に優先順位が高いモータC許可信号K3を出力する。モータC制御手段40は、モータC駆動信号MOCを出力し、モータC41が運針する。同時に、モータCモニタ信号M3が出力される。その後、モータC41の運針が終了し、モータCモニタ信号M3が停止すると、優先順位設定手段200は、最後に優先順位が最も低いモータB許可信号K2を出力する。モータB制御手段7は、モータB駆動信号MOBを出力し、モータB8が運針する。同時に、モータBモニタ信号M2が出力される。その後、モータB8の運針が終了すると、モータBモニタ信号M3が停止する。
以上が優先順位指定手段を有する電子時計である。
計に本発明を応用したものである。
0は圧力値等を示する表示部であり、10は圧力検出手段であり、センサ11のセンサ出力V1をA/D変換する。12は電圧検出手段であり、蓄電部13の蓄電電圧V2をA/D変換する。15は発振器1用の低電圧レギュレータであり、レギュレータ電圧VREGを出力する。16は、高電圧用マイクロコンピュータ駆動レギュレータであり、マイクロコンピュータ駆動電圧VMICを出力する。14はマイクロコンピュータ電源切り替え回路であり、前記レギュレータ電圧VREG或いはマイクロコンピュータ駆動電圧VMICを切り替え出力する。以降レギュレータ電圧VREGをVREG、マイクロコンピュータ駆動電圧VMICをVMICと記述する。
一方で、マイクロコンピュータ9はその内部にアナログ特性を用いて動作するROMやRAM(共に図示せず)が存在するため、その動作中は闇雲に低電圧化を図る事が出来ず、そのため、VMICはVREGよりも高い電圧に保持する必要がある。
対して、比較した結果前回と今回で値に差が生じた場合、状況に変化が生じたという事であり、その状況変化に応じたマイクロコンピュータ9の処理が必要であるため、HR信号を出力し、マイクロコンピュータ9の起動を促すのである。
れたレベル値以下の場合は一致、任意で設定されたレベル値以上の場合は不一致と判定し、
不一致と判定した場合はマイクロコンピュータに識別信号を出力するシステム構成について説明する。前述と異なる点は検出回路のみであり、図4の替わりに図14を用いて構成を説明する。
10と電圧検出回路12は、同様な構成であるため同一のものとして説明する。102はA/D変換器であり、スタート信号TXに基づき、アナログ信号VXを、デジタルデー
タDSに変換する。101はラッチであり、該デジタルデータDS1をラッチし、デジタルデータDS2を出力する。104は差分発生回路であり、であり、該デジタルデータDS1とデジタルデータDS2を入力し、差分データSDを発生する。106は基準レベル発生回路回路であり、基準データHDを発生する。103は大小比較手段105であり、該差分データSDと基準データHDを比較し、差分データSDが基準データHDより大きい場合は、HR信号RXを出力する。
以上が図14の説明である。
差分発生回路104は、A/D変換器102から発生する新規デジタルデータDS1と、
以前に取得したラッチ101から発生するデジタルデータDS2からデータSDを発生する。次に大小比較手段105は、差分データSDと基準レベル発生回路106が出力する基準データHDとを比較し、差分データSDが基準データHDより大きい場合は、以前とは異なると判断しHR信号RXを出力することで、マイクロコンピュータ9をHRする。又差分データSDが基準データHDより小さい場合は、以前と変化は無いと判断し、HR信号RXを出力しない。
以上の説明のようにA/D変換値の僅かの変動で、マイクロコンピュータ9が無用な処理を行なことは無い為、更に消費電力は削減できる。
(1)従来は、マイクロコンピュータ9が定期的に動作を行なってきたセンサ処理や電圧検出処理を、検出値に差が生じた時のみ動作するようにした。
このことにより、マイクロコンピュータ9の動作機会を大幅に削減できるため、大幅な低消費電力化が可能である。
(2)HALT時に高電圧のVMICから低電圧のVREGに切り替えることでスタティックリークを大幅に削減できる。
(3)HALT時に高電圧のVMICから低電圧のVREGに切り替える際に、マイクロコンピュータ駆動用レギュレータ16も停止させる事で、その分の消費電力を削減できる。
以上、3つの効果によりマイクロコンピュータ9の消費電力を大幅に削減することが可能となる。
第4実施例は、本発明において、デジタル表示を用いた電子時計の応用例である。
まずマイクロコンピュータ9は、第1比較器120、第2比較器121に60を書き込み、更に比較器122に12を書き込む。次にマイクロコンピュータ9は、リピートタイマ110に1秒をセットする。その後マイクロコンピュータ9は、イネーブル設定回路32を有効にし、HALT状態になる。リピートタイマ110は、1秒経過するごとにタイムアップ信号T1を出力する。第1カウンタはタイムアップ信号T1を入力する事でカウントデータCD1は第1表示手段112を介し、表示部0に1秒表示を行なう。その後60秒経過すると比較データH1と一致する為、第1カウンタは、カウントアップ信号CSが出力される。次に第2カウンタは、カウントアップ信号CSを入力する事で、カウントデータCD2は第2表示手段114を介し、表示部0に1分表示を行なう。その後60分経過すると比較データH2と一致する為、第2カウンタは、カウントアップ信号CMが出力される。第3カウンタは、カウントアップ信号CMを入力する事で、カウントデータCD3は第3表示手段116を介し、表示部0に時表示を行なう。その後12時間経過すると比較データH3と一致する為、第3カウンタは、カウントアップ信号CSが出力される事で、ラッチ回路117は、HR信号R0を出力する。よってマイクロコンピュータ9は、動作を開始し、HR信号R0は出力されている事を確認すると、12時間経過した事を内部処理し、ラッチ回路117をリセット、再びHALT状態になる。よってマイクロコンピュータ9は、12時間に1度動作するのみである。
以上が本発明における第4の実施形態動作説明である。
つまりマイクロコンピュータを搭載した多機能電子時計であるにもかかわらず長寿命化が可能となったと共に、発電を有する電子時計に対しては発電能力が少なくとも充分動作が可能な電子時計を提供出来た。
3 計時手段
6 排他設定手段
10 圧力検出手段
12 電圧検出手段
14 マイクロコンピュータ電源切り替え回路
Claims (18)
- マイクロコンピュータと
該マイクロコンピュータからの命令に基づき、情報処理を行なう、少なくとも1つの処理手段を有し、
該処理手段は、前記情報処理の結果、前記マイクロコンピュータによる処理が必要になった場合に、処理要求信号をマイクロコンピュータに出力する事を特徴とする電子時計。 - 前記マイクロコンピュータにはマイクロコンピュータの動作を停止するHALT機能を有しており、前記処理要求信号はマイクロコンピュータが停止状態にある場合に停止状態を解除する解除信号、もしくは割込要求信号である事を特徴とする請求項1記載の電子時計。
- 前記処理手段は、マイクロコンピュータからの中断命令により、処理を中断する事を特徴とする請求項1ないし2記載の電子時計。
- 前記処理手段は、マイクロコンピュータからの中断命令による処理中断時、処理が中断された事を示す中断信号をマイクロコンピュータに出力する事を特徴とする請求項3記載の電子時計。
- 前記処理手段が、マイクロコンピュータからの中断命令による処理を中断した場合、中断時点の情報がマイクロコンピュータにより読み取り可能である
事を特徴とする請求項4記載の電子時計。 - 前記中断信号がHALT状態の解除信号、もしくは、割込要求信号である事を特徴とする請求項5記載記載の電子時計。
- 処理手段が、少なくとも1つ以上の計時手段と、計時手段からの計時信号により駆動される、少なくとも1つ以上の計時表示手段から構成されており、マイクロコンピュータから中断命令があった場合、中断時点の経過時間が読取可能な事を特徴とする請求項1から請求項6記載の電子時計。
- 処理手段は、複数のモータを正逆駆動するためのモータ駆動回路を含み、前記モータ駆動回路は、前記マイクロコンピュータからの情報により、モータ駆動波形、モータ駆動速度、正逆回転の出力指定、及び、複数モータの重複出力を禁止出来ると共に、マイクロコンピュータからの中断命令があった場合、停止状態の経過時間が確実に正常駆動できる時間経過している場合は、命令を受けた時点で中断信号を出力して停止し、モータ駆動中の場合は、モータ駆動終了後、或いはモータを正常駆動できる時間経過した後、中断命令を受けた時点で中断信号を出力して停止する事を特徴とする請求項1から請求項6記載の電子時計。
- 処理手段は、複数のモータを正逆駆動するためのモータ駆動回路を含み、前記モータ駆動回路は、前記マイクロコンピュータからの情報により、モータ駆動波形、モータ駆動速度、正逆回転の出力指定、及び、複数モータの駆動順序或いは優先順位を指定出来ると共に、マイクロコンピュータからの中断命令があった場合、停止状態の経過時間が確実に正常駆動できる時間経過している場合は、命令を受けた時点で中断信号を出力して停止し、モータ駆動中の場合は、モータ駆動終了後、或いはモータを正常駆動できる時間経過した後、中断命令を受けた時点で中断信号を出力して停止する事を特徴とする請求項1から請求項6記載の電子時計。
- 処理手段は、少なくとも1つ以上の計時手段と、少なくとも1つ以上の計時表示手段か
ら構成されており、該計時表示手段は、液晶表示等を駆動するための表示駆動回路を有し、該計時手段は、秒分等の桁上げ処理を含めた制御を行なう事を特徴とする請求項1から請求項6に記載の電子時計。 - 少なくとも1つの発電手段と前記発電手段の発電電力を蓄える蓄電手段を有し、前記蓄電手段を電源とすることを特徴とする請求項1から請求項10記載の電子時計。
- 処理手段は、現在の処理結果と過去の処理結果を比較する比較手段を有し、比較の結果不一致の場合、マイクロコンピュータに識別信号を出力することを特徴とする請求項1乃至請求項10記載の電子時計。
- 処理手段は、現在の処理結果と過去の処理結果を比較する比較手段を有し、現在の処理結果と過去の処理結果を比較する場合は、比較値が任意で設定されたレベル値以下
の場合は一致、任意で設定されたレベル値以上の場合は不一致と判定し、不一致と判定した場合はマイクロコンピュータに識別信号を出力することを特徴とする請求項12記載の電子時計。 - 処理手段は、発電検出手段を有し、現在の発電結果と過去の発電結果を比較する比較手段を有し、比較の結果不一致の場合、マイクロコンピュータに識別信号を出力することを特徴とする請求項12及び13記載の電子時計。
- 処理手段は、電圧検出手段を有し、現在の発電結果と過去の発電結果を比較する比較手段を有し、比較の結果不一致の場合、マイクロコンピュータに識別信号を出力することを特徴とする請求項12及び13記載の電子時計。
- 処理手段は、センサ検出手段を有し、現在のセンス結果と過去のセンス結果を比較する比較手段を有し、比較の結果不一致の場合、マイクロコンピュータに識別信号を出力することを特徴とする請求項12及び13記載の電子時計。
- 前記識別信号は、HALT状態の解除信号、もしくは、割込要求信号であることを特徴とする請求項12乃至請求項16記載の電子時計。
- マイクロコンピュータがHALT状態の場合は、マイクロコンピュータの印加電圧がマイクロコンピュータ動作中の電圧より低い電圧が供給される事を特徴とする請求項1乃至請求項17記載の電子時計。
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