JP4353081B2 - 電子機器及びその制御方法 - Google Patents
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Description
この種の電子時計においては、リセット入力があった場合、例えば、ユーザがリセット操作を行った場合、電源オン(電池交換)を検知した場合、及び、時計の裏蓋を開けた際に露出するリセット端子にリセット入力があった場合に、CPUに対して初期化信号を出力するリセット発生回路を備えたものがある(例えば、特許文献1)。
かかる電力の消費が生じている状態では、発電装置の発電量を上げないと(例えばソーラパネルに強い光を当てないと)、充電電池がなかなか充電されず、電子機器を起動させることができなくなってしまう等の問題が生じる。
この発明によれば、制御ユニットは、動作保証電圧V1以下の動作可能電圧VXで動作可能であり、周辺回路は、動作保証電圧V2が動作可能電圧VXよりも低く設定され、制御ユニットへの供給電圧が、動作保証電圧V1以下であって、動作可能電圧VX以上の状態であるときに、制御ユニットに対して、初期化信号を周期的に出力するので、制御ユニットが動作を開始すると初期化処理が実行され、制御ユニットの異常な制御処理を回避することができる。
また、本発明は、上記構成において、前記供給電圧上昇手段は、更に、前記異常検出手段の検出結果から、前記制御ユニットに異常が生じた場合に、前記電圧発生手段により発生した電圧と前記充電電池の電圧とを加算した電圧に基づいて、前記制御ユニットへの供給電圧を上昇させることを特徴とする。
また、本発明は、上記構成において、前記制御ユニットは、初期化処理を実行後に前記異常検出手段の動作開始を指示することを特徴とする。
また、本発明は、上記構成において、前記周辺回路は、時間を計時する計時手段を備え、前記電子機器は、前記計時手段の計時結果に基づいて時刻を表示する時刻表示手段を具備する時計として構成されていることを特徴とする。
図1は、本発明の電子機器の一実施形態に係るソーラ充電式電波時計の概要構成を示すブロック図である。
このソーラ充電式電波時計(以下、電波時計という)10は、マイクロコンピュータ100を備え、このマイクロコンピュータ100には、ソーラパネル(電力供給装置)20、二次蓄電池(充電電池)30、電源コンデンサ40、受信IC50、時計表示装置(時計表示手段)60、表示装置70、操作検出部80、水晶振動子90等が接続される。
ソーラパネル20は、太陽光等の光により発電し、発電電力をマイクロコンピュータ100のVTKP端子及びVSS端子間に供給する。
電源コンデンサ40は、マイクロコンピュータ100のVDD端子及びVSS端子間に配置され、この端子間に印可される電圧、つまり、高電位側ラインVDDL及び低電位側ラインGNDL間に印可される電圧を安定化させる電圧安定化コンデンサとして機能する。
操作検出部80は、この電波時計10が備える操作子(操作ボタンやリューズ等)の操作に応じてオン/オフする操作スイッチ81A〜81Cを備え、これら操作スイッチ81A〜81Cの一端が高電位側ラインVDDLに接続され、他端がマイクロコンピュータ100の入力ポートに接続される。したがって、操作スイッチ81A〜81Cのいずれがオンに切り替わると、その操作スイッチが接続された入力ポートに高電位側ラインVDDLの電圧が印可され、マイクロコンピュータ100により操作子の操作が検出される。
マイクロコンピュータ100は、定電圧駆動回路110と、定電圧駆動回路110に対して二次蓄電池30に蓄電された電力E0を供給する電源制御回路120とから構成されている。
定電圧駆動回路110は、この電力E0により動作するCPU(制御ユニット)200、ROM201、RAM202及び周辺回路300から構成されている。
本実施形態では、説明の便宜上、CPU200、ROM201及びRAM202の動作保証電圧V1の下限値を0.9V、周辺回路300が動作可能な動作保証電圧V2の下限値を0.6Vとした場合を例に説明する。
モータ制御回路312は、モータドライバ312Aの制御を行うものであり、周辺回路制御レジスタ340の所定領域に格納された情報等に基づいて駆動信号を出力し、このモータドライバ312Aは、モータ端子312Bに接続されたモータ63A〜63Cに駆動パルスを供給して各モータ63A〜63Cを回転駆動させる。
このウォッチドックタイマ320が動作中は、CPU200がソフトウェア処理により周期的にリセット処理を行う。したがって、CPU200が正常に動作している場合は、ウォッチドックタイマ320が周期的にリセットされ、ウォッチドックタイマ320からは上記信号RT4A、RT4Bが出力されず、CPU200に異常が生じてリセット処理が行われない場合にのみ、上記信号RT4A、RT4Bが出力される。すなわち、このウォッチドックタイマ320は、CPU200の異常を検出する異常検出手段として機能する。
RAM202は、現在時刻、ストップウォッチ制御回路310の計測時間等のデータが所定の領域に記憶される。RAM202のアドレスは、アドレスバスAB2によって指定され、送出命令或いは書き込み命令により、指定されたアドレスに記憶されたデータを、データバスDBに送出し、或いは、データバスDBに送出されたデータを指定されたアドレスに書き込む。
OR回路213は、割り込み信号と、後述するOR回路610の出力とが入力される。
アンド回路214は、一方の入力にフリップフロップ212の出力XQの出力信号が入力され、他方の入力に発振回路301からのクロック信号が入力される。
また、OR回路213に割り込み信号が入力される構成であるため、CPU200に対する割り込みが発生すると、フリップフロップ212がリセットされ、CPU200に対してクロック信号が供給される。したがって、CPU200は、周辺回路300から割り込みが発生すると、従来と同様に、HALT状態を解除して割り込みに応じた処理を開始することができる。
このように、CPU200が「HALT」命令を実行した際に、CPU200へのクロック信号の供給を停止することにより、CPU200内の回路の動作を全て停止させることができ、従来のものに比して、「HALT」命令実行時に生じる無駄な電力消費を回避することができる。
電源制御回路120は、充電制御回路(充電制御手段)400と、定電圧発生回路410と、電圧検出回路420とを備えて構成される。
充電制御回路400は、ソーラパネル20の発電電力により二次蓄電池30を充電するための回路である。本実施形態では、この充電制御回路400が、ソーラパネル20の発電電力を利用して、上記VDD端子に接続される高電位側ラインVDDLと、VSS端子に接続される低電位側ラインGNDLとの間に印可される電圧、より具体的には、定電圧発生回路410への供給電圧を上昇させるための即スタート回路(供給電圧上昇手段)430を備えている。
この即スタート回路430は、電圧検出回路420から入力される指示信号S2に基づいてトランジスタ・スイッチ432のオン・オフが制御され、トランジスタ・スイッチ432がオンに制御された場合には、二次蓄電池30の電圧VAと一致する電圧を、定電圧発生回路410への供給電圧とする。
但し、この定電圧発生回路410は、高電位側ラインVDDL及び低電位側ラインGNDL間に印可される電圧、つまり、二次蓄電池30の電圧VAが、0.95Vを発生するのに十分でない電圧(例えば、0.95V未満)の場合には、0.95Vの電圧を発生することができず、0.95V以下の電圧を発生することとなる。この場合、定電圧駆動回路110への供給電力E0の電圧が、CPU200の動作保証電圧V1(0.9V)未満であって、かつ、周辺回路300の動作保証電圧V2(0.6V)以上の場合には、周辺回路300は正常に動作可能であるが、CPU200の動作が保証されなくなり、供給電力E0の電圧が、周辺回路300の動作保証電圧V2(0.6V)未満の場合には、CPU200及び周辺回路300の動作が停止することとなる。
第1のリセット回路は、第1リセット回路500である。この第1リセット回路500は、入力ポート制御回路313から動作開始を指示する信号S1が入力される毎に、リセット信号RT1を出力する回路である。したがって、ユーザがリセット操作をおこなった場合に、CPU200に対してリセット信号(初期化信号)RT1が出力され、CPU200により初期化処理が実行される。
したがって、二次蓄電池30の電圧VAが、周辺回路300(発振回路301)の動作保証電圧V2(0.6)以下の所定電圧を下回った場合、或いは、動作保証電圧V2近傍の所定電位を上回った場合に、上記リセット信号RT2A、RT2Bが出力され、CPU200により初期化処理が実行される。
そして、この電圧検出回路420が出力する信号S2は、第4リセット回路520にも出力され、第4リセット回路520は、即スタート期間TSの開始を指示する信号S2Aを、動作開始を指示する信号として入力し、この信号が入力されたタイミングで、CPU200に対してリセット信号RT4を連続的に出力し、即スタート期間TSの終了を指示する信号S2Bが入力されると、リセット信号RT4の出力を停止する。
したがって、二次蓄電池30の電圧VAが、周辺回路300(発振回路301)の動作保証電圧V2(0.6)以下の所定電圧を下回った場合、或いは、動作保証電圧V2近傍の所定電位を上回った場合には、上記リセット信号RT2に加えて、二次蓄電池30の電圧VAが設定電圧(1.0V)を上回るまで、CPU200に対してリセット信号RT4が連続的に出力される。
なお、この電圧検出回路420に、更に、第1検出回路500からのリセット信号RT1を入力させ、このリセット信号RT1が入力された場合にも、即スタート期間TSの開始を指示する信号S2Aを出力させるようにしてもよい。
また、上記リセット信号RT1〜RT4は、OR回路610に入力され、このOR回路610の出力は、クロック制御回路210内のOR回路213に入力される。したがって、上記リセット信号RT1〜RT4のいずれかが出力されると、クロック制御回路210のフリップフロップ212がリセットされる。このリセットにより、CPU200にクロック信号を供給する初期状態に戻すことができる。
まず、この電波時計10においては、二次蓄電池30の電圧VAが周辺回路300の動作保証電圧V2以下に至る際に、即スタート回路430をトランジスタ・スイッチ432をオフ状態に設定する処理(即スタート可能状態に設定する処理)と、第4リセット回路520を動作状態に設定する処理とが実行される。
具体的には、二次蓄電池30の電圧VAが動作保証電圧V2以下に至ると、発振回路301等の動作が安定しなくなり、発振回路301等の動作停止が生じ、この動作停止の際に、第2リセット回路510からリセット信号RT2が出力される。このため、このリセット信号RT2が入力された電圧検出回路420により、即スタート回路430のトランジスタ・スイッチ432がオフ状態に設定されると共に、第4リセット回路520が動作状態に設定される。
この電源コンデンサ40の電圧VCが定電圧発生回路410に印可されるため、二次蓄電池30の電圧VAが未だ動作保証電圧V2以下の状態でも、時刻t1において、定電圧駆動回路110への供給電圧VD(この段階では動作電圧VCと一致する)が、周辺回路300の動作保証電圧V2以上となり、発振回路301等の周辺回路300の動作が早期に開始される。そして、この周辺回路300の動作開始に伴い、図4に示すように、時刻t1において、第2リセット回路510内のパワーオンリセット回路からのリセット信号RT2BがHレベルからLレベルに切り替わると共に、所定期間経過後に、第2リセット回路510内の発振停止リセット回路からのリセット信号RT2AがHレベルからLレベルに切り替わり、更に、第4リセット回路520から所定周期毎にリセット信号RT4が出力されることとなる。したがって、リセット信号RT2(RT2A、RT2B)、RT4がCPU200のリセット端子に入力されるため、CPU200が動作可能である場合は、CPU200が初期化処理を実行する。なお、本実施形態では、リセット信号RT2がCPU200に入力された時点では、CPU200への供給電圧(電圧VD)が後述する開始電圧VXより低いためにCPU200が正常に動作せず、CPU200による初期化処理が実行されなかった場合を例に説明する。
このため、充電により二次蓄電池30の電圧VAが徐々に上昇し、定電圧駆動回路110への供給電圧VD(この段階でも動作電圧VCと一致)が、CPU200の動作保証電圧V1の下限値と一致する電圧、或いは、動作保証電圧V1より低い電圧であっても、CPU200が動作可能な電圧(以下、開始電圧VX)を超えると(時刻t2)、CPU200が動作を開始する。CPU200が動作を開始すると、CPU200には、当該CPU200に連続的にリセット信号RT4が入力されているため、初期化処理が確実に実行される。
したがって、CPU200が異常な制御処理を開始する前、或いは異常な制御処理を開始したとしても直ぐに初期化処理が実行され、周辺回路300がCPU200の異常な制御によって正常に動作しなくなることが回避される。
ここで、ROM201には、CPU200が初期化処理実行後に実行する処理として、ウォッチドックタイマ320の動作開始を指示する処理(命令)が記述されており、CPU200が初期化処理を実行した後は、ウォッチドックタイマ320が動作状態に設定される。なお、図4に示す例では、時刻t2に至る前においても、CPU200がリセット信号RT4に基づいて初期化処理を実行し、CPU200が「HALT」命令を実行していることがHALT検出回路211により検出されている場合を示しているが、CPU200への供給電圧(電圧VD)が開始電圧VXより低いため、CPU200が正常に動作せず、この正常でない動作によりウォッチドックタイマ320からCPU200に対してリセット信号RT3Bが出力されるようになっている。
したがって、CPU200は、時刻t4以降においては初期化状態から通常の処理に移行し、周辺回路300の制御を開始する。この場合、二次蓄電池30が十分に充電されているので、供給電圧の不足によってCPU200が異常な制御処理を実行することがなく、CPU200は、正常な動作を行うことができ、例えば、時刻t4以降においてはウォッチドックタイマ320を周期的にリセットする処理を実行できるので、CPU200が正常な動作を行っている限り、ウォッチドックタイマ320からリセット信号RT3Bが出力されることはない。
定電圧駆動回路110への供給電圧VD(二次蓄電池30の電圧VAと一致)が、時刻t10において、CPU200の動作保証電圧V1以下であって、かつ、周辺回路300の動作保証電圧V2以上であるが、CPU200が動作を停止する電圧、或いは、CPU200が正常でない動作を開始してしまう電圧(停止電圧VYという)に至ると、CPU301によるウォッチドックタイマ320のリセット処理が正常に実行されないため、時刻t10において、ウォッチドックタイマ320からリセット信号RT3Bが出力される。
このため、ソーラパネル20が発電状態の場合には、図3に示すように、ダイオード431の順方向電圧VBと二次蓄電池30の電圧VAとを加算した電圧(VA+VB)、すなわち、図3に示す電圧VCが、電源コンデンサ40に印可され、定電圧駆動回路110への供給電圧VDが、CPU200等の動作保証電圧V1以上の電圧(図3の例では0.95V)に上昇される。
したがって、CPU200は、ウォッチドックタイマ320から出力されるリセット信号RT3B、及び、第4リセット回路520から連続的に出力されるリセット信号RT4のいずれかによって初期化処理を実行でき、異常な制御処理を行うことなく、或いは、異常な制御処理を行っても直ぐにその制御処理を中断し、定電圧駆動回路110への供給電圧VDが、CPU200が動作不能な電圧VY以下になると(時刻t11)、CPU200が動作を停止し、周辺回路300の動作保証電圧V2以下になると(時刻t12)、発振回路301等の周辺回路300の動作も停止する。
この周辺回路300の動作が停止した状態では、即スタート回路430のトランジスタ・スイッチ432がオフ状態に設定された状態と、第4リセット回路520が動作状態に設定された状態が維持されるので、ソーラパネル20が発電状態になれば、ダイオード431の順方向電圧VBと二次蓄電池30の電圧VAとを加算した電圧(VA+VB)が電源コンデンサ40に印可され、発振回路301等の周辺回路300の動作を早期に開始でき、また、CPU200が動作可能になると迅速に初期化処理を実行可能になっている。
したがって、CPU200への供給電圧が、開始電圧VX以上になると、CPU200が動作可能となるため、CPU200により初期化処理が実行され、CPU200が異常な制御処理を実行する場合を回避することができる。
したがって、CPU200に異常が生じるまで通常の動作を実行させることができる一方、CPU200に異常が生じたタイミングで直ちにCPU200に初期化処理を実行させることができる。これにより、CPU200に異常な制御処理が生じたとしてもその制御処理を迅速に中断させることができる。
したがって、二次蓄電池30の電圧VAが、CPU200の動作保証電圧(下限値)V1以下であっても、CPU301への供給電圧VDを迅速に動作保証電圧V1以上にすることができ、CPU301に迅速に初期化処理を実行させることが可能である。
また、上述した実施形態においては、この電波時計10に電力を供給する電力供給装置として、ソーラパネル20を適用する場合を例に説明したが、電波時計10内に回転錘を設け、この回転錘の旋回(運動エネルギー)により発電を行う発電装置、若しくは、ある部位と他の部位との温度差(熱エネルギー)による熱発電により電力を発生させる発電装置、又は、放送、通信電波などの浮遊電磁波を受信し、そのエネルギー(電気エネルギー)を利用した電磁誘導型発電装置等の発電装置を広く適用することができる。
また、この電力供給装置は、発電装置に限らず、トランスの原理を応用し、電磁誘導により電波時計10に電力を供給するインダクティブ充電装置や、通常の電気の接続方法である端子の接触により電波時計10に電力を供給するコンダクティブ充電装置であってもよい。この種の充電装置は、例えば、電波時計10が配置されると電波時計10に電力を供給する充電スタンドとして構成することが可能である。
また、上述した実施形態においては、本発明を、ソーラ充電式電波時計に適用する場合について例示したが、充電電池で動作する電子時計、PDA(Personal Digital Assistants)、携帯電話機、マイクロコンピュータ等のCPUを有する電子機器に広く適用することができる。
Claims (9)
- 制御ユニットと、この制御ユニットにより動作が制御される周辺回路と、これら制御ユニット及び周辺回路に動作電力を供給する充電電池とを備える電子機器において、前記制御ユニットは、動作保証電圧V1以下の動作可能電圧VXで動作可能であり、前記周辺回路は、動作保証電圧V2が前記動作可能電圧VXよりも低く設定され、前記制御ユニットへの供給電圧が、前記動作保証電圧V1以下であって、前記動作可能電圧VX以上の状態であるときに、前記制御ユニットに対して、初期化信号を周期的に出力する連続初期化手段を備えたことを特徴とする電子機器。
- 電力供給装置からの供給電力により前記充電電池を充電する充電制御手段と、前記供給電力により電圧を発生する電圧発生手段と、前記充電電池の電圧が、少なくとも前記制御ユニットの動作保証電圧を超えるまでは、前記電圧発生手段により発生した電圧と前記充電電池の電圧とを加算した電圧に基づいて、前記制御ユニットへの供給電圧を上昇させる供給電圧上昇手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
- 前記制御ユニットの異常を検出する異常検出手段を備え、前記連続初期化手段は、前記異常検出手段の検出結果から、前記制御ユニットに異常が生じた場合に、更に、前記制御ユニットに対して、初期化信号を周期的に出力することを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
- 前記供給電圧上昇手段は、更に、前記異常検出手段の検出結果から、前記制御ユニットに異常が生じた場合に、前記電圧発生手段により発生した電圧と前記充電電池の電圧とを加算した電圧に基づいて、前記制御ユニットへの供給電圧を上昇させることを特徴とする請求項3に記載の電子機器。
- 前記制御ユニットは、初期化処理を実行後に前記異常検出手段の動作開始を指示することを特徴とする請求項3又は4に記載の電子機器。
- 前記周辺回路は、クロック信号を出力する発振回路と、前記制御ユニットへの前記クロック信号の供給/供給停止を切替制御するクロック制御手段とを備え、このクロック制御手段は、前記制御ユニットが、当該制御ユニットの停止命令を実行した場合に、前記制御ユニットへの前記クロック信号の供給を停止し、前記制御ユニットに対する前記周辺回路からの割り込みが発生した場合、又は、前記連続初期化手段が初期化信号の出力を開始した場合に、前記制御ユニットへの前記クロック信号の供給を開始することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子機器。
- 前記周辺回路は、時間を計時する計時手段を備え、前記電子機器は、前記計時手段の計時結果に基づいて時刻を表示する時刻表示手段を具備する時計として構成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子機器。
- 制御ユニットと、この制御ユニットにより動作が制御される周辺回路と、これら制御ユニット及び周辺回路に動作電力を供給する充電電池とを備える電子機器の制御方法において、前記制御ユニットは、動作保証電圧V1以下の動作可能電圧VXで動作可能であり、前記周辺回路は、動作保証電圧V2が前記動作可能電圧VXよりも低く設定され、前記制御ユニットへの供給電圧が、前記動作保証電圧V1以下であって、前記動作可能電圧VX以上の状態であるときに、前記制御ユニットに対して、初期化信号を周期的に出力することを特徴とする電子機器の制御方法。
- 前記制御ユニットに異常が生じたか否かを検出し、異常が生じた場合に、前記制御ユニットに対して、初期化信号を周期的に出力すると共に、前記供給電力により電圧を発生させ、この発生させた電圧と前記充電電池の電圧とを加算した電圧に基づいて前記制御ユニットへの供給電圧を上昇させることを特徴とする請求項8に記載の電子機器の制御方法。
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