JPH0457145B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも１台の親器と複数台の子
器との間で信号を送受する送受信システムの各子
器に対して親器からの距離の遠近に対応した番地
を自動的に割り付けるための子器番地自動割り付
け装置に関する。

〔背景技術とその問題点〕

一般に、語学教習システム（いわゆるLLシス
テム）や、集団会議システム等においては、少な
くとも１台の教師用や議長用等の親器と、生徒数
や会議参加者数等に応じた複数台の子器とが設置
され、親器側からは各子器の１台１台をそれぞれ
選択的、個別的に指定して通信し得るようになつ
ている。このように、親器側から所望の子器を選
択指定し得るためには、各子器には、それぞれ互
いに異なる番号あるいは番地が予め設定されてい
ることが必要である。

従来において、各子器の上記番号あるいは番地
については、それぞれの子器の固有の状態として
機械的に設定されることが多く、各子器毎に内蔵
された機械的設定手段、たとえばスイツチ接点や
ジヤンパー線あるいは設定ピン等を、オン、オフ
操作することにより、上記番号あるいは番地とな
る数値の設定がなされていた。これらの機械的設
定手段は、システム設置状態において使用者の不
用意な操作により設定数値が狂うことのないよう
に、子器の筐体内部等のような値接手で操作でき
ない箇所に配置されるのが普通であり、さらに、
ネジ止めやハンダ付け等によりほぼ固定的、永久
的に設定されているものも多い。

ところが、このような従来のものにあつては、
システムの保守、修理等に際して、子器の追加、
削除、交換を行なう場合に、上記設定数値の適正
化が極めて困難となる。たとえば故障した子器を
新たな子器と交換する場合に、番号あるいは番地
となる数値の設定変更がほぼ不可能なものでは、
旧子器の設定数値と等しい設定数値の新子器が必
要とされ、メーカ等の供給側では設定数値の異な
る全子器を準備しておかねばならず、子器の発
注、納入の手続が面倒であり間違いも生じ易い。
また、番号や番地となる数値の設定変更が可能な
ものでも、他の子器との関係を考慮して、設定数
値が重量しないように注意しながら設定操作する
必要がある。

そこで、本件発明者は、先に特願昭57−132091
号（特開昭59−23367号公報）や特願昭58−42415
号（特開昭59−169250号公報）において、同一構
造を有し固有の番号や番地を持たない子器群に対
して、システム動作時に自動的に互いに相異なる
番号や番地を割り付ける装置を提案している。こ
のような装置の原理的な動作は、各子器がそれぞ
れ独立に発生するランダムな数値を、親器側であ
るいは子器間で判別して、重複するものを排除
し、これを繰り返すことにより最終的に各子器に
それぞれ互いに異なる数値が割り当てられるよう
にするものである。

ところで、このような本発明の先行技術となる
自動割り付け装置により割り付けられた各子器の
番号や番地は、子器自体の物理的な配設位置とは
無関係であり、また各子器の番号や番地が割り付
け動作毎に全くランダムに決定されて一定しな
い。このため、割り付け動作が終了したのみで
は、例えば親器側から所定位置の子器を指定して
通信することはできない。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の実情に鑑み、予めランダムに
各子器に対して互いに異なる番号あるいは番地が
与えられている送受信システムに対して、親器か
らの距離に遠近に応じた物理的あるいは絶対的な
番地を上記各子器に自動的に割り付けるような子
器番地自動割り付け装置の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明に係る子器番号自動割り付け
装置の特徴は、少なくとも１台の親器と複数台の
子器との間で信号を送受する送受信システムの各
子器の番地を割り付ける子器番地自動割り付け装
置において、上記親器は、上記各子器に対して基
準パルスを送受パルス発生器と、上記各子器のう
ちの１台を順次指定して当該子器のみが上記基準
パルスを送り返すように制御する子器指定手段
と、上記基準パルスに対する上記送り返されたパ
ルスの遅れ時間を検出する遅れ時間検出手段と、
この遅れ時間検出手段からの出力に基いて各子器
の親器からの信号伝播距離の遠近に応じた番地を
割り付ける番地割り付け手段とを具備し、上記各
子器は、上記親器の子器指定手段よりの指定に応
じて上記基準パルスを送り返す手段を有して成る
ことである。

〔実施例〕

以下、本発明に係る子器番地自動割り付け装置
について、図面を参照しながら説明する。

先ず第１図は、本発明の基本的構成を概略的に
示すブロツク図である。

この第１図において、少なくとも１台の親器
MSと複数台の子器SL１，SL２、…との間で信
号を送受する送受信システムは、例えば語学教習
システム（いわゆるLLシステム）や、集団会議
システム等として適用し得るものであるが、第１
図中では、子器番号自動割り付け動作に関連ある
部分のみを取り出して図示している。このような
送受信システムにおいて、親器MSからは送信ラ
インL_Sと受信ラインL_Rとがバスラインとして導
出され、各ラインL_S、L_Rの終端は、それぞれタ
ーミネータTM_S、TM_Rに接続されている。この
バスラインとしての送受信ラインL_S、L_Rに対し
て、親器MSからの距離_X1の位置に子器SL１が、
距離^X2の位置に子器SL２が、…それぞれ接続さ
れている。

各子器SL１，SL２，…は、送信ラインL_Sの信
号をそのまま又は増幅して受信ラインL_Rに送り
返す手段としてのゲート回路Ｇ１，Ｇ２，…を有
し、これらのゲート回路Ｇ１，Ｇ２，…は、親器
MSの子器指定手段１１により指定された子器の
回路のみがオン（導通）状態となり、他はオフ
（遮断）状態にある。ここで、各子器SL１，SL
２，…は、配設位置とは無関係にそれぞれ互いに
異なる番号（あるいは仮番地）が予め割り付けら
れており、親器MSはこれらの番号のうちの所望
の一番号を指定して当該番号の子器の少なくとも
上記ゲート回路をオン制御することができる。

親器MSは、各子器SL₁，LS₂、…に向けて基準
パルスＳを送出するパルス発生器１２と、各子器
SL１，SL２，…のうちの一つを指定して上記ゲ
ート回路をオン制御して当該子器のみが上記基準
パルスを送り返すようになす子器指定手段SDと、
上記基準パルスＳに対する上記指定された子器か
ら送り返された返送パルスＲの遅れ時間を検出す
る遅れ時間検出手段１３と、この遅れ時間検出手
段１３からの検出出力に基いて各子器SL１，SL
２，…の親器からの距離に応じた物理的な絶対的
な番地を割り付ける番地割り付け手段１４とを少
なくとも備えている。

以上のような基本構成回路の動作について説明
すると、先ず親器MSは、任意の一個の子器番号
を指定して当該子器の上記ゲート回路をオン状態
となし、パルス発生器１２より基準パルスＳを発
生し、バツフアアンプ１６を介して送信ラインL_S
に出力する。この基準パルスＳは、送信ラインL_S
を介して伝播され、上記指定された子器のゲート
回路を通つて受信ラインL_Rに出力され、このラ
インL_Rを介して伝播され、親器MSにて返送パル
スＲとして受信される。この返送パルスＲは、親
器MSのバツフアアンプ１７を介して遅れ時間検
出手段１３に送られる。遅れ時間検出手段１３
は、上記基準パルスＳに対する返送パルスＲの遅
れ時間τを検出し、この遅れ時間τに基いて各子
器の親器からの距離ｘを求める。例えば第２図に
示すように、基準パルスＳの出力に対して、子器
SL１が指定されたときの返送パルスR₁の遅れ時
間がτ₁となり、子器SL２，SL３，…が指定され
たときの返送パルスR₂，R₃、…の各遅れ時間が
それぞれτ₂，τ₃、…となつて現われる。そして、
これらの遅れ時間τ_1，τ₂，τ₃、…に応じて各子器
SL１，SL２，SL３，…の距離_X1，_X2，_X3、…を判
別し、遠近に応じた物理的の絶対番地を各子器に
割り当てる。

ところで、パルス信号の伝播速度は、各ライン
L_S，L_Rの伝達関数や分布定数等により決定され
るが、一般の送受信システムの信号伝送ライン
（平行線の場合）においては、単位長遅れ時間に
略相当する√が約5ns／ｍ程度であり、上記遅
れ時間τの絶対値を高精度で測定することは極め
て困難である。

そこで、上記各遅れ時間τ₁，τ₂等の差Δτを検
出することにより、相対的に遅れ時間τの大小関
係を求め、これに基いて上記距離ｘについての遠
近関係を判断している。

さらに、後述する本発明の実施例においては、
一台の子器が指定されている間に複数の基準パル
スＳを順次出力し、遅れ時間τを同一子器につい
て複数回検出して積分し、この積分値を各子器相
互間で比較するという確率的手法を用いて、遠近
関係の判別精度を高めている。

すなわち、第３図は本発明の一実施例の要部と
して、上記親器MSの遅れ時間検出手段１３の具
体例を示している。この第３図における他の部分
は、前述した第１図と同様に構成すればよいた
め、図示せず説明を省略する。

この第３図において、遅れ時間検出手段１３の
可変遅延回路２１は、パルス発生器１２からの上
記基準パルスＳを所定時間τ_Dだけ遅延させ、この
遅延されたパルスS_DをＤ型フリツプフロツプ２２
のＤ端子（データ入力端子）に供給する。Ｄ型フ
リツプフロツプ２２のクロツク入力端子CKには、
バツフアアンプ１７からの上記返送パルスＲが供
給され、またＤ型フリツプフロツプ２２のクリア
端子CLRには、上記返送パルスＲをモノマルチ
回路２３にて一定時間t_Mだけ遅らせたパルスR_M
が供給される。さらに、Ｄ型フリツプフロツプ２
２のＱ端子出力は、カウンタ２４に送られてい
る。

以上の構成を有する遅れ時間検出手段１３にお
いて、上記親器MSの子器指定手段１１により１
台の子器が指定された状態にあり、第４図の基準
パルスＳに対して時間τだけ遅れた返送パルスＲ
が得られるとき、可変遅延回路２１の遅延時間τ_D
を第４図Ａ，Ｂ，Ｃのようにτ_DA，τ_DB，τ_DCと変化
させた場合の動作について説明する。

ここで一般にＤ型フリツプフロツプ２２は、ク
ロツク端子CKにクロツクパルス（返送パルスＲ）
が入力された時点におけるＤ端子入力がＱ端子に
出力されるものであるが、前述のようなns（ナノ
秒）オーダの時間を問題とする場合には、いわゆ
るセツトアツプ時間tsuによる動作の遅れを考慮
する必要がある。すなわち、Ｄ端子入力である遅
延パルスS_DがＱ端子に伝達されるためには、クロ
ツクパルス（返送パルスＲ）の入力時刻に先立つ
上記セツトアツプ時間tsuよりも前の時点にて遅
延パルスS_Dが入力されていなければならず、これ
は、上記基準パルスＳに対する返送パルスＲの遅
れ時間τと上記セツトアツプ時間tsuとの差τ−
t_suよりも、可変遅延回路２１の遅延時間τ_Dを短か
く（τ_D＜τ−t_su）することに対応する。

第４図Ａは、このような条件を満足する遅延時
間τ_DA（＜−t_su）の一例を示し、返送パルスＲの入
力タイミング（立上り）にてＤ型フリツプフロツ
プ２２のＱ端子よりパルス出力が得られている。
これに対して第４図Ｂの遅延時間τ_DBのように、
上記τ−t_suよりも長い（τ_DB＞τ−t_su）場合には、
Ｄ型フリツプフロツプ２２のＱ端子からパルス出
力が得られない。また、第４図Ｃに示すように、
遅延時間τ_DCが上記τ−t_suに略等しい（τ_DC≒τ−
t_su）ときには、Ｑ端子からの出力は確率的に事
像となり、Ｄ端子に入力される遅延パルスS_Dが複
数個の場合にＱ端子より得られるパルスの個数を
カウントすることにより、確率を求めることがで
きる。

したがつて、１台の子器を指定した状態におい
て、可変遅延回路２１の遅延時間τ_Dを段階的に
（たとえばＭ段階にτ_D1、τ_D2、…、τ_DMと）変化さ
せ、これらの各遅延時間毎に一定の複数個（たと
えばＮ個）の基準パルスＳを送出して、これに対
する上記Ｑ端子からの出力パルスの個数をカウン
トすることにより、例えば第５図に示すようなヒ
ストグラムが得られる。このようなヒストグラム
を何台かの子器についてそれぞれ求め、重ね合わ
せたものを第６図に示す。この第６図において
は、離散的な値を連続的に表現しており、一例と
して３台の子器SL１，SL２，SL３についてのヒ
ストグラムを重ね合わせて示している。

この第６図から明らかなように、各子器、例え
ばSL１，SL２，SL３をそれぞれ指定したときに
得られるＤ型フリツプフロツプ２２のＱ端子から
の出力パルスのそれぞれの総個数Σ₁，Σ₂，Σ₃，
あるいはヒストグラム積分値は、親器MSから近
い子器（例えばSL１）ほど小さくなり、親器MS
から遠い子器（例えばSL３）ほど大きくなる。
すなわち、各子器についての上記Ｑ出力パルスの
総個数を相互に比較することにより、親器からの
各子器の距離（信号伝播距離）の遠近を判別でき
る。

ところで、可変遅延回路２１の遅延時間τ_Dは、
前述したようにns（ナノ秒）オーダで段階的に変
化させることが必要とされるが、これは、例えば
第７図に示すように、複数個が直列接続された
TTL等のバツフアゲート回路３１の各接続点か
らの出力をマルチプレクサ３２で切換選択した
り、第８図に示すように、マルチプレクサ３３の
各被選択端子間を所定長（例えば信号伝播時間が
1ns程度）のライン３４を介して接続してこれら
を切換選択したりすることにより、容易にナノ秒
オーダのステツプでの遅延時間切換えが行なえ
る。なお、バツフアゲート３１等のデイジタル
ICは、素子の基本構造の違いにより数ns〜数＋
ns程度の信号伝達遅延時間を得ることができる
が、この遅延時間の絶対精度は、同一構造の素子
でも、素子自体のばらつきや周囲温度等の使用状
態により高精度を期待できない。しかしながら、
本発明の場合には、相対的な時間比較を行なつて
おり、また、短時間（例えば数分以内）の動作で
済むことより温度ドリフトの影響を受けることも
なく、高精度の遠近判別が行なえる。

そして、各子器の親器に対する距離の相対的な
遠近関係を判別し、この判別された遠近の順序に
応じて各子器の番地（絶対番地）を割り付けるわ
けである。

以上のように、本発明の実施例においては、一
般的に困難とされる微小時間差の測定を、ヒスト
グラムという統計量を導入することによつて高精
度に行ない、結果的に、パルス信号の伝播遅れ時
間に基づく各子器の遠近判別を、簡単かつ高い確
度で実現している。

次に、以上説明した本発明の実施例を、子器数
が20台、バスライン長（親器MSからターミネー
タTMまでのライン長）が20ｍ、子器間最小間隔
が0.5ｍの送受信システムに適用した具体例につ
いて説明する。

第９図はこのような送受信システムを示すブロ
ツク図であり、前述した第１図の親器MS内の子
器指定手段１１、パルス発生器１２、及び番地割
り付け手段１４を、マイクロコンピュータ１０に
より実現している。他の構成は、第１図や第３図
と同様であるため、対応する部分に同一の指示符
号を付して説明す省略する。

この第９図において、マイクロコンピュータ１
０は、少なくとも、１個の入力端子IPと、４個
の出力端子OP1，OP2，OP3，OP4を有し、これ
らの端子の入出力は第１０図のようになつてい
る。

すなわち、入力端子IPには、遅れ時間検出手
段１３のカウンタ２４のカウント値である上記パ
ルス総個数Σ（あるいはヒストグラム積分値）が、
例えば16ビツトの２進数値データとして入力され
る。出力端子OP1からは、個器SL１〜SL２０の
うちのいずれかを指定してゲート回路をオン制御
するための制御信号が出力される。このときの子
器の指定は、前述したように、既に（本発明の番
地割り付け動作以前に）決められているランダム
な子器番号（あるいは仮番地）に基いて行なわれ
るものであり、これらの子器番号RN1〜RN20
は、それぞれ互いに異なつてはいるが、各子器の
物理的な配設位置、例えば親器からの距離の遠近
とは無関係の番号である。

次に、出力端子OP2からは、上記端子OP1の出
力により１台の子器が指定されている間に、複数
個（Ｎ×Ｍ個）の基準パルスＳが出力され、出力
端子OP3からは、可変遅延回路２１の遅延時間τ_D
をＭ段階τ_D1〜τ_DMで変化させるための遅延時間制
御信号が出力される。ここで、遅延時間τ_Dが各一
つの段階で固定されている間に、端子OP2からは
Ｎ個、例えば256個の基準パルスＳが出力され、
これがＭ段階、例えば256段階にわたつて行なわ
れることにより、１台の子器については65536（＝
256×256）個の基準パルスＳが出力されることに
なる。

ここで、基準パルスＳのパルス周期について
は、返送パルスＲの最大遅れ時間を考慮して決定
すればよい。すなわち、上記バスライン長が20ｍ
で、最大信号伝播距離は40ｍとなるから、単位長
伝播遅れ時間5ns／ｍの条件の下で、最大遅れ時
間は約200nsとなる。従つて、基準パルスＳのパ
ルス周期は200ns以上が好ましく、本具体例では、
第１１図に示すように、パルス幅500ns、パルス
周期1μsの基準パルスＳを用いている。このとき
の返送パルスＲの遅れ時間は、第１１図の矢印に
示すように、200nsの範囲内で変化する。また、
可変遅延回路２１の遅延時間τ_Dの段階的変化の１
段階分に変化幅に対応する単位遅延時間は、子器
間の最小間隔に基いて決定すればよく、この最小
間隔が0.5ｍのとき、対応する伝播遅れ時間の差
が5nsであるから、5ns以下とすることが好まし
い。本具体例では、上記単位遅延時間を1nsとし、
遅延時間τ_Dを1nsから256nsまでの256段階で変化
させている。

以上のように、１台の子器が指定されている間
に65536個の基準パルスＳが出力され、これに対
応する返送パルスＲの遅れ時間で上記256段階の
遅延時間τ_D1〜τ_D256とそれぞれ256回ずつ比較し終
えた時点において、カウンタ２４からは上記パル
ス総個数Σが出力されている。この総個数Σを入
力端子IPを介してマイクロコンピュータ１０に
取り込み、その後出力端子OP4からクリアパルス
（あるいはリセツトパルス）をカウンタ２４に送
ることにより、次の子器についての遅れ時間検出
動作の初期設定がなされる。

ところで、１台の子器についての上記パルス総
個数Σを求めるためには、約66ｍｓ以上の時間を
要するが、余裕を見て約100ｍｓとしても、20台
全ての子器SL１〜SL２０に対しては２秒程度の
時間で充分である。さらに、全子器の上記パルス
総個数Σがそれぞれ求められた後に、これらのパ
ルス総個数を相対的に比較し、各子器の親器に対
する距離の遠近を判別して、この遠近関係に応じ
て各子器の番地（絶対番地）を割り付けることは
勿論である。

以上説明したように、本発明の実施例によれ
ば、バスライン構成された送受信システムに於
て、多数の分枝点に接続された子器の距離的相対
関係を確実に知ることができるようになり、これ
により分枝点の各子器に対し、あらかじめ順序立
つた番号を付加しておかなくとも、配置（遠近）
順に番号付けすることが可能となる。これは、親
器（バスライン端にある）からの送出基準パルス
を、子器を通して親器へ送り帰し、送出／帰りの
パルス伝播時間を精度よく比較できるようにした
ためである。高精度な伝播時間の相対比較はヒス
トグラム積分法という方法を採用したためで、こ
の方法はハードウエア量が少くて済む。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるも
のではなく、例えば上記子器指定用の信号を送信
ラインL_Sを介して伝送するようにしてもよい。こ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能であることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明に係
る子器番地自動割り付け装置によれば、親器から
の信号伝播距離の遠近に応じた一義的な番地（絶
対番地）を各子器に対して自動的に割り付けるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を概略的に示すブ
ロツク図、第２図は第１図の回路の動作を説明す
るためのタイムチヤート、第３図は本発明の一実
施例の要部を示すブロツク回路図、第４図は第３
図の回路の動作を説明するためのタイムチヤー
ト、第５図および第６図は可変遅延回路の遅延時
間を変化させたときのフリツプフロツプ出力パル
スの個数を示すヒストグラム、第７図および第８
図は可変遅延回路の時間遅延要素の具体例を示す
回路図、第９図は上記実施例の一具体例を示すブ
ロツク回路図、第１０図および第１１図は第９図
の回路の動作を説明するためのタイムチヤートで
ある。 MS……親器、SL１，SL２，……子器、１１
……子器指定手段、１２……パルス発生器、１３
……遅れ時間検出手段、１４……番地割り付け手
段、Ｇ１，Ｇ２，……ゲート回路、２１……可変
遅延回路、２２……Ｄ型フリツプフロツプ、２４
……カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも１台の親器と複数台の子器との間
   で信号を送受する送受信システムの各子器の番地
   を割り付ける子器番地自動割り付け装置におい
   て、上記親器は、上記各子器に対して基準パルス
   を送信するパルス発生器と、上記各子器のうちの
   １台を順次指定して当該子器のみが上記基準パル
   スを送り返すように制御する子器指定手段と、上
   記基準パルスに対する上記送り返されたパルスの
   遅れ時間を検出する遅れ時間検出手段と、この遅
   れ時間検出手段からの出力に基いて各子器の親器
   からの信号伝播距離の遠近に応じた番地を割り付
   ける番地割り付け手段とを具備し、上記各子器
   は、上記親器の子器指定手段よりの指定に応じて
   上記基準パルスを送り返す手段を有して成ること
   を特徴とする子器番地自動割り付け装置。