JPH0635562A - マイクロコンピュータの異常動作防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧の低下に伴うマイクロコンピュータ
の異常動作を確実に防止し、制御対象が誤動作するなど
の異常事態を回避する。 【構成】 マイクロコンピュータの動作用電源電圧が所
定電圧以下に低下したならば、マイクロコンピュータに
供給されているクロック信号を分周器から出力される分
周クロック信号に切り替え、さらにマイクロコンピュー
タに割り込み信号を入力し、分周クロック信号に同期し
て、予め設定された電源電圧低下対策処理を実行させた
後、初期状態に復帰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロック信号に同期し
てメモリ等とデータを送受するマイクロコンピュータの
異常動作を防止する異常動作防止回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、マイクロコンピュータは
所定周波数のクロック信号に同期して動作し、メモリや
入出力装置、あるいは外部機器との間でデータを送受す
る。

【０００３】このようなマイクロコンピュータを使用し
たシステムとして、例えばＮＣ装置本体と機械側制御装
置がある。このＮＣ装置本体は、キーボードやディスプ
レイを備え、オペレータの指示に従って内部のマイクロ
コンピュータが作動し、機械側制御装置との間で必要な
データをクロック信号に同期して送受信するものであ
り、機械側制御装置はＮＣ装置本体から伝送されてきた
データをクロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりタ
イミングで取り込み、その取り込んだデータに従ってサ
ーボモータ等を作動させ、指示された機械加工等を行う
ものである。

【０００４】図３は、このようなＮＣ装置本体と機械側
制御装置の概略構成を示すブロック図であり、ＮＣ装置
本体１側にはシステムバス２を通じて結合された複数の
第１コントローラ基板３ないし第ｎコントローラ基板４
が設けられ、さらに各種データを保存しておくため、電
池６でバックアップされたメモリ５が設けられ、コント
ローラ基板３〜４の入出力端子ｉｏは機械側制御装置７
のコントローラ基板８とケーブル等の伝送路で接続さ
れ、互いに必要なデータを送受するようになっている。

【０００５】図４はＮＣ装置本体１側のコントローラ基
板３〜４の内部構成を示すブロック図であり、マイクロ
コンピュータ（ＣＰＵ）３１、クロック発振器３２、リ
セット回路３３が設けられ、マイクロコンピュータ３１
の入出力ポートＰ１には、システムバスインタフェース
３４、ＲＯＭ３５、ＲＡＭ３６、電池３９でバックアッ
プされたメモリ３７、外部機器との入出力ポート３８が
接続されている。

【０００６】クロック発振器３２はマイクロコンピュー
タ３１に対して動作基準となる所定周波数のクロック信
号を与えるものであり、リセット回路３３は電源（＋Ｖ
ＣＣ）の投入後、所定時間経過するまではマイクロコン
ピュータ３１のリセット信号入力端子（Ｒ）を“０”レ
ベルに維持し、マイクロコンピュータ３１を強制リセッ
ト状態にし、所定時間経過した以降は“１”レベルに戻
して強制リセットを解除し、マイクロコンピュータ３１
を動作可能状態にするものである。また、このリセット
回路３３は電源電圧が１０％程度低下すると、このこと
を検出し、マイクロコンピュータ３１にリセット信号を
与えてリセット状態とする。

【０００７】このように構成されたコントローラ基板３
〜４のマイクロコンピュータ３１は入出力ポートＰ１を
通じてＲＯＭ３５，ＲＡＭ３６，メモリ３７との間でデ
ータを送受すると共に、システムバスインタフェース３
４を通じて他のコントローラ基板およびメモリ５と、さ
らに入出力ポート３８を通じて機械側制御装置７のコン
トローラ基板８との間でデータを送受する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の構成
においては、電源電圧＋ＶＣＣの低下に対して何ら考慮
していないため、電源電圧＋ＶＣＣがマイクロコンピュ
ータ３１の動作限界以下に低下した場合、マイクロコン
ピュータ３１が誤動作する恐れがある。マイクロコンピ
ュータ３１が誤動作した場合、メモリ５や３７に不正な
データが保存されてしまったり、入出力ポート３８を通
じて不正なデータが機械側制御装置７に送信されて機械
側制御装置７が誤動作してしまう問題が起こる。

【０００９】また、マイクロコンピュータ３１がかろう
じて正常動作を保ったとしても、電源電圧＋ＶＣＣが１
０％以上低下すると、リセット回路３３が反応し、強制
的にリセット信号を発生するため、マイクロコンピュー
タ３１は動作途中で強制的にリセットされてしまう。マ
イクロコンピュータ３１が動作途中で強制リセットされ
ると、前記と同様に、入出力ポート３８を通じて不正な
データが機械側制御装置７に送信されて機械側制御装置
７が誤動作してしまう問題が起こる。

【００１０】本発明は、電源電圧の低下に伴うマイクロ
コンピュータの異常動作を確実に防止し、制御対象が誤
動作するなどの異常事態を回避することのできるマイク
ロコンピュータの異常動作防止回路を提供することを目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるマイクロコンピュータの異常動作防
止回路は、所定周波数のクロック信号を分周する分周器
と、マイクロコンピュータの動作用の電源電圧が所定電
圧以下に低下したことを検出する電圧監視回路と、該電
圧監視回路の電源電圧低下検出出力によってマイクロコ
ンピュータに供給されている前記クロック信号を前記分
周器から出力される分周クロック信号に切り替える切替
回路とを設け、電源電圧低下時は前記電圧監視回路の電
源電圧低下検出出力を前記マイクロコンピュータに割り
込み信号として入力し、前記分周クロック信号に同期し
て、予め設定された電源電圧低下対策処理を実行させた
後、初期状態に復帰させるようにしたものである。

【００１２】そして、上記切替回路を、クロック信号に
同期をとって分周クロック信号に切り替えるようにする
のが好ましい。

【００１３】さらに、上記電圧監視回路を、マイクロコ
ンピュータへの強制リセット信号が発せられる許容限界
電圧以上の範囲で電源電圧の低下を監視するようにする
こともできる。

【００１４】

【作用】上記手段によれば、マイクロコンピュータの動
作用の電源電圧が所定電圧以下に低下すると、マイクロ
コンピュータに供給されているクロック信号が分周器か
ら出力される分周クロック信号に切り替えられる。ま
た、マイクロコンピュータに割り込み信号が入力され
る。すると、マイクロコンピュータは分周クロック信号
に同期して、予め設定された電源電圧低下対策処理を実
行した後、初期状態に復帰する。

【００１５】このように電源電圧が低下した場合、クロ
ック信号を低周波の分周クロック信号に切り替えること
により、電源電圧の低下に伴って動作速度が低下するマ
イクロコンピュータを含め各回路部品の正常動作を保障
することができる。この結果、動作速度は低下するが、
マイクロコンピュータは正常動作で初期状態に復帰し、
この過程において不正なデータが送信されてしまうこと
がなくなり、制御対象の異常動作を未然に防止すること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の異常動作防止回路を組み込んだコントロ
ーラ基板の一実施例を示すブロック図であり、図４と同
一部分は同一記号で示し、その説明は省略する。

【００１７】図において、４０は分周器で、発振器３２
から出力されるクロック信号ＣＫ０の周波数ｆ０を、ｆ
０／２^ｎに分周した分周クロック信号ＣＫ１を出力す
る。

【００１８】４１は電圧監視回路で、抵抗４２と可変抵
抗４３で電圧＋ＶＣＣを分圧した電圧を監視し、リセッ
ト回路３３がリセット信号ＩＺを発生する許容限界電圧
以上に設定された基準電圧を下回った時に、このことを
示す“０”の電圧低下検出信号ＶＤを出力する。例え
ば、電源電圧＋ＶＣＣが４．５Ｖ以下に低下した時にリ
セット回路３３がリセット信号ＩＺを発生するようにな
っている場合、電圧監視回路４１は４．７５Ｖ以下に低
下した時に電圧低下検出信号ＶＤを出力するようになっ
ている。

【００１９】４４は切替回路で、電圧監視回路４１の電
圧低下検出信号ＶＤによってマイクロコンピュータ３１
に供給されているクロック信号ＣＫ０を分周器４０から
出力される分周クロック信号ＣＫ１に切り替えるもので
ある。この切替回路４４は、次のように構成されてい
る。すなわち、電源電圧＋ＶＣＣが４．７５Ｖ以下に低
下して電圧監視回路４１から電圧低下検出信号ＶＤが出
力されたならば、この信号ＶＤをインバータ４５で反転
し、フリップフロップ４６のデータ入力（Ｄ）に入力
し、クロック信号ＣＫ０をインバータ４７で反転した反
転クロック信号によってフリップフロップ４６をセット
状態にする。

【００２０】フリップフロップ４６のセット出力は分周
クロック信号ＣＫ１を入力とするアンドゲート４８に入
力され、反転セット出力はクロック信号ＣＫ０を入力と
するアンドゲート４９に入力されている。このため、こ
れまではクロック信号ＣＫ０がアンドゲート４９を通過
し、オアゲート５０を介してマイクロコンピュータ３１
のクロック入力端子（ＣＫ）に入力されていたが、フリ
ップフロップ４６がセットすることにより、アンドゲー
ト４９に代えてアンドゲート４８が開き、このアンドゲ
ート４８およびオアゲート５０を通じて分周クロック信
号ＣＫ１がマイクロコンピュータ３１のクロック入力端
子（ＣＫ）に入力される。

【００２１】一方、電源電圧＋ＶＣＣが４．５Ｖ以下に
低下した場合、リセット回路３３からリセット信号ＩＺ
が出力され、フリップフロップ４６をリセットする。こ
れにより、マイクロコンピュータ３１には初期状態と同
じクロック信号ＣＫ０が入力される。

【００２２】一方、インバータ４５で反転された電圧低
下検出信号ＶＤはマイクロコンピュータ３１の割り込み
入力端子（ＮＭＩ）に割り込み信号として入力されてい
る。マイクロコンピュータ３１はこの割り込み信号が入
力されることにより、割り込み処理プログラムを起動
し、予め設定されたいた異常動作対策処理を行う。そし
て、この異常対策処理が終了したならば、入出力ポート
Ｐ２から“１”の異常対策終了信号を出力する。

【００２３】５１はフリップフロップで、マイクロコン
ピュータ３１から出力される前記異常対策終了信号がト
リガ信号として入力されることによってセットされるよ
うになっている。このフリップフロップ５１の反転セッ
ト出力信号は負論理のオアゲート５２に出力される。

【００２４】オアゲート５２はフリップフロップ５１の
反転セット信号がとリセット回路３３から出力されるリ
セット信号ＩＺが入力され、その出力はマイクロコンピ
ュータ３１のリセット端子（Ｒ）に出力される。

【００２５】次に、以上のように構成される回路の動作
について図２のタイムチャートを参照して説明する。

【００２６】まず、電源投入状態においては、図２
（ｃ）に示すように、動作用の電源電圧＋ＶＣＣとして
＋５Ｖが供給される。また、発振器３２からは図２
（ａ）に示すような周波数ｆ０のクロック信号ＣＫ０が
出力される。このクロック信号ＣＫ０は分周器４０で分
周され、図２（ｂ）に示すような分周クロック信号ＣＫ
１となって切替回路４４に入力される。なお、図２にお
いては、分周比をｆ／２とした場合を示している。

【００２７】この時、フリップフロップ４６は電源投入
直後にリセット回路３３から出力されるリセット信号Ｉ
Ｚによってリセットされている。このため、切替回路４
４においては、アンドゲート４９が開き、このアンドゲ
ート４９およびオアゲート５０を通じて周波数ｆ０のク
ロック信号ＣＫ０がマイクロコンピュータ３１に入力さ
れ、マイクロコンピュータ３１はクロック信号ＣＫ０に
同期して所定の処理を実行している。

【００２８】この状態において、電源電圧＋ＶＣＣが
４．７５Ｖ以下に低下した場合、電圧監視回路４１がこ
のことを検出し、図２（ｄ）に示すように“０”の電圧
低下検出信号ＶＤを出力する。この電圧低下検出信号Ｖ
Ｄはインバータ４５で反転されてフリップフロップ４６
のデータ入力端子（Ｄ）に入力される。

【００２９】フリップフロップ４６にはデータ入力端子
（Ｄ）に入力された信号をセットするためのトリガ信号
としてクロック信号ＣＫ０をインバータ４７で反転した
信号が入力されているので、データ入力端子（Ｄ）が
“１”になった直後のクロック信号ＣＫ０の立ち下がり
タイミングで図２（ｅ）、（ｆ）に示すようにセットさ
れる。

【００３０】フリップフロップ４６がセットされると、
切替回路４４におけるアンドゲート４９が閉じ、これに
代えてアンドゲート４８が開く。これにより、図２
（ｇ）に示すように分周クロック信号ＣＫ１がアンドゲ
ート４８およびオアゲート５０を通じてマイクロコンピ
ュータ３１のクロック入力端子（ＣＫ）に入力される。

【００３１】このように、切替回路４４はマイクロコン
ピュータ３１に対するクロック信号をＣＫ０からＣＫ１
に切り替える際に、元のクロック信号ＣＫ０に同期して
切り替える。これにより、マイクロコンピュータ３１に
供給されるクロック信号波形が乱れることなく切り替え
られる。

【００３２】一方、インバータ４５で反転された電圧低
下検出信号ＶＤはマイクロコンピュータ３１に割り込み
信号として入力される。すると、マイクロコンピュータ
３１は割り込み処理プログラムを起動し、処理途中のデ
ータをメモリ３７等に退避させるなどの異常対策処理を
周波数の低い分周クロック信号ＣＫ１に同期して実行
し、その異常対策処理が終了したならば、図２（ｈ）に
示すように異常対策終了信号を入出力ポートＰ２から出
力する。

【００３３】この異常対策終了信号によって図２（ｉ）
に示すようにフリップフロップ５１がセット状態とな
る。このフリップフロップ５１の反転セット出力信号は
オアゲート５２を通じて図２（ｋ）に示すようにマイク
ロコンピュータ３１にリセット信号として入力され、マ
イクロコンピュータ３１を強制リセット状態にする。

【００３４】フリップフロップ５１の出力信号によって
マイクロコンピュータ３１を強制リセット状態にするの
は、４．７５Ｖ以下の不安定な電源電圧で動作を継続す
るのを中止させるためである。その後、電源電圧＋ＶＣ
Ｃはさらに低下し、４．５Ｖ以下になると、リセット回
路３３から図２（ｊ）に示すような“０”のリセット信
号ＩＺが出力される。このリセット信号ＩＺによってフ
リップフロップ５１はリセットされる。以後、電源電圧
＋ＶＣＣが＋５Ｖの正常状態に復帰するまでマイクロコ
ンピュータ３１の動作は中止される。

【００３５】このように、マイクロコンピュータ３１の
動作用の電源電圧＋ＶＣＣが４．７５Ｖ以下に低下した
ならば、マイクロコンピュータ３１に供給されているク
ロック信号ＣＫ０を分周器４０から出力される分周クロ
ック信号ＣＫ１に切り替え、さらにマイクロコンピュー
タ３１に割り込み信号を入力し、分周クロック信号ＣＫ
１に同期して、予め設定された電源電圧低下対策処理を
実行させた後、初期状態に復帰させるようにしているの
で、電源電圧＋ＶＣＣの低下に伴って動作速度が低下す
るマイクロコンピュータ３１を含め各回路部品の正常動
作を保障することができる。

【００３６】この結果、動作速度は低下するが、マイク
ロコンピュータ３１は正常動作で初期状態に復帰し、こ
の過程において不正なデータが送信されてしまうことが
なくなり、制御対象の異常動作を未然に防止することが
できる。この場合、マイクロコンピュータ３１を含め各
回路部品をＣＭＯＳデバイスで構成すれば、ＣＭＯＳデ
バイスは電源電圧が低下したとき動作速度が遅くなりな
がらも確実に動作するので、電源低下時の異常動作を防
止できる。

【００３７】なお、この実施例はＮＣ装置のコントロー
ラ基板に適用したものであるが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、マイクロコンピュータを使用した各
種の装置や機器に同様に適用することができる。また、
電圧監視回路４１は４．７５Ｖ以下に低下したことを検
出しているが、電源電圧＋５Ｖとリセット回路３３の検
出電圧４．５Ｖとの間であれば、任意に選定することが
できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、マイク
ロコンピュータの動作用電源電圧が所定電圧以下に低下
したならば、マイクロコンピュータに供給されているク
ロック信号を分周器から出力される分周クロック信号に
切り替え、さらにマイクロコンピュータに割り込み信号
を入力し、分周クロック信号に同期して、予め設定され
た電源電圧低下対策処理を実行させた後、初期状態に復
帰させるようにしているので、電源電圧の低下に伴って
内部素子の動作速度が低下するマイクロコンピュータを
含め各回路部品の正常動作を保障することができる。

【００３９】この結果、動作速度は低下するが、マイク
ロコンピュータは正常動作で初期状態に復帰し、この過
程において不正なデータが送信されてしまうことがなく
なり、制御対象の異常動作を未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をＮＣ装置のコントローラ基板に適用し
た場合の実施例を示すブロック図である。

【図２】電源電圧が所定電圧以下に低下した場合の動作
を説明するためのタイムチャートである。

【図３】マイクロコンピュータを使用したＮＣ装置の全
体構成を示す概略ブロック図である。

【図４】図３におけるコントローラ基板の内部構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

３１…………………………………………………………マ
イクロコンピュータ ３２…………………………………………………………発
振器 ３３…………………………………………………………リ
セット回路 ４０…………………………………………………………分
周器 ４１…………………………………………………………電
圧監視回路 ４４…………………………………………………………切
替回路 ４６，５１…………………………………………………フ
リップフロップ ４８，４９…………………………………………………ア
ンドゲート ５０，５２…………………………………………………オ
アゲート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定周波数のクロック信号に同期してメ
   モリ等とデータを送受するマイクロコンピュータの異常
   動作を防止する回路であって、前記クロック信号を分周
   する分周器と、マイクロコンピュータの動作用の電源電
   圧が所定電圧以下に低下したことを検出する電圧監視回
   路と、該電圧監視回路の電源電圧低下検出出力によって
   マイクロコンピュータに供給されている前記クロック信
   号を前記分周器から出力される分周クロック信号に切り
   替える切替回路とを設け、電源電圧低下時は前記電圧監
   視回路の電源電圧低下検出出力を前記マイクロコンピュ
   ータに割り込み信号として入力し、前記分周クロック信
   号に同期して、予め設定された電源電圧低下対策処理を
   実行させた後、初期状態に復帰させることを特徴とする
   マイクロコンピュータの異常動作防止回路。
2. 【請求項２】 上記切替回路は、上記クロック信号に同
   期をとって分周クロック信号に切り替えることを特徴と
   する請求項１記載のマイクロコンピュータの異常動作防
   止回路。
3. 【請求項３】 上記電圧監視回路は、マイクロコンピュ
   ータへの強制リセット信号が発せられる許容限界電圧以
   上の範囲で電源電圧の低下を監視することを特徴とする
   請求項１又は２記載のマイクロコンピュータの異常動作
   防止回路。