JPS61201342A - マイクロコンピュ−タの異常検出装置 - Google Patents

マイクロコンピュ−タの異常検出装置

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JPS61201342A
JPS61201342A JP60041197A JP4119785A JPS61201342A JP S61201342 A JPS61201342 A JP S61201342A JP 60041197 A JP60041197 A JP 60041197A JP 4119785 A JP4119785 A JP 4119785A JP S61201342 A JPS61201342 A JP S61201342A
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microcomputer
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Takeshi Akita
秋田 雄志
Hideo Nakamura
英夫 中村
Yoshio Sasajima
笹島 喜雄
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Nippon Signal Co Ltd
Japan National Railways
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JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>
Nippon Signal Co Ltd
Japan National Railways
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
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    • G06F11/0703Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation
    • G06F11/0751Error or fault detection not based on redundancy

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は特にマイクロコンピュータの異常検出装置に関
する。
(従来の技術) 近年では各種の制御装置としてマイクロコンピュータ(
以下マイコンとする)が広く使用されている。この場合
、マイコンに異常が生じるとマイコンが暴走して正常な
制御が行えなくなるので、通常その安全対策としてマイ
コンの異常を検出するための装置が設けられている。
従来のかかる異常検出装置としては、マイコンのデータ
バスのデータ信号に基づいて異常検出用信号を取り出し
、かかる異常検出用信号をマイコン自身が読み込んで異
常か否かを判定し異常検出を行うようにしている。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、このようにマイコン自身で異常検出を行うも
のでは、マイコンの異常時にその異常検出機能自体も異
常になる恐れがあるため正確に検出が行えず、マイコン
の暴走を確実に防止できるとは限らず確実性の点で問題
があった。
そこで、本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、
マイコンの異常を正確に検出して暴走を確実に防止でき
る異常検出装置を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、マイコンのデータ信号に基づいて一
対の異常判定用信号を形成する信号形成回路と、該信号
形成回路からの信号を入力して前記データ信号が異常か
否かを判定し異常時にはこれを記憶保持すると共に自己
の異常時にも異常判定信号を出力する一対の異常判定回
路とを設けた。
そして、信号形成回路の一対の出力端に対して各異常判
定回路の一対の入力端の接続を逆に接続し、データ信号
の各異常モードに対して少な(ともどちらか一方の判定
回路が異常検出できるように構成した。
く作用) これにより、あらゆるデータ信号の異常モードに対して
異常検出ができ、マイコン異常時には、異常判定回路が
これを検出して例えばマイコンへの電力供給を停止する
回路に出力し、マイコンを不動作状態にしてマイコンの
暴走を確実に防止する。またミ異常判定回路内部に故障
が生じたときには、異常判定回路自身によってこれを検
出し、前述と同様にしてマイコンの動作を停止するよう
になっている。
(実施例〉 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本実施例の要部回路図で、第2図は本実施例の
構成を示すブロック図である。
まず、第2図に基づいて本実施例の概略構成を説明する
図において、1.2はそれぞれ例えば8ビツトのデータ
バスa0〜a9+b@〜b、を有するマイコンで、互い
に同期してa、とt)Isal とbl、・・・a?と
b?がそれぞれ同一のデータ信号を出力するようになっ
ている。10は前記各マイコン1゜2のデータバスa・
〜a?+k)@〜b1からのデータ信号を入力して異常
検出用信号を形成する信号形成回路で、マイコン1.2
から入力される16個のデータ信号から一対の異常検出
用信号をその出力端OU T 1. OU T !から
出力する。 20.20°は前記信号形成回路10から
の一対の異常検出用信号に基づいてマイコン1.2が異
常か否かを判定し、異常時にはこれを記憶保持すると共
に異常判定信号を出力する一対の異常判定回路である。
また、これら異常判定信号知、 20’ は自己の異常
時にも異常判定信号を出力する。そして、これら異常判
定回路20.20°の一対の各入力端I N+、INt
は信号形成回路10の出力端0UT1.OUT!に対し
て逆に接続されている。30は前記異常判定信号が出力
されたとき各マイコン1.2への通電回路に介装された
リレー3を開作動する駆動回路であり、この駆動回路3
0とリレー3によって電力供給停止手段を構成している
。尚、4は電源、5はマイコン1.2の電源スィッチで
ある。
次に第1図に基づいて信号形成回路及び異常判定回路の
構成を詳述する。
まず、信号形成回路10は同一の構成からなる7つの比
較回路11〜17及びインバータD1.D!、18から
なる、そして、前記比較回路11〜17の構成は、比較
回路11を例にとって説明すると、4つのAND回路回
路−A4と2つのOR回回路 + 、B *からなり、
AND回路回路−= A aにはマイコンlのデータバ
スa・+alからのデータ信号とマイコン2のデータバ
スb、、b、からのデータ信号の反転信号が所定の組み
合わせでそれぞれ2つ入力しており、AND回路回路−
A3の出力はOR回回路。
に入力し、AND回路回路−A、の出力はOR回路Bt
に入力する。尚、マイコン2のデータ信号はインバータ
DIとD!によってそれぞれ反転し所定のAND回路に
入力する。そして、比較回路11、12の出力は次段の
比較回路15に、また比較回路13.14の出力は比較
回路16にそれぞれ入力し、更に比較回路15.16の
出力は比較回路17に入力し、比較回路17の出力の一
方がインバータ18に入力するよう構成され、マイコン
1.2からの16個のデータ信号から最終的には2つの
一対の異常検出信号を作り出している。この一対の異常
検出信号は、比較回路17からの出力が互いに反転した
信号であり、一方の出力をインバータ18で反転するこ
とにより同一波形の信号として各異常判定回路20.2
0’へ入力される。
次に異常判定回路の構成を説明する。
本実施例の各異常判定回路20.20°は同一の回路構
成になっている。即ち、信号形成回路10から出力され
る一対の異常検出用信号の一方を入力端IN、を介して
入力し遅延させる第1遅延回路21,21゜と、前記一
対の異常検出信号を入力端IN+を介して直接及び前記
第1遅延回路21.21°を介して遅延してそれぞれ入
力し、両入力信号が互いに相反する出力レベルのとき出
力する第1 ExclusiveOR回路(以下第1E
OR回路とする) 22.22°と、第1EOR回路2
2.22°の出力をトリガ信号として入力信号を記憶保
持しこれを出力する第17リツプフロフプ回路(以下第
1F−F回路とする)23.23”と、後述する第2 
Exclusive  OR回路(以下第2EOR回路
とする) 25.25’に入力する第1F−F回路23
.23°の出力の一方を遅延させる第2遅延回路24.
24’と、第1F−F回路23.23’の出力を直接及
び第2遅延回路24.24°を介してそれぞれ入力し両
入力信号が互いに相反する出力レベルのとき出力する前
述の第2EOR回路25.25’と、第22OR回路2
5.25”の出力をトリガ信号として入力信号を記憶保
持しこれを出力する第27リツプフロフブ回路(以下第
2F−F回路とする) 26.26°とを有し、第2F
−F回路26.26”の出力を第1F−F回路23.2
3’ に入力し、第1 EOR回路22.22°に直接
入力する異常検出信号を、第2F −FI回路26.2
6’に入力し、かつそれぞれの第2F−F回路26.2
6’の各出力を異常判定信号として駆動回路30へ出力
する構成である。
尚、第1F−F回路23.23°は初期状態ではセット
信号Sの入力によってセントされ出力が“l。
となり、また第2F−F回路26.26”はリセット信
号Rの入力によってリセットされ出力が0°となるよう
にしである。
次に第3図及び第4図のタイムチャートを参照しながら
作用を説明する。
まず、マイコン1.2が正常な場合の信号形成回路10
の動作について説明する。マイコン1.2が正常のとき
には、マイコン1.2とが同期しており、データパスコ
・とbe、・−′ayとす、は〜同一のデータ信号が出
力される。
例えば@0wm’j;)、−“11で1 、 m b、
 am ” Q ”のデータ信号が出力されたとすると
、比較回路11のAND回II A l〜A4の出力は
それぞれ′11゜“0” II Q 11.“0”とな
る、従って、OR回回路、の出力は“1°となりOR回
回路、の出力は′O”となる、このようにして、正常時
には比較回路11の2つの出力は互いに反転した出力と
なる。これは、各比較回路12〜17でも同様であり比
較口!s17の一方の出力がインバータ18で反転され
るので、従って、マイコン1.2が正常な場合には、信
号形成回路10の出力端0UT1.OUT!から出力さ
れる2つの異常検出用信号は、同一の“1°又は′01
の信号が出力されることになる。
次にマイコン1.2の正常時における異常判定回路20
の動作を第3図のタイムチャートに従って説明する。
今、信号形成回路1002つの出力をそれぞれCI。
C□とする。そして、C1とC!から第3図に示す如く
同一のパルス信号が出力されると、C,、C。
の出力は共に第1EOR回路22に入力するが、C9の
方は直接入力し、Ctの方は第1遅延回路21を介して
第3図示の如<ti時間遅延されて入力する(第3図C
1参照)、従って、第1 EOR回路22の出力は第3
図中のC1の如くなり出力C1が変化したとき立ち上が
る。この第1 EOR回路22の出力は第1F−F回路
23に入力し、第1F−F回路23は前記第1EOR回
路22の出力が“1”のときトリガされそのとき入力す
る第2F−F回路26の出力を記憶保持すると共にこれ
を出力する。
そして、第1F−F回路23は初期状態では、セント信
号Sによって出力CSが“1°で、第2F・F回路26
はリセット信号Rによって出力C1は“0″になってい
るので、第1F−F回路23は、第1EOR回路22の
最初のトリガ信号で第2F−F回B26の出力C1の“
01を記憶保持すると共にその出力が′11から“01
になる(第3図Cs参照)。
次に、第1F−F回路23の出力Csは第2EOR回路
25に直接及び第2遅延回路24を介してt!時間遅延
されて入力する(第3図中C1参照)。
従うで、第2EOR回路25の出力Cqは第3図示のよ
うになり、第1F−F回路23の出力C%が変化したと
きに立ち上がり第2F−F回路26をトリガする。そし
て、第2F−F回路26は前記トリガ信号によって、入
力する信号形成回路lOの一方の出力CIの“1°を記
憶保持すると共にこれを出力するので、その出力C1は
“Ooから“1′″に変化する。
以上のような動作によって、信号形成回路10の出力C
,,C,が正常に同一のパルス信号を出力している場合
には、異常判定回路20の各回路からの出力タイムチャ
ートは第3図のようになり、異常判定回路20の出力、
即ち第1及び第2F−F回路23、26の出力Cs、C
sは互いに反転した同位相のパルス信号となる。
一方、他方の異常判定回路20”の動作は前述の異常判
定回路20と略同様であるので詳細な説明は省略する。
そして、異常判定回路20′ の各出力CI’〜C−°
(第1図参照)のタイムチャートは第3図と同じとなり
、やはり出力C,IとC,Iは互いに反転した同位相の
パルス信号となる。尚、異常判定回路20゛では、信号
形成回路10の出力Cr、Ctが異常判定回路20とは
逆に入力しているので、第1EOR回路22°の出力C
オ°は出力C8°が変化したときに立ち上がることにな
る。
次にマイコン1又は2に異常が生じた場合について説明
する。
例えばマイコン2に異常が生じデータバスb・〜b、0
1つ例えばbゆのデータ信号が@1゛のところがm O
sを出力したとする。すると、a。
−1″、b、 m ” Q ”でB 、 W b、 s
+w ” Q ”の場合に、4つのAND回路A、〜A
4の出力は、11111、IIQ” II Q Il、
“loとなり、OR回路B+、Bxの出力が共に“1″
となる。このようにマイコン1又は2に異常が発生する
と、異常のデータ信号が入力する比較回路の2つの出力
は共に同じになり、従って、信号形成回路10の出力C
I。
・C8が反転する。
今、第4図に示す如く出力C1に一度だけ異常信号が発
生し、出力Ctが立ち下がらずそのまま“1”の信号が
出力されたとする。この場合に、異常判定回路20につ
いて説明すると、正常であれば、出力C1の立ち下がり
信号で第1EOR回路22からトリガ信号が出力される
ところが、この場合には、第1遅延回路21からの出力
C−の立ち下がり信号で第1EOR回路22の出力C1
が“1“となり第1F−F回路23ヘトリガ信号を出力
することになる。このとき、第1F−F回路23は第2
F−F回路26の出力C1の“1°を記憶保持し、かつ
、出力する。そして、第2EOR回路25は第1F−F
回路23の出力C2が10°から“1″に変化した時点
でその出力C7が“11となり、第2F−F回路26を
トリガする。この時点では出力C+は“11であり、従
って第2F−F回路26は111を記憶保持すると共に
その出力C6が@1゜のままとなる。
そして、その後再びマイコン2が正常に戻り、出力C1
が正常に復帰したとすると、出力C3が立ち上がった時
点で第1EOR回路22の出力C4が11′となり、第
1F−F回路23がトリガされ、そのときの入力を記憶
保持することとなり、その出力C3は11”のままとな
るので、第2F−F回路26へのトリガパルスが出力さ
れず、第2F・F回路26の出力C1は変化せず“1″
のままとなる。
このため、次に第1F−F回路23がトリガされてもそ
の出力CSは11のまま変化しないことになる。
このような動作によって、少なくともマイコン1又は2
が異常のときには、異常判定回路20の出力Cs及びC
1は正常時(第3図参照)のようなパルス信号にはなら
ず、同レベルの直流信号になってしまう。
ところが、例えば第5図のような異常モードの場合には
、異常判定回路20では判定できなくなる。
即ち、異常発生直前のC,、C冨の出力状態が“0”で
異常発生時のCI、Ctの出力状態が°11と“0”に
なるような場合である。
このときの異常判定回路20の動作について説明すると
、第1EOR回路22の出力は、出力CIとC!が互い
に反転した出力になった時点で11”となり、第1F−
F回路23がトリガされ、第2F・F回路26の出力“
Ooを記憶保持し、かつ、出力する。そして、第2EO
R回路25は第1F−F回路23の出力CSが“l”か
ら“O”に変化した時点でその出力C1が“1”となり
、第2F−F回路26をトリガし、第2F−F回路26
はCIの出力“1”を記憶保持し、その出力C1が0”
から“1°に変化する。
その後、マイコン1又は2が正常に戻ると、出力CIの
立ち下がり信号で第1EOR回路22からトリガ信号が
出力され、第1F−F回路23がトリガされ、そのとき
の第2F−F回路26の出力C1の“1′を記憶し出力
し、その出力Csが10”から@1”に変化する。そし
て、第2EOR回路25は第1F−F回路23の出力が
変化した時点でトリガ信号を出力し、第2F−F回路2
6が出力CIの“0°を記憶し出力し、その出力C1は
“1”から@01に変化する。このため、出力CsとC
1は直流信号とならず、正常時と同様パルス信号のまま
となり異常判定ができない。
一方、このような異常モードの場合は他方の異常判定回
路20′により異常を判定できる。
これを第6図のタイムチャートを参照しながら説明する
正常であれば出力(、lの立ち上がり信号で第1EOR
回路22゛からトリガ信号が出力されるところが、この
ときには、第1遅延回路21’ の立ち上がり信号でト
リガされ、その出力C#′が“11となる。これにより
、第1F−F回路23°がトリガされ、第2F−F回路
26°の出力C,Iの“01を記憶しかつ出力する。そ
して、第2EOR回路25゜は第1F−F回路23″の
出力(、Iが変化した時点でトリガ信号を出力し、第2
F−F回路26゛をトリガする。これにより、第2F−
F回路26゛ はC!′の出力“0°を記憶しかつ出力
するが、前回の第2F−F回路26°の出力C,lが“
01であるので、その出力C1′は“01のまま変化し
ない。
その後、マイコンl又は2が正常に戻ると、出力(、I
の立ち下がり信号で第1EOR回路22°の出力Ct’
が111となり、第1F−F回路23°がトリガされる
が、そのときの入力、即ち第2F・F回路26’ の出
力Q、lは前回と同様の値101であり、その出力C,
Iは′″O°のまま変化しない。
従って、第2EOR回路25゛ の出力C,lも変化せ
ず、第2F−F回路26゛ はトリガされないので、そ
の出力C,lはそのまま“01を出力し続ける。
このため、出力(、l及びC,Iは正常時のようなパル
ス信号にならず直流信号になってしまい異常判定が行え
る。
このようにして、全ての異常モードについて両異常判定
回路20.20°の少な(ともどらちか一方の出力C*
+C@”が直流信号になる。
ところで、本実施例の異常判定回路20.20’ によ
れば、異常判定回路20.20’ 自体に故障が発生し
た場合にも異常判定信号を出力する。
以下にかかる故障発生時の動作を異常判定回路20につ
いて説明する。尚、異常判定回路20°についても同様
であるので説明は省略する。
例えば、第1遅延回路21が故障して遅延機能が作動し
なくなった場合には、第1EOR回路22の出力C4は
“0°から“1°に1度立ち上がった後は出力が変化し
ない、このため、第1F−F回路23は1度トリガされ
るだけでその後出力C3の変化はなく、これにより第2
2OR回路25も“0”から111に1度立ち上がるだ
けとなり第2F・F回路26も1度トリガされるだけと
なるので、異常判定回路20の出力C,はマイコンの異
常時と同様に変化せず交流波形ではなくなる。
また第2遅延回lll124の故障時には、第2EOR
回路25の出力C7が立ち上がらず、第2F−F回路2
6はトリガされてない、このため、第1F−F回路23
は正常にトリガされるにも拘わらずその出力変化はな(
、従って異常判定回路20の出力、Csは交流波形では
な(なる。
次に第1EOR回路22又は第22OR回路25が故障
した場合には、第1及び第2F−FB回路23゜26が
トリガされなくなるので、やはり異常判定回路20の出
力C1は交流波形ではなくなる。また、第1又は第2F
−F回路23又は26の出力側が故障して出力が変化し
なくなったときは、言うまでもなくやはり異常判定回路
20の出力C,は交流波形ではなくなる。
そして、以上述べた異常判定回路20.20’の動作に
基づく出力信号は駆動回路30へ出力される。この駆動
回路30は、前述した正常時に出力されるパルス信号の
ときのみ増巾作用を行う交流増巾回路で構成されている
。尚、異常判定用出力として、C1とて7又はで7とC
,Iの組み合わせにすることもでき、この場合には交流
増巾回路を互いに反転した同位相のパルス信号のときの
み増巾作用を行うものを用いればよい。
そして、正常時のみリレー3を励磁してその接点を閉状
態に保持しマイコン1. 2への通電が可能となり、異
常時には、リレー3が消磁されてその接点が開放される
ためマイコン1.2への通電が遮断されマイコン1.2
を不動作状態とする。
尚、初期状態では、電源スィッチ5のオン動作に同期し
て出力される第2F−F回路26.26’へのセット信
号Sによる各第2F−F回路26.26′の出力に基づ
いてリレー3が励磁されて接点が閉成しマイコン1.2
への通電が行われ正常であれば継続される。
従って、マイコン1,2及び異常判定回路20 、20
゜の異常時には、これを記憶保持し確実にマイコン1.
2の動作を停止状態に保持でき、マイコン1゜2の暴走
を防止することができる。
尚、本実施例では、マイコンの異常検出の例を示したが
、これに限らず、互いに同期してパルス信号を出力する
他の制御l装置の異常検出にも適用できることは言うま
でもない、また、異常時にマイコンの動作を停止させる
構成は本実施例に限定するものではなく、マイコンへの
電力供給及びマイコンの出力部への電力供給を停止させ
る構成であればよい。
(発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、マイコンの異常発生
時にはその異常発生状態に応じて少なくともどちらか一
方の異常判定回路がこれを検出かつ記憶して例えばマイ
コンへの電力供給を停止する構成としたので、異常時に
はマイコンの動作を確実に停止し、かつその状態を記憶
するため、マイコンの暴走をより一層確実に防止するこ
とができる。また、異常判定回路自身の故障時にもマイ
コンの動作を停止するので、安全性が格段に優れたもの
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部回路図、第2図は同上
実施例の全体ブロック図、第3図〜第6図は同上実施例
の動作を説明するためのタイムチャートで、第3図は正
常時、第4図〜第6図は異常発生時の一例を示すもので
ある。 1.2・・・マイコン  3・・・リレー  4・・・
tBlo・・・信号形成回路  20.20’・・・異
常判定回路21.21°・・・第1遅延回路  22.
22°・・・第1EOR回路  23 、23″・・・
第1F−F回路  24 、24 ’・・・第2遅延回
路  25.25’・・・第2EOR回路26.26’
・・・第2F−F回路  3o・・・駆動回路特許出願
人  日 本 国 有 鉄 道日本信号株式会社 代理人 弁理士 笹 島  冨二雄 第3図 晴7i?I(T) 第4図 時開 (T) 第5図 1閉(T)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マイクロコンピュータのデータ信号に基づいてマ
    イクロコンピュータの異常を検出する異常検出装置にお
    いて、前記データ信号に基づいて一対の異常検出用信号
    を形成する信号形成回路を備えると共に、前記信号形成
    回路からの信号に基づいて前記データ信号が異常か否か
    を判定するデータ信号判定回路、異常時にこの異常判定
    を記憶保持する記憶回路及び前記異常判定及び記憶保持
    動作の異常判定を行う自己動作判定回路からなる一対の
    異常判定回路を備え、かつ、前記信号形成回路の一対の
    信号出力端に対する各異常判定回路の一対の入力端の接
    続を逆接続し、前記データ信号の各異常モードに対して
    少なくともどちらか一方の異常判定回路が異常検出可能
    に構成したことを特徴とするマイクロコンピュータの異
    常検出装置。
  2. (2)各異常判定回路は、同一の回路構成であって、前
    記信号形成回路からの一対の異常検出用信号の一方を直
    接入力し他方を第1遅延回路を介して入力し両入力信号
    が互いに相反する出力レベルのとき出力する第1論理回
    路と、該第1論理回路の出力をトリガ信号として入力信
    号を記憶保持しこれを出力する第1記憶回路と、該第1
    記憶回路の出力を直接及び第2遅延回路を介してそれぞ
    れ入力し両入力信号が互いに相反する出力レベルのとき
    出力する第2論理回路と、第2論理回路の出力をトリガ
    信号として入力信号を記憶保持しこれを出力する第2記
    憶回路とを有し、第2記憶回路の出力を第1記憶回路に
    入力すると共に第1論理回路に直接入力する信号形成回
    路の一方の異常検出用信号を第2記憶回路に入力する一
    方、第1及び第2記憶回路のどちらか一方の出力を異常
    判定信号として出力する構成とした特許請求の範囲第1
    項記載のマイクロコンピュータの異常検出装置。
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JPH01273917A (ja) * 1988-04-25 1989-11-01 Rinnai Corp 制御装置の安全装置
JP2014197754A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 大同信号株式会社 二線式検査回路搭載fpga
WO2015075783A1 (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 株式会社日立製作所 論理集積回路及びこれを用いた論理回路,比較器,高信頼性システム

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