DE2732781A1 - Einrichtung zum steuern von betriebsparameterabhaengigen und sich wiederholenden vorgaengen - Google Patents
Einrichtung zum steuern von betriebsparameterabhaengigen und sich wiederholenden vorgaengenInfo
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Description
Die Erfndung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Mikroprozessoren enthaltende Steuereinrichtungen
in Kraftfahrzeugen sind z.B. bereits aus folgenden Literaturstellen bekannt:
Electronics, January 20, 1977, Seite 102 ff Electronic Design 1, January 4, 1977, Seite 34 ff,
Electronik, 1977, Heft 4, Seite 48 ff, SAE-Paper Nr. 750 432, Application of Microprocessors
to the Automobile, Seite 65 ff, etz-b, Band 28, 1976, Heft 15, Seite 496 ff, Computer, August 1974, Seite 33 ff.
Weiterhin sind fest verdrahtete Rechner zur Steuerung von Vorgängen im Kraftfahrzeug, bzw. in der Brennkraftmaschine,
z.B. aus der DT-OS 2 504 843 (US-Anmeldung Nr. 660 858 vom 24.2.1976) bekannt. Ein solcher fest verdrahteter Rechner
hat gegenüber einem Mikroprozessor-System den Nachteil schlechterer Variabilität, während die bekannten Mikroprozessor-Systeme
in Abhängigkeit von der notwendigen Eingabe/ Ausgabe-Einheit und der davon wiederum abhängigen notwendigen
Speicherwerte im Pestwertspeicher aufgrund aufwendiger Programme zur Aufbereitung und Verarbeitung der extern angelegten
Signale mehr oder weniger langwierige und damit langsame Rechenprozesse ausführen müssen, die insbesondere
bei höheren Drehzahlen eine Beschränkung auf Kosten der Rechengenauigkeit erfahren müssen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch
weitgehende Aufbereitung und Verknüpfung der extern anliegenden Steuersignale in der Eingabe/Ausgabe-Einheit eine
schnelle Verarbeitung der außen anlit genden Informationen
in Schaltbefehle ermöglicht wird, wobei diese Aufbereitung und Verknüpfung durch den Mikroprozessor über den Datenbus
und den Adressenbus gesteuert wird. Das System ist dadurch sehr vielseitig und leicht anpaßbar an verschiedene Typen
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von Brennkraftmaschinen und Mikroprozessor-Typen. Diese Eingabe/Ausgabe-Einheit ist leicht integrierbar und ermöglicht
den programmgesteuerten Ablauf verschiedener Zählvorgänge, für die Mikroprozessoren der heutigen Generation
noch nicht geeignet sind. Ferner wird die Speicherung von SchaltSignalen ermöglicht, die über den jeweiligen Betriebszustand
des Motors Auskunft geben. Bei Bedarf können diese gespeicherten Werte abgefragt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist das Vorhandensein und die Ausbildung eines
Zeitglieds als Zähler in der Eingabe/Ausgabe-Einheit zur Zählung einer Taktfrequenz, wobei der abzuzählende Zählerstand
vom Datenbus übernehmbar ist. Über den Datenbus können
dadurch leicht verschiedene Standzeiten des Zeitglieds eingestellt und abgefragt werden. Weiterhin ist es besonders
vorteilhaft, zur Ruhestromabschaltung in der Endstufenanordnung eine als Zähler ausgebildete Drehzahlerkennungsstufe
vorzusehen, durch die bei Unterschreitung einer Grenzdrehzahl ein Signal in den Datenbus übertragbar ist, durch
das diese Unterschreitung erkannt werden und eine entsprechende Abschaltung in der Endstufenanordnung ausgelöst
werden kann.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Pig. I ein Blockschaltbild eines bekannten Mikrorechner-Systems für eine Brennkraftmaschine, Fig.
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Blockschaltbild, Fig. 3 eine Dekodiereinrichtung zur Steuerung der mit dem
Datenbus verbundenen Schaltelemente gemäß Fig. 2, Fig. 4 ein Signal/Zählerstand-Diagramm zur Erläuterung der Wirkungs-
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weise des in den Pig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Pig. 5 ein Beispiel einer schaltungsmäßigen
Ausgestaltung einer Rücksetzstufe, Fig. 6 ein Beispiel einer schaltungsmäßigen Ausgestaltung einer Steuer-Dekodierstufe
und einer Auswahllogik und Fig. 7 eine weitere Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der Erfindung im
Blockschaltbild.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Mikrorechnersystem ist ein Mikroprozessor 10 mit einem Arbeitsspeicher (RAM) 11, mit
einem Pestwertspeicher (ROM, PROM oder EPROM) 12 sowie mit einer Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 über einen Datenbus 14 und
einen Adressenbus 15 verbunden. In Abhängigkeit von dem zu übertragenen Imformationsgehalt, bzw. in Abhängigkeit
von der Anzahl der anwählbaren Adressen kann ein solcher Datenbus Ik z.B. aus acht Einzelleitungen und ein Adressenbus
15 zum Beispiel aus drei Einzelleitungen bestehen. Eine die Bauteile 10 bis 12 verbindende Lese-Befehlsleitung Io
ist über eine Klemme 17 mit der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 verbunden und dient dazu, anliegende oder gespeicherte Informationen
abzurufen. Eine die Bauteile 10, 11 verbindende Schreib-Befehlsleitung 18 ist über eine Klemme 19 ebenfalls
mit der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 verbunden und dient dazu, Informationen in Zwischenspeicher einzulesen. Eine
Programmunterbrechungs-Befehlsleitung (Interrupt) 20 führt von der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 über eine Klemme 21 zum
Mikroprozessor 10. Diese Leitung dient dazu, bei Vorliegen bestimmter Informationen ein gerade im Mikroprozessor
ablaufendes Programm zu unterbrechen. Vom Mikroprozessor 10 führt eine Lösch-Befehlsleitung (Clear) 22 über eine Klemme
23 zur Eingabe/Ausgabe-Einheit 13· Sie dient dazu, bestimmte
Anfangsbedingungen, z.B. bei einem Programmbeginn, zu schaffen. Ein Frequenzgenerator 24 ist über eine Klemme 25 mit dem
Mikroprozessor 10, verbunden, um diesem Baustein eine Grundtaktfrequenz zuzuführen. Vorzugsweise eine daraus
durih Teilung gewonnene Frequenz wird über Klemme 25 der
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Eingabe/Ausgabe-Einheit zugeführt. Eine eine Versorgungsspannung führende Klemme 26 ist mit einer Spannungsstabilisierungsschaltung
27 verbunden, deren stabilisierte Ausgangsspannung einer Klemme 28, sowie sämtlichen Bauelementen
zugeführt ist, die Elektronik beinhalten.
Eine Eingangsschaltung 29 weist sieben Eingänge 30 bis 36 auf, die mit externen Signalgebern verbunden sind. Dadurch
wird der jeweilige Zustand, z.B. einer Brennkraftmaschine an das Rechnersystem gemeldet. Eine mit den Eingängen 30,
verbundene Geberanordnung 37 besteht aus einer vorzugsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen
Zahnscheibe 370, auf der umfangsseitig eine Vielzahl von Zähnen 371 angebracht sind. Diese Zähne werden durch einen
ersten Aufnehmer 372 abgetastet, indem jeder ferromagnetische Zahn in diesen induktiven Aufnehmer 372 eine Flußänderung
hervorruft, die ein Spannungssignal zur Folge hat. Die dadurch erzeugte drehzahlabhängige Signalfolge wird dem Eingang
zugeführt. Statt ferromagnetischer Zähne können auch andere Marken vorgesehen sein, die durch andere Aufnehmer abtastbar
sind. So kann z.B. die Scheibe in Umfangsrichtung streifenförmig magnetisiert sein oder eine Lochanordnung aufweisen,
die durch optische Vorrichtungen abtastbar ist. Eine Bezugsmarke 373 ist ebenfalls auf der Scheibe 37O angeordnet. Diese
Bezugsmarke 373 kann natürlich auch auf einer anderen Scheibe oder einem anderen Drehteil angeordnet sein. Die Bezugsmarke
373 wird von einem zweiten Aufnehmer 374 abgetastet und das
Bezugsmarkensignal dem Eingang 31 zugeführt. Weitere Informationen
der Brennkraftmaschine, bzw. des Fahrzeugs liegen als Versorgungsspannung U, Temperatur T, Drosselklappenstellung
oC t Stellung des Drosselklappenschalters 38 und
Stellung des Startschalters 39 an den Eingängen 32 bis 36 an. Die Zahl dieser weiteren Informationen ist noch beliebig
erweiterbar und nicht auf die dargestellten Informationen beschränkt. Die dargestellten sieben Eingangsinformationen
an den Eingängen 30 bis 36 werden in der Eingangsschaltung aufbereitet, entstört und soweit erforderlich, digitalisiert.
Ausgangsseitig werden diese Informationen über die Klemmen hO
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bis 46 der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 zugeführt. Sofern
Informationen an der Eingangsschaltung 29 in analoger Form vorliegen, werden sie durch einen in der Eingangsschaltung
29 enthaltenen Analog-Digital-Wandler in Frequenzen umgewandelt. Eine Signalaufbereitung kann z.B. mit Hilfe von
Schmitt-Triggern erfolgen. Zur Entstörung können an sich bekannte Entprell-Schaltungen sowie Schaltungen zum Schutz
gegen Überspannungen eingesetzt werden.
Zwei Endstufenausgänge der Eingabe/Ausgabe-Einheit sind
über Klemmen 47, 48 mit Schaltendstufen 49, 50 verbunden,
die im dargestellten Fall als Zündungsendstufen ausgebildet sind. Solche Zündungsendstufeη enthalten in bekannter
Weiese einen Halbleiterschalter im Primärstromkreis einer Zündspule, in deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündstrecke
51, 52, bzw. Zündkerze geschaltet ist. Ebensogut können diese Schaltendstufen 49, 50, oder auch weitere
Schaltendstufen zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung Verwendung finden.
Die Wirkungsweise des dargestellten, an sich bekannten Mikroprozessors-Systems ist bekannt und vielfach in der
Literatur beschrieben. Neben dem eingangs genannten Stand der Technik sei in diesem Zusammenhang vor allem auf die
Gebrauchshandbücher der verschiedenen Mikroprozessor-Hersteller verwiesen, in denen detailliert sowohl der Aufbau
und die Beschaltung der einzelnen Bausteine, wie auch deren Wirkungsweise und Programmierung beschrieben ist.
Aufbauvarianten und Schaltungsmöglichkeiten, bzw. -Vorschläge sind sehr detailliert angegeben. Als Beipsiel sei
auf die Handbücher der Firma RCA "User Manual for the
CDP 1802 Cosmac Microprocessor MPM-201A11 und "RCA, Integrated
Circuits, SSD-210, 4-76" verwiesen.
Im Rahmen eines im Festwertspeicher 12 gespeicherten Programms werden vom Mikroprozessor 10 extern an der Eingabe/
Ausgabe-Einheit 13 anliegende Informationen im Zusammenhang mit fest gespeicherten Informationen verarbeitet. Das
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errechnete Ergebnis, im vorliegenden Fall die Zündzeitpunkte und die Schließzeiten, werden den -Schaltendstufen
49, 50 weitergegeben zur Ausführung der gewünschten Schaltbefehle. Endergebnisse und Zwischenergebnisse werden zum
Teil im Arbeitsspeicher 11 zwischengespeichert, um dann bei Bedarf durch den Mikroprozessor wieder abgerufen zu werden.
Die Anzahl der verwendeten Mikroprozessoren, Festwertspeicher
und Arbeitsspeicher ist nicht gemäß der Darstellung beschränkt, sondern kann in Abhängigkeit der zu verarbeitenden
Informationen, dem Umfang des Programms und dem Umfang der gespeicherten Daten beliebig erweitert werden. Diese
Anzahl hängt natürlich auch vom jeweils verwendeten Bauteiltyp ab, bzw. von dessen Arbeits- und Speichermöglichkeiten,
also z.B. von der Anzahl der bits.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindungs
ist die mit dem Drehzahlsignal beaufschlagte Klemme 40 über eine Frequenzvervielfachungsstufe 60 mit dem
Takteingang C eines ersten Zählers 6l verbunden. Der Datenbus
14 ist über einen ersten Zwischenspeicher 62, dessen
Übernahmeeingang über eine Klemme 63 gesteuert wird, mit den Setzeingängen des ersten Zählers 6l verbunden. Die Zahlenausgänge
des ersten Zählers 6l sind sowohl an erste Vergleichseingänge eines Komparators 64 angelegt, wie auch
über eine erste Torstufe 65 mit dem Datenbus 14 verbunden.
Die vorzugsweise als Parallelschaltung verschiedener Transmissions-Gatter ausgebildete erste Torstufe 65 wird über
eine Klemme 66 gesteuert. Die das Bezugsmarkensignal führende Klemme 41 ist über ein ODER-Gatter 67 mit dem Ladeeingang
(Preset Enable) PE des ersten Zählers 6l verbunden. Der überlaufausgang (Carry Out) CO des ersten Zählers 6l ist
mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters 67 verbunden. Zweite Vergleichseingänge des Komparators 67 sind über einen
zweiten Zwischenspeicher 68 mit dem Datenbus 14 verbunden.
Der zweite Zwischenspeicher 68 wird über eine Klemme 69 gesteuert. Der Ausgang des Komparators 64 ist mit dem Setzeingang
S eines Flipflops 70 verbunden, dessen Ausgang über eine Klemme 71 mit dem Steuereingang einer Auswahl-
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logik 72 verbunden ist. Die Auswahl der einzelnen Endstufenkanäle erfolgt vom Datenbus 14 her über eine erste Dekodierstufe
73, deren Ausgänge ebenfalls mit der Auswahllogik 72 verbunden sind und die über eine Klemme 74 gesteuert
wird. Eine detalliertere Darstellung der Beschaltung der Bauteile 72, 73 ist in Fig. 6 gezeigt. Die J- und K-Eingänge
zweier JK-Flipflops 75, 76 sind mit Ausgängen der Auswahllogik
72 verbunden. Je ein Ausgang der beiden Flipflops 75, 76 ist mit einer der beiden Klemmen 47, 48 zur Steuerung
der Schaltendstufen 49, 50 verbunden. Die Klemme 23 ist mit dem Rücksetzeingang R eines Flipflops 77 verbunden, von dem
ein Ausgang über eine Klemme 78 an den Rücksetzeingang R der Flipflop-Anordnung 75, 76 angeschlossen ist. Der Setzeingang
S des Flipflops 77 ist an die Klemme 74 angeschlossen.
Zur Ruhestromabschaltung in den Schaltendstufen 49, 50 ist ein zweiter Zähler 79 vorgesehen, dessen Setzeingänge über
einen dritten Zwischenspeicher 80 mit dem Datenbus 14 verbunden sind. Der dritte Zwischenspeicher 80 wird über eine
Klemme 8l gesteuert. Der Takteingang C des zweiten Zählers 79 ist mit einer, eine Taktfrequenz führenden Klemme 82
verbunden. Der Ladeeingang PE des zweiten Zählers 79 ist mit dem Ausgang der FrequenzvervieIfachungsstufe 60 verbunden.
Der überlaufausgang CO ist mit dem Setzeinang S eines Flipflops 83 verbunden, dessen Ausgang, ebenso wie der Ausgang
des Flipflops 70 über ein ODER-Gatter 84 mit der Klemme 21 verbunden ist.
Zur Erzeugung verschiedener, benötigter Zeitintervalle ist ein als dritter Zähler 85 ausgebildetes Zeitglied vorgesehen,
dessen Setzeingänge an dem Datenbus 14 angeschlossen sind. Der Takteingang C ist mit einer eine Taktfrequenz führenden
Klemme 86 verbunden. Der Ladeeingang PE ist an eine Klemme 87 angeschlossen. Der überlaufausgang CO ist mit dem Rücksetzeingang
R eines Flipflops 88 verbunden, dessen Ausgang mit einem Toreingang (Carry In) CI des drittes Zählers 85 verbunden
ist. Der Setzeingang S des Flipflops 88 wird über die Klemme 87 gesteuert.
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Zur Meldung eines Bezugsmarkensignals an den Mikroprozessor
10 ist die Klemme 4l mit dem Setzeingang S eines Flipflops 90 verbunden, dessen Ausgang an den Eingang b einer Rückmelde-Torstufe
91 angeschlossen ist. Die Ausgänge dieser, über eine Klemme 92 gesteuerten Rückmelde-Torstufe 91 sind mit
dem Datenbus 14 verbunden. Weitere Eingänge a, c bis h sind mit den Ausgängen der Flipflops 88, 83, 70, mit den beiden
Klemmen 45, 46, sowie mit den Ausgängen der beiden Flipflops
75, 76 verbunden.
Die Steuerung der Rücksetzeingänge R der Flipflops 70, 83, 90 erfolgt über eine mit dem Datenbus 14 verbundene, zweite
Dekodierstufe 93, deren Steuereingang mit der Klemme 74 verbunden ist.
Die Eingangssignale für die dargestellte Schaltung, sowie für die in den folgenden Figuren dargestellten Schaltungen
sind vorzugsweise mit der Grundfrequenz gerastert, bzw. synchronisiert. Für diesen Zweck notwendige Synchronisierungsstufen
sind jedoch der Einfachheit halber nicht näher dargestellt und aus der eingangs genannten DT-OS 2 504 843, Fig.
4, bekannt. Die dort gezeigte Schaltung dient gleichzeitig der Frequenzverdoppelung. Ebenfalls nicht dargestellt sind
eventuel] an den Ausgängen benötigte Verstärkerstufen. Sie
können je nach Bedarf und Signalpegel vorgesehen werden.
Die in Fig. 3 dargestellte Dekodiereinrichtung 100 ist eingangsseitig
mit dem Adressenbus 15 sowie über die Klemmen 17>
19 mit der Lese-Befehlsleitung l6 und der Schreib-Befehlsleitung l8 verbunden. Ausgangsseitig ist die Dekodiereinrichtung
100 mit den Klemmen 63, 66, 69, 74, 8l, 87, 92 und 114 verbunden. Die Dekodiereinrichtung 100 ist ebenfalls in
der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 enthalten und dient zum Steuern der mit den besagten Klemmen verbundenen Torstufen, Zwischenspeichern,
Dekodierstufen und Zählern. In Abhängigkeit von den anliegenden. EingangsSignalen erscheint an einer oder an mehreren
Ausgangsklemmen der Dekodiereinrichtung 100 ein Signal, durch das die jeweils damit verbundene Stufe betätigt wird. Dadurch
kann z.B. ein SignalQeine_ Toj^stuie jpassieren oder ein Zähler
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einen anliegenden Zahlenwert übernehmen. Die Reihenfolge dieser Befehle wird über das Programm im Mikroprozessor
festgelegt und als Befehl über die Leitungen 15, 16, 18 ausgegeben.
Die prinzipielle Wirkungsweise der in den Fig. 2 und 3 dargestellten
Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 in Zusammenhang mit dem in Fig. 1 dargestellten System wird im folgenden anhand des
in Fig. 4 dargestellten Signal/Zählerstand-Diagramms erläutert.
Die an der Klemme 40 anliegende Drehzahl-Signalfolge wird in ihrer Frequenz in der Frequenzvervielfachungsstufe
60 vervielfacht, vorzugsweise verdoppelt, und erscheint als Signalfolge A am Takteingang des als Rückwärts zähler ausgebildeten
ersten Zählers 6l. Die in Fig. 4 dargestellten Signalfolgen sind für den Fall konstant bleibender Drehzahlparameter
dargestellt. Das Bezugsmarkensignal B bewirkt am Ladeeingang PE ein Setzen des Zählers 6l mit dem im ersten Zwischenspeicher
62 gespeicherten Zahlenwert. Dieser zwischengespeicherte Zahlenwert wurde bereits vorher auf ein Signal
an der Klemme 63 hin vom Datenbus 14 übernommen. Der übernommene
Zahlenwert wird im Takt der Signalfolge A abwärts gezählt, bis beim Zählerstand Null ein überlaufsignal C am
überlaufausgang CO entsteht. Dieses Überlaufsignal C bewirkt
wiederum über das ODER-Gatter 67 ein erneutes Setzen des Zählers 6l. Dieses Signal C wirkt somit wie zusätzliche
interne Bezugsmarkensignale. Die Zahl der ablaufenden Zählintervalle bis zum erneuten Auftauchen eines externen Bezugsmarkensignals
B richtet sich z.B. nach der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine. Bei einer 8-Zylinder-Brennkraftmaschin«
werden vier Bezugsmarken pro Umdrehung benötigt. In der Figur sind dafür ein externes Bezugsmarkensignal B und drei interne
Bezugsmarkensignale C pro Umdrehung vorgesehen. Zu Beginn des fünften, nicht mehr dargestellten Zyklus, fallen externe und
interne Bezugsmarken zusammen. Genausogut können natürlich auch zwei externe und zwei interne Bezugsmarken vorgesehen
werden.
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Der vom Zwischenspeicher 62 übernommene Zahlenwert ist
variabel und wird vom Programm in Abhängigkeit der jeweils anliegenden Parameter festgelegt. Der jeweils am Ausgang
des Zählers 6l anliegende Zählerstand kann auf ein Signal an der Klemme 66 vom Mikroprozessor über den Datenbus 14 und
die erste Torstufe 65 zu jedem beliebigen Zeitpunkt abgefragt werden.
In den zweiten Zwischenspeicher 68 werden im Takt der an seinem Steuereingang anliegenden Signalfolge D die jeweils
über den Datenbus anliegenden Zahlenwerte zwischengespeichert. Diese Zahlenwerte wechseln im dargestellten Beispiel zwischen
Zl und Z2. Diese zwischengespeicherten Zahlenwerte liegen an den zweiten Vergleichseingängen des Komparators 64 an. Erreicht
der Zählerstand im Zähler 6l den Zahlenwert Z2, so gibt der Komparator 64 ein erstes Ausgangssignal ab und bei Erreichen
des Zählerstands Zl ein zweites. Diese Ausgangssignale sind als Signalfolge E dargestellt. Durch die Signale der
Signalfolge E wird jeweils das Flipflop 70 gesetzt und durch Signale der zweiten Dekodierstufe 93 jeweils zurückgesetzt.
Durch die Ausgangssignale des Flipflops 70 und damit indirekt
durch die Signale E wird über die Auswahllogik 72, die wiederum durch die erste Dekodierstufe 73 gesteuert wird, abwechselnd
die Flipflop-Anordnung 75, 76 gesetzt und rückgesetzt, so daß an deren Ausgängen die Signalfolgen J und K entstehen.
Dies wird im Zusammenhang mit Fig. 6 noch näher erläutert werden. Die Signalfolgen J und K steuern abwechselnd die
Schaltendstufen 49, 50 und geben, z.B. bei einer Zündanlage, die Schließzeiten des elektrischen Schalters im Primärstromkreis
einer Zündspule vor, wobei durch das Signalende jeweils die Zündung ausgelöst wird. Bei einer Einspritzanlage wären
dies entsprechend die Einspritzdauer und der Einspritzzeitpunkt .
Zu Beginn des Programms wird über die Klemme 23 ein Lösch-Signal
erzeugt, durch das das Flipflop 77 rückgesetzt wird, was wiederum eine Rücksetzung der Flipflop-Anordnung 75, 76
zur Folge hat. Durch diese Anordnung werden definierte Anfangsbedingungen geschaffen. Das Setzen des Flipflops 77
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erfolgt im Anschluß über die Dekodiereinrichtung 100 und
die Klemme 74.
Um eine Ruhestromabschaltung in den Schaltendstufen 49» 50
zu gewährleisten, soll unterhalb einer bestimmten Drehzahl der Strom abgeschaltet werden, d.h. die in den Schaltendstufen
49, 50 enthaltenen elektrischen Schalter geöffnet werden. Um diese untere Grenzdrehzahl zu erkennen,wird der
Zähler 79 mit jedem Signal A auf den im Zwischenspeicher 80 zwischengespexcherten Zahlenwert geladen und mit der Frequenz
der an der Klemme 82 anliegenden Taktfrequenz abwärts gezählt. Oberhalb dieser Grenzdrehzahl reicht die Zeit zwischen zwei
Signalen A nicht aus, um den Zählerstand Null zu erreichen, d.h. es entsteht kein Überlaufsignal am überlaufausgang CO.
Ab der festgelegten Grenzdrehzahl wird ein solches Überlaufsignal erzeugt und setzt das Flipflop 83. Dies wird einmal
über den Eingang c der Rückmelde-Torstufe 91 dem Mikroprozessor
gemeldet und zum anderen wird an der Klemme 21 ein sogenanntes Interrupt-Signal erzeugt, durch das das jeweils laufende Programm
unterbrochen werden kann. Diese Zwischenunterbrechung eines laufenden Programm durch ein Interrupt-Signal ist Stand der
Technik und im eingangs angeführten Stand der Technik beschrieben. Die Grenzdrehzahl kann über den Datenbus 14 variiert
werden, indem von diesem in den Zwischenspeicher 80 variable Zahlenwerte übernommen werden.
Der dritte Zähler 85 bildet zusammen mit dem Flipflop 88 ein Zeitglied, durch das die verschiedenen, benötigten Steuerzeiten
für das System erzeugt werden können. Durch ein Steuersignal der Dekodiereinrichtung 100 an der Klemme 87 wird gleichzeitig
das Flipflop 88 gesetzt und der Zähler 85 nut dem vom
Datenbus 14 her anliegenden Zahlenwert geladen. Von diesem Zahlenwert an wird mit der an der Klemme 86 anliegenden Taktfrequenz
abwärts gezählt bis der Zählerstand Null erreicht ist und am überlaufausgang CO ein Rücksetzsignal für das
Flipflop 88 entsteht. Dieses Rücksetzsignal setzt das Flip-
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flop 88 zurück und sperrt gleichzeitig den Zähler 85 über den Toreingang CI für weitere Zählvorgänge. Die Signaldauer des
Ausgangssignals am Flipflop 88 gibt die Standzeit des Zeitglieds
vor. Eine Abfrage seitens des Mikroprozessors kann über die Rückmelde-Torstufe 91 erfolgen. Weitere Zustandsmeldungen
wie der Schaltzustand des Drosselklappenschalters 38 und des
Startschalters 39, können über die Klemmen 45, 46 abgefragt werden. Ebenso verhält es sich mit den Steuerausgangssignalen
an der Klemme 47, 48. Die Gesamtheit dieser Informationen
werden in der Rückmelde-Torstufe 91 gesammelt und zum Teil in den Flipflops 88, 90, 83, 70 gespeichert. Die Abfrage erfolgt
durch ein Steuersignal an der Klemme 92.
Mit der Dekodiereinrichtung 100 lassen sich aus Adressen, Schreib- und Lesesignalen nicht nur Stuersignale zum programmgesteuerten
Laden von Speichern und Zählern sowie zum Lesen von Registern und Zählern erzeugen, sondern es ist auch vom
Programm her eine Auswahl mehrerer Eingabe/Ausgabe-Einheiten möglich, die z.B. gleichzeitig mit einem Mikroprozessor verbunden
sein können. So ist z.B. mit zwei Eingabe/Ausgabe-Einheiten ein kombiniertes Zünd- und Einspritzsystem möglich.
Das in Fig. 5 gezeigte Beispiel einer schaltungsmäßigen Ausgestaltung
der als Rücksetzstufe wirkenden zweiten Dekodierstufe 23 weist drei NOR-Gatter 93O, 931, 932 auf. Jeweils
ein Eingang dieser NOR-Gatter 930 bis 932 ist mit einer Leitung des Datenbusses 14 verbunden während jeweils ein anderer Eingang
über einen Inverter 933 mit der Klemme 74 verbunden ist. Jeweils ein weiterer Eingang der drei NOR-Gatter 930 bis 932
ist an eine von drei weiteren Leitungen des Datenbusses 14 angeschlossen. Ein Ausgangssignal an einem der NOR-Gatterausgänge
entsteht nur dann, wenn an sämtlichen drei Eingängen 0-Signale anliegen. Dies ist der Fall, wenn einmal an der
gemeinsamen Datenleitung des Datenbusses 14 ein O-Signal anliegt,
weiterhin ein Steuersignal an der Klemme 74, das über den Inverter 933 in ein O-Signal umgewandelt wird, und zusätz-
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lieh noch ein O-Signal an der speziellen, dem jeweiligen
NOR-Gatter zugeordneten Datenleitung des Datenbusses 14.
In Fig. 6 ist das Beispiel einer schaltungsmäßigen Ausgestaltung der Steuer-Dekodierstufe 73 sowie der Auswahllogik
72 gezeigt. Eine erste Datenleitung 140 des Datenbusses 14 ist über ein UND-Gatter 730 mit dem Takteingang eines ersten
D-Flipflops 731 verbunden. Die Klemme 74 ist mit einem weiteren Eingang des UND-Gatters 730 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters
730 ist jeweils mit einem Eingang zweier UND-Gatter 732, 733 verbunden, deren Ausgänge jeweils an die Takteingänge zweier
weiterer D-Flipflops 734, 735 angeschlossen sind. Die D-Eingänge dieser Flipflops 734, 735 sind an eine zweite Datenleitung 141
angeschlossen. Eine dritte Datenleitung 142 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters 732 und über einen Inverter 736 mit dem
zweiten Eingang des UND-Gatters 733 verbunden. Die beiden komplementären Ausgänge des Flipflops 734 sind über je ein UND-Gatter
720, 721 mit den beiden Eingängen des JK-Flipflops 75
verbunden, während die beiden komplementären Ausgänge des D-Flipflops 735 über je ein weiteres UND-Gatter 722, 723 an
die beiden Eingänge des JK-Flipflops 76 angeschlossen sind.
Ein Ausgang des D-Flipflops 731 ist über ein UND-Gatter 724 an einen Eingang eines ODER-Gatters 725 angeschlossen, dessen
Ausgang mit jeweils dem zweiten Eingang der UND-Gatter 720 bis 723 verbunden ist. Der invertierende Ausgang des D-Flipflops
731 ist mit dem zweiten Eingang des ODER-Gatters 725 verbunden. Die Klemme 71 ist an einen weiteren Eingang des UND-Gatters
724 angeschlossen.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 6 dargestellten Anordnung soll nochmals das in Fig. 4 dargestellte Diagramm
herangezogen werden, über das Flipflop 731 können Signale E
von der Klemme 71 her gesperrt werden, wenn der invertierende Ausgang ein 1-Signal aufweist. In diesem Falle erfolgt die
Steuerung der beiden J-K-Flipflops 75, 76 ausschließlich über
den Datenbus 14, was z.B. bei Abschaltung der Endstufe unterhalb einer Grenzdrehzahl erforderlich ist. Liegt am invertierenden
Ausgang des Flipflops 731 ein 0-Signal an, so erfolgt
809885/0329 _15_
die Freigabe der UND-Gatter 720 bis 723 durch Signale E. Ob durch ein Signal E oder ein invertiertes Ausgangssignal
des Flipflops 731 das Flipflop 75 oder das Flipflop 76 betätigt wird, wird in der ersten Dekodierstufe 73 entschieden.
Eine Steuersignalfolge F an der Klemme 74 erscheint am Ausgang des UND-Gatters 730 bei Vorliegen eines 1-Signals an der Datenleitung
140. Diese Signalfolge wirkt in Abhängigkeit davon, ob an der Datenleitung 142 ein 1-Signal oder ein O-Signal
anliegt, entweder für das Flipflop 734 oder für das Flipflop
735 als Taktsignal. Das erste dargestellte Signal F wirke aufgrund eines 1-Signals an der Datenleitung 142 auf das Flipflop
734. Wenn bei Auftreten dieses Signals F an der Datenleitung 141 ein O-Signal anliegt, wechselt der mit dem UND-Gatter
verbundene Ausgang des Flipflops 734 von einem 1-Signal zu einem O-Signal. Das zweite Signal F wirke durch Anliegen eines
O-Signals an der Datenleitung 142 als Taktsignal für das Flipflop 735· Da gleichzeitig ein 1-Signal an der Datenleitung
140 anliegen möge, wechselt der mit dem UND-Gatter 723 verbundene Ausgang des Flipflops 735 von einem O-Signal zu einem
1-Signal. Das dritte Signal F wirke wiederum auf das D-Flipflop 735 j dessen Ausgang nunmehr wegen eines anliegenden O-Signals
an der Datenleitung l4l wieder zu einem O-Signal wechselt. Diese Vorgänge wiederholen sich in der gezeigten Reihenfolge.
Eine Verknüpfung der Signalfolgen H und G, bzw. deren invertierter Signalfolgen, mit der Signalfolge E durch die UND-Gatter
720 bis 723 führt zu den Signalfolgen J und K, durch die - wie bereits oben ausgeführt - die Schließzeiten für eine
Zündungsendstufe festgelegt werden können. Für den Fall, daß
am invertierenden Ausgang des D-Flipflops 731 ein 1-Signal anliegt, also für den Fall der direkten Steuerung der Endstufenanordnung
durch den Mikroprozessor, werden die Signalfolgen G und H direkt als Signalfolgen J und K an die Ausgänge
47, 48 übertragen. Diese Übertragung erfolgt mit einer an die J-K-Flipflops 75, 76 angelegten, in der Zeichnung nicht näher
dargesetllten Taktfrequenz, deren Frequenz sehr hoch ist im Vergleich zur Frequenz der Signalfolgen G und H.
-16-809885/0329
In Pig. 7 sind weitere Ausgestaltungen und Ausbildungen der Eingabe/Ausgabe-Einheit 13 gezeigt, die zum Teil in Verbindung
mit bereits dargestellten und beschriebenen Bauelementen stehen. Diese weisen die gleichen Bezugszeichen auf und sind nicht noch
einmal beschrieben. Die Klemmen 40, 42 bis 44, an denen externe Gebersignale anliegen, sind über eine vorzugsweise aus der
Parallelschaltung mehrerer Transmissions-Gatter bestehenden Umsehaltvorrichtung 110 mit einer FrequenzvervieIfachungsstufe
111 verbunden, deren Ausgang an den Takteingang C eines vierten Zählers 112 angeschlossen ist. Die Zahlenausgänge
des vierten Zählers 112 sind über eine, vorzugsweise aus einer Vielzahl von Transmissions-Gattern bestehenden dritten Torstufe
113 mit dem Datenbus 14 verbunden. Die Steuerung der dritten Torstufe 113 erfolgt über die Klemme 114, die eine
weitere Ausgangsklemme der Dekodiereinrichtung 100 darstellt. Der Toreingang CI des vierten Zählers 112 ist mit dem Ausgang
des Flipflops 88 verbunden.
Die die Grundtaktfrequenz führende Klemme 25 ist mit dem Eingang einer Frequenzuntersetzerstufe 115 verbunden, an deren
acht Ausgängen vorzugsweise acht verschiedene Ausgangsfrequenzen anliegen. Die ersten vier Ausgangsfrequenzen sind über eine
Umsehaltvorrichtung 116 und über die Klemme 82 dem Takteingang
C des zweiten Zählers 79 zugeführt. Die weiteren vier Ausgangsfrequenzen sind über eine weitere Umsehaltvorrichtung 117 über
die Klemme 86 dem Takteingang des dritten Zählers 85 zugeführt. Zur Steuerung der drei Umsehaltvorrichtungen .110, 116, 117 ist
der Datenbus 14 über zwei Umschalt-Dekodierstufen 118, 119 mit den Umschalteingängen der genannten Umsehaltvorrichtungen
verbunden. Die Auslösung der Schaltbefehle erfolgt über die Klemme 74, die mit den Umschalt-Dekodierstufen 118, 119 verbunden
ist.
Die Wirkungsweise der in Fig. 7 dargestellten, zusätzlichen Schaltungsanordnung für die Einabe/Ausgabe-Einheit 13 besteht
darin, daß die jeweils ausgewählte, in der Frequenzvervielfachungsstufe verdoppelte Geberfrequenz im Zähler 112 z.B. in
809885/0329 "1^
Claims (1)
10.6.1977 Ve/Hm
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1
Ansprüche
flJ Einrichtung zum Steuern von betriebsparameterabhängigen
und sich wiederholenden Vorgängen, insbesondere der Zündvorgänge von Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, mit einem
Mikrorechner-System bestehend aus einem Mikroprozessor, der über einen Datenbus und einen Adressenbus mit je wenigstens
einem Pestwertspeicher (ROM, PROM), einem Arbeitspeicher (RAM) sowie einer Eingabe/Ausgabe-Einheit verbunden ist,
an die externe Signalgeber zur Erzeugung von betriebsparameterabhängigen Signalen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Eingabe/Ausgabe-Einheit (13) ein Zähler (61) zur Zählung drehzahlabhängiger Signale geschaltet ist,
in dem fortwährend Zählintervalle ablaufen, deren Länge durch Setzen des Zählers (6l) über den Datenbus (14) und deren
zeitliche Lage durch wenigstens eine externe Bezugsmarke
(373) steuerbar ist, mit einem Komparator (64), dessen Vergleichseingänge einmal mit dem Zahler (6l) und zum anderen
mit einem Zwischenspeicher (68) verbunden sind, dessen Speicherinhalte jeweils über den Datenbus (14) einlesbar sind, und mit
einer, vom Komparatorausgang gesteuerten, mehrere Befehls-
809885/0329
-2-
OFHQINAL fNSPECTBD
kanäle aufweisenden Endstufenanordnung (72, 75, 76, 49, 50),
deren Vorauswahl durch eine über den Datenbus gesteuerte Auswahllogik (72, 73) erfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung weiterer, interner Bezugsmarken der externe
Bezugsmarkeneingang und der Überlaufeingang des Zählers (6l)
über eine ODER-Verknüpfung (67) miteinander verbunden sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zählereingäng des Zählers (6l) eine Frequenzvervielfachungsstufe
(60) vorgeschaltet ist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere, betriebsparameterabhängige Größe in Form einer Frequenz einem Zähler
(112) zuführbar ist, dessen Zählzeit von einem Zeitglied (85, 88) vorgebbar ist, und daß das Zählergebnis über eine
Torstufe (113) in den Datenbus übertragbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere betriebsparameterabhängige Größen über eine Umsehaltvorrichtung (110) dem Zähler (112) zuführbar sind
und daß die Umsehaltvorrichtung (110) durch eine vom Datenbus
(14) gesteuerte Dekodierstufe (II8) schaltbar ist.
-3-809885/0329
6. Einrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (85, 88)
einen Zähler aufweist zur Zählung einer Taktfrequenz, wobei ein abzuzählender Zählerstand vom Datenbus (14) übernehmbar
ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz über den Datenbus veränderbar ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ruhestromabschaltung in der
Endstufenanordnung (49, 50) eine Drehzahlerkennungsstufe (79) vorgesehen ist, durch die bei Unterschreitung einer
Grenzdrehzahl ein Signal in den Datenbus (14) übertragbar ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlerkennungsstufe (79) als ein eine Taktfrequenz
zählender Zähler ausgebildet ist, in dem fortwährend Zählintervalle ablaufen, deren Beginn durch Drehzahlsignale
festlegbar ist und daß bei Erreichen eines festlegbaren Zählerstands ein eine Grenzdrehzahl anzeigendes Signal
erzeugbar ist.
-4-
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-H-
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch variables Setzen des Zählers (79) über den
Datenbus (14) die Grenzdrehzahl variierbar ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz über den Datenbus (I1*) veränderbar
ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenzuntersetzerstufe (115) für eine
Grundtaktfrequenz mit mehreren Ausgangsfrequenzen vorgesehen
ist und daß eine über den Datenbus (14) gesteuerte Umschaltvorrichtung (116, 117) für diese Ausgangsfrequenzen
der Prequenzuntersetzerstufe (115) zugeordnet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (II6, 117) durch eine vom
Datenbus (14) gesteuerte Dekodierstufe (119) schaltbar ist.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine, mit intern
und/oder extern der Eingabe/Ausgabe-Einheit ermittelten Daten beaufschlagte Rückmeldeeinheit (91) mit dem Datenbus
(14) verbunden ist.
-5-
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15· Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einem Eingang der Rückmeldeeinheit (91)
ein Zwischenspeicher (88, 90, 83, 70) vorgeschaltet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 14, oder 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückmeldeeinheit aus wenigstens einem Transmissionsgatter besteht.
17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine über den Adressenbus
anwählbare Dekodiereinrichtung (100) vorgesehen ist zur schrittweisen Steuerung der mit dem Datenbus (14) verbundenen
Schaltelemente.
18. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Eingang der Rückmeldeeinheit (91) mit einem Schaltersignal (Klemme 45, 46) verbunden ist.
809885/0329
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