DE3103701C2 - - Google Patents
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- DE3103701C2 DE3103701C2 DE3103701A DE3103701A DE3103701C2 DE 3103701 C2 DE3103701 C2 DE 3103701C2 DE 3103701 A DE3103701 A DE 3103701A DE 3103701 A DE3103701 A DE 3103701A DE 3103701 C2 DE3103701 C2 DE 3103701C2
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- G04—HOROLOGY
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- G04F10/04—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means by counting pulses or half-cycles of an ac
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrfunktionenuhr mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Merkmalen. Eine solche Uhr ist aus DE 27 00 165 B2 bekannt.
Diese Druckschrift beschreibt eine solche Uhr, deren Mikro-Rechner einen
Informationsspeicher als Randomspeicher in Kombination mit einer vorprogrammierbaren
Logikeinheit umfaßt. Ein Oszillator speist eine interne Zeitbasis und steuert Schaltkreise,
welche die Informationen in dem Randomspeicher manipulieren. Der Mikrorechner
ist so programmiert, daß er im Ansprechen auf das erste Zeitbasissignal
Uhrzeitinformationen berechnet und zur Anzeigeeinrichtung überträgt.
Soll eine solche Uhr als Chronometer arbeiten, so hat sie den Nachteil, daß die
Zeitberechnung in einem Takt wiederholt werden muß, der von der Präzision des
Chronometers abhängt. Wenn diese Auflösung beispielsweise eine Zehntelsekunde beträgt,
müssen im gleichen Zeitintervall zehnmal soviele Rechenvorgänge wie im
Uhrzeitbetrieb ablaufen mit daraus resultierendem erheblichen Stromverbrauch. Ferner
können die Rechenvorgänge auch nur in endlicher Zeit ablaufen, wobei die
Größenordnung etwa zwanzig Millisekunden beträgt. Daraus resultiert eine entsprechende
Ungenauigkeit, wenn beispielsweise die Auflösung in Hundertstelsekunden
gewünscht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsgleiche Uhr derart weiterzubilden,
daß der Energieverbrauch im Chronometerbetrieb verringert wird und eine
genauere Anzeige bei Hundertstelsekunden-Auflösung erzielt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 definiert; die Unteransprüche
definieren bevorzugte Weiterbildungen dieses Konzepts.
Bei der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels wird auf die
beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Uhrenschaltung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 und 3 sind mehr ins einzelne gehende Schaltbilder eines
Teiles der Fig. 1,
Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der Schaltung
gemäß Fig. 3,
Fig. 5 ist ein mehr ins einzelne gehendes Schaltbild eines weiteren
Teils der Fig. 1 und
Fig. 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der Schaltung
nach Fig. 5.
Die in Fig. 1 dargestellte Uhrenschaltung umfaßt Druckknöpfe, die vom Benutzer
betätigbar sind zum Steuern der verschiedenen Funktionen wie Zeiteinstellung,
Umschaltung auf Kurzzeitmessung,
Auslösen, Stoppen und Rücksetzen auf Null des Chronographen usw.
Drei dieser Druckknöpfe sind mit A, B und C bezeichnet und symbolisch
in der Fig. 1 angedeutet. Die Uhr umfaßt ferner eine Anzeigeanordnung
15 sowie eine Zeitbasis, gebildet von einem Oszillator
10 und einem Frequenzteiler 11. Die letztere liefert zwei Zeitbasissignale
M und M1 mit einer Frequenz 1 Hz bzw. 100 Hz sowie
insgesamt mit M2 bezeichnete Signale, die dazu dienen, den nachfolgend
zu beschreibenden Mikro-Rechner zu synchronisieren.
Der Mikro-Rechner dieser Uhr umfaßt einen Programmspeicher
1 in Form eines Festwertspeichers sowie ein Hilfsregister 4,
das dazu dient, unter bestimmten Bedingungen eine oder mehrere
Adressen zu speichern. Diese Schaltkreise sind miteinander durch
eine Gruppe von Verbindungen ("Bus") B1 verbunden.
Ein Auswahlschaltkreis 5 verbindet im Normalbetrieb den Ausgang
des Programmspeichers 1 mit dem Eingang eines Befehlsregisters
2. Bei Vorliegen eines ersten Steuersignals J, das nur
dann erzeugt wird, wenn der Micro-Rechner angehalten ist, unterbricht
der Auswahlschaltkreis 5 diese Verbindung und legt einen
festen Befehl JU, angeschlossen an seinen Eingang, an den Eingang
des Registers 2. Dieser Befehl JU, bei dem es sich um
einen unbedingten Sprungbefehl handelt, bewirkt insbesondere
das Einschreiben der Ausgangsadresse des Hauptprogramms in
den Programmzähler 3.
Der Auswahlschaltkreis 5 spricht außerdem auf ein zweites
Steuersignal C an, das nur dann erzeugt wird, wenn der Mikro-
Rechner in Betrieb ist, um an den Eingang des Registers 2 einen
anderen festen Befehl CA anzulegen, der ebenfalls an seinen
Eingang angeschlossen ist. Dieser Befehl CA bewirkt die Hilfsspeicherung
bestimmter wichtiger Informationen betreffend das
laufende Programm in für diesen Zweck vorgesehene Register,
wie das Register 4, und danach das Einschreiben der Ausgangsadresse
des Hauptprogramms in den Programmzähler 3.
Weitere Informationsübertragungen erfolgen mit Hilfe einer zweiten
Gruppe von Verbindungen ("Bus") B2 zwischen:
- - einer Logikeinheit 6, die im Ansprechen auf bestimmte Befehle arithmetische und logische Operationen bei vollständigen Worten oder Teilen derselben ausführt, etwa die Prüfung, oder das Setzen auf "0" oder auf "1" bestimmter Bits. Neben den Schaltkreisen, welche die Realisierung dieser Operationen ermöglichen, umfaßt die arithmetische und Logikeinheit in herkömmlicher Weise einen Akkumulator, der es ermöglicht, das Ergebnis dieser Operationen zu speichern und sie auf den Bus B2 zu übertragen, sowie Hilfsregister, wie Übertrags- oder Zustandsregister.
- - Registern, die insbesondere einen Informationsspeicher 7 in Form eines Randomspeichers umfassen, sowie ein Ausgangsregister 8 zum Steuern der Anzeigeordnung 15 der Uhr.
- - Einen Eingangsschaltkreis 9, der weiter unten im einzelnen erläutert wird und der ein Signal P immer dann liefert, wenn ein Druckknopf A, B oder C betätigt wird.
Schließlich synchronisiert und steuert ein Sequenzschaltkreis 12 die
Funktion des Mikro-Rechners durch Übertragung von insgesamt mit CO bezeichneten
Signalen zu den verschiedenen Schaltkreisen des Rechners in Zeitpunkten,
welche durch die Signale M2 festgelegt sind. Die Schaltkreise,
zu denen diese Signale CO übertragen werden, über nicht dargestellte Verbindungen,
werden festgelegt durch die Befehle, welche der Sequenzschaltkreis
12 vom Register 2 empfängt. Ein Signal H ermöglicht, dieses Signal
CO zu unterdrücken und damit den Mikro-Rechner stillzusetzen.
Die Architektur des Mikro-Rechners, die insoweit beschrieben worden
ist, ist an sich bekannt und soll deshalb nicht weiter ins einzelne
gehend erläutert werden.
Die Eigentümlichkeit der Struktur des Mikro-Rechners gemäß
vorliegender Erfindung liegt in der Verwendung von zwei zusätzlichen
Schaltkreisen, die ebenfalls an den Bus B2 angeschlossen
sind und adressierbar sind wie die verschiedenen
Positionen des Speichers 7:
- - Ein Zähler 13 mit einer Zählkapazität von 100, der in Gang gesetzt, gestoppt und auf Null zurückgesetzt werden kann durch Befehle, die er über den Bus B2 empfängt. Solange er läuft, zählt der Zähler 13 die Impulse des Signals M1 und liefert ein Signal T immer dann, wenn er seine Maximalzählkapazität erreicht hat, und geht dann auf Null zurück.
- - Ein Steuerschaltkreis 14, der weiter unten im einzelnen erläutert wird und der die Signale P vom Eingangsschaltkreis 9, die Signale M, die jede Sekunde vom Teiler 11 geliefert werden, und die Signale T empfängt, die vom Zähler 13 ebenfalls jede Sekunde geliefert werden, solange dieser läuft. Wenn der Mikro- Rechner im Ruhezustand ist und der Steuerschaltkreis 14 eine dieser Signale empfängt, unterdrückt letzterer das Signal H und liefert das Signal J zum Auswahlschaltkreis 5. Wenn dagegen der Mikro-Rechner arbeitet, ist es das Signal C, das zum Auswahlschaltkreis 5 übertragen wird im Ansprechen auf eines der Signale P, M oder T.
Der Speicher 1 enthält in üblicher Weise ein Hauptprogramm
und eine Serie von Unterprogrammen, die dazu dienen, die verschiedenen
gewünschten Funktionen auszuführen. Eines dieser
Unterprogramme dient beispielsweise der Berechnung der Uhrzeit, d. h. der tatsächlichen
Tageszeit, ein weiteres der Einstellung der
Uhr, ein weiteres der Berechnung der chronometrischen Zeit, ein
weiteres erlaubt die Erkennung, welcher Druckknopf betätigt
worden ist und welche Funktion die Uhr entsprechend dem Zustand
der Uhr auszuführen hat im Ansprechen auf diese
Betätigung usw.
Sobald der Mikro-Rechner arbeitet, bestimmt der Inhalt des
Programmzählers 3, welcher Befehl an den Ausgang des Programmspeichers
1 zu übertragen ist. Dieser Befehl wird nach seinem
Einschreiben in das Befehlsregister 2 ausgeführt im Ansprechen
auf Signale CO, geliefert vom Sequenzschaltkreis 12. Der Inhalt
des Programmzählers 3 wird danach inkrementiert oder
modifiziert in Abhängigkeit von diesem Befehl oder im Ergebnis
seiner Ausführung. Der Ablauf des Programms wird fortgesetzt
durch Ausführen der Befehle, die sich demgemäß nacheinander
am Ausgang des Speichers 1 präsentieren.
Im größten Teil der Zeit liefert jedoch der Sequenzschaltkreis 12
keinerlei Signal, das der Steuerschaltkreis 14 zu ihm das Signal
H überträgt. Der Mikro-Rechner ist demgemäß im Ruhezustand und
in der Uhr arbeiten nur der Oszillator 10 und der Frequenzteiler
11.
Der Mikro-Rechner wird in Gang gesetzt, sobald der Steuerschaltkreis
14 eines der Signale M, T oder P empfängt. Jedes
dieser Signale bewirkt nämlich die Unterdrückung des Signals
H und die Ausgabe des Signals J. Der Sequenzschaltkreis 12 beginnt
demgemäß, die Signale CO zu dem Schaltkreis zu übertragen,
der durch den Befehl JU festgelegt wird, welcher vom Auswahlschaltkreis
5 dem Befehlsregister 2 in Abhängigkeit vom Signal
J präsentiert wird.
Dieser Befehl JU bewirkt insbesondere das Einschreiben der
Ausgangsadresse des Hauptprogramms in den Programmzähler.
Dieses Programm sucht demgemäß nach der Ursache seiner Ingangsetzung
und überprüft je nach Fall den Eingangsschaltkreis 9, um
zu definieren, welcher Druckknopf A, B oder C das Auftreten des
Signals P bewirkt hatte. Das entsprechende Unterprogramm wird
dann ausgeführt.
In der Normalfunktion oder Uhrenfunktion bewirken nur die
Impulse M alle Sekunden dieses Ingangsetzen des Mikro-Rechners.
Da die Ursache dieses Ingangsetzens das Signal M ist, wird das
Unterprogramm der Uhrzeitberechnung ausgewählt. Dies umfaßt
insbesondere die passende Verarbeitung der in bestimmten
Speicherplätzen des Speichers 7 gespeicherten Informationen
durch den arithmischen und Logikschaltkreis 6.
Diese Informationen entsprechen in Binärform der Zahl von
Sekunden, Minuten, Stunden usw. der Uhrzeit, und ihre Ver
arbeitung umfaßt u. a. das Inkrementieren, Vergleichen mit
Grenzwerten, Umsetzen des Binärkodes in einen Kode entsprechend
den Erfordernissen der Anzeigeordnung, und das Einschreiben
in das Ausgangsregister. Die in dieses Register eingeschriebenen
Informationen steuern in üblicher Weise, die hier nicht erläutert
zu werden braucht, die Sichtbarmachung der Zeitinformationen durch
die Anzeigeanordnung 15 der Uhr.
Der letzte Befehl des Unterprogramms für die Berechnung der
Uhrzeit wirkt auf den Steuerschaltkreis 14, der im Ansprechen
auf diesen Befehl das Signal H zum Sequenzschaltkreis 12 über
trägt. Dieser beendet damit seine Funktion, und der Mikro-Rechner
wird stillgesetzt.
Eine Sekunde später liefert der Frequenzteiler 11 erneut
das Signal M und der oben summarisch beschriebene Ablauf be
ginnt erneut.
Es ist festzuhalten, daß der Ablauf dieses Programms nur 30
bis 40 Millisekunden dauert und daß der Mikro-Rechner für den
Rest der Zeit stillgesetzt ist. Der Energieverbrauch der Uhr
ist demgemäß sehr gering.
Wenn der Mikro-Rechner durch ein Signal P, geliefert vom
Eingangsschaltkreis 9, in Gang gesetzt wird, sucht das Programm,
welcher Druckknopf dieses Signal P hervorgerufen hat. Wenn fest
gestellt wird, daß es sich um den Druckknopf handelt, mittels
dem eine Kurzzeitmessung ausgelöst werden soll, wird sofort
der Zähler 13 gestartet, der beginnt, die Impulse M1, die an
ihm mit einer Frequenz von 100 Hz vom Frequenzteiler 11 ange
legt werden, zu zählen. Nach diesem Start überträgt das Programm
zum Steuerschaltkreis 14 einen Befehl, der die Übertragung des
Signals H bewirkt und damit das Stillsitzen des Mikro-Rechners.
Eine Sekunde später erreicht der Zähler 13 seine Maximal
zählkapazität, setzt sich auf Null zurück und beginnt erneut zu zählen. Gleich
zeitig überträgt er zum Steuerschaltkreis 14 das Signal T. Im An
sprechen auf dieses Signal setzt der Steuerschaltkreis 14 den
Mikro-Rechner wieder in Gang.
Das Hauptprogramm löst in diesem Fall ein Unterprogramm zur
Berechnung der Chronometerzeit in Gang. Wie das Unterprogramm
für die Berechnung der Uhrzeit, umfaßt auch das Kurzzeitbe
rechnungsprogramm die Verarbeitung durch den arithmetischen und
Logikschaltkreis 6 von Chronometerzeitinformationen, die an be
stimmten Speicherstellen des Speichers 7 gespeichert sind. Diese
Speicherplätze des Speichers 7 sind natürlich unterschiedlich
von den Speicherplätzen, wo die Information für die Uhrzeit
gespeichert sind. Die Kurzzeitinformationen entsprechen in
Binärform der Zahl von Sekunden, Minuten und Stunden der Chrono
meterzeit. Ihre Verarbeitung umfaßt gleichermaßen das Inkremen
tieren, das Vergleichen mit Grenzwerten, das Umsetzen des Kode
und das Einschreiben in das Ausgangsregister 8 und danach die
Sichtbarmachung durch die Anzeigeordnung 15.
Es ist festzuhalten, daß während der Kurzzeitmessung nur die
Sekunden, Minuten und Stunden der Chronometerzeit angezeigt
werden, nicht jedoch die Hundertstelsekunden.
Der letzte Befehl des Unterprogramms für die Chronometer
zeitberechnung bewirkt außerdem das Erzeugen des Signal H durch
den Steuerschaltkreis 14, womit der Mikro-Rechner stillgesetzt
wird.
Eine Sekunde später erreicht der Zähler 13 erneut seine
maximale Zählkapazität. Der Steuerschaltkreis 14 empfängt
demgemäß von neuem das Signal T, und der oben beschriebene
Vorgang beginnt erneut.
Sobald der Druckknopf, mit dem die Beendigung der Kurzzeit
messung gesteuert wird, betätigt wird, wird der Mikro-Rechner
wieder in Betrieb gesetzt, wie oben beschrieben. Diesmal je
doch bewirkt das Programm sofort das Stillsetzen des Zählers
13, der in dem Zählzustand bleibt, den er in diesem Augenblick
erreicht hat. Dieser Zählzustand entspricht der Anzahl von
Hundertstelsekunden der Chronometerzeit. Ein spezielles Unter
programm wird danach durchlaufen, um nach entsprechender Ver
arbeitung den Inhalt des Zählers 13 in das Ausgangsregister 8
zu übertragen, gleichzeitig mit den Informationen bzgl. Sekunden,
Minuten und Stunden der Chronometerzeit. Die letzte wird demge
mäß bis auf Hundertstelsekunden angezeigt.
Man erkennt demgemäß, daß dank dem Vorhandensein des Zählers
13 die Berechnung der Chronometerzeit im gleichen Rhythmus er
folgt wie die Berechnung der Realzeit, d. h. einmal pro Sekunde
und nicht im Rhythmus der kleineren Einheit der Chronometerzeit,
im vorliegenden Falle also Hundertstelsekunde. Da ferner der
Zähler 13 an den Bus B2 angeschlossen ist und sein Inhalt ver
arbeitet werden kann wie der Inhalt einer der Speicherstellen
des Informationsspeichers 7, kann die Chronometerzeit bis auf
Hundertstelsekunden angezeigt werden, obwohl sie von dem Mikro-
Rechner nur einmal pro Sekunde berechnet zu werden braucht.
Die Chronometerzeitberechnung benötigt 10 bis 20 Millisekunden.
Das einzige Element, das während der Kurzzeitmessung dauernd
arbeitet, ist der Zähler 13, dessen Energieverbrauch gering ist.
Der Gesamtverbrauch der Uhr bleibt demgemäß sehr niedrig, selbst
während einer Kurzzeitmessung.
Die Impulse des Signals T und des Signals M haben die gleiche
Periode von einer Sekunde. Je nach dem Zeitpunkt, zu dem der
Chronograph gestartet worden ist, kann es demgemäß vorkommen,
daß das Programm, das von dem anderen Signal begonnen worden
ist, noch nicht beendet worden ist. In einem solchen Falle
wird das neue Signal von dem Steuerschaltkreis 14 gespeichert,
und das Ingangsetzen des entsprechenden Programms wird verzögert,
bis das gerade ablaufende Programm beendet ist. Dieser Umstand ist
nicht störend im Hinblick auf die extreme Kürze der Programme.
Wenn jedoch ein Signal P erzeugt wird durch Betätigen eines
Druckknopfes, während der Mikro-Rechner gerade dabei ist, ein
Programm oder Unterprogramm zu durchlaufen, überträgt der
Steuerschaltkreis 14 das Signal C zum Auswahlschaltkreis 5
und nicht das Signal J. Der Befehl CA, der demgemäß von dem
Auswahlschaltkreis 5 zum Befehlsregister 2 übertragen wird,
bewirkt die Unterbrechung des laufenden Programms, das Ein
schreiben wichtiger Informationen in Register, wie das Re
gister 4, und danach das Ingangsetzen von Anfang an des Haupt
programms. Das letztere bestimmt demgemäß den Grund für die
Übertragung des Signals C und löst das gewünschte Unterpro
gramm aus. Diese erste Phase ist kürzer als eine Hundertstel
sekunde derart, daß je nach Fall das Unterprogramm, gefordert
durch Niederdrücken eines Druckknopfes, hinreichend schnell
durchlaufen wird, daß die Kurzzeitmessung auf Hundertstel
sekunden garantiert wird. Wenn dieses Unterprogramm einmal
ausgeführt worden ist, werden danach die Informationen, die
in die Hilfsregister eingespeichert worden waren, wieder dem
Schaltkreis zugeführt, der sie verarbeitet, und der Mikro-
Rechner beendet das Programm, das unterbrochen worden
war.
Diese Funktionsweise erlaubt insbesondere, alle Funktionen
zu realisieren, die für die Kurzzeitmessung erforderlich sind,
und zwar in weniger als einer Hundertstelsekunde und darüber
hinaus unabhängig vom Zustand des Mikro-Rechners in dem be
treffenden Zeitpunkt.
Es ist offensichtlich, daß der Mikro-Rechner gleichermaßen
derart programmiert ist, daß er die Rücksetzung auf Null des
Chronographen im Ansprechen auf ein Niederdrücken eines Druck
knopfes ermöglicht. Das für diesen Zweck vorgesehene Unter
programm setzt den Zähler 13 auf Null zurück, ebenso die In
formationen der Chronometerzeit, die im Informationsspeicher
7 enthalten sind und dementsprechend das Ausgangsregister 8.
Weitere Unterprogramme Y können vorgesehen werden, um Chrono
graphenfunktionen mit größerer Komplexität durchzuführen, wie
etwa Chronographie mit Einholvorgang, Messung aufeinander
folgender Teilzeiten usw.
Schließlich ist das Hinzufügen des Zählers 13 und des
Steuerschaltkreises 14 zum integrierten Schaltkreis, der
alle Schaltungen des Mikro-Rechners zusammenfaßt, problemlos.
Der Oszillator 10 und der Frequenzteiler 11 werden ohnehin in
demselben integrierten Schaltkreis realisiert.
Fig. 2 zeigt als Beispiel eine mehr ins einzelne gehende
Schaltung des Eingangsschaltkreises 9 aus Fig. 1.
Die Kontakte A, B und C, welche von den Druckknöpfen
betätigt werden (Fig. 1), sind über Prellunterdrückungs
schaltungen (nicht dargestellt) mit ersten Eingängen 21a, 22a
bzw. 23a von drei UND-Gattern 21, 22 bzw. 23 verbunden, um so
an diese Eingänge ein Logiksignal "0" anzulegen, solange die
Kontakte offen sind, oder ein Logiksignal "1", wenn sie geschlossen
sind. Die zweiten Eingängen 21, 22b bzw. 23b dieser Gatter em
pfangen von einem Ausgang des Frequenzteilers 11, der in dieser
Fig. nicht dargestellt ist, ein Signal mit einer Frequenz von
beispielsweise 128 Hz. Das Signal "1", das an dem Ausgang eines
dieser Gatter erscheint, sobald der entsprechende Druckknopf
niedergedrückt worden ist, ist demgemäß synchron mit diesem
Signal von 128 Hz.
Die Ausgänge 21c, 22c und 23c dieser Gatter 21, 22 und 23
sind an Eingänge S von drei R-S-Flip-Flops 24, 25, 26 gelegt.
Die Ausgänge Q dieser Flip-Flops sind mit drei monostabilen
Kippstufen 27, 28, 29 verbunden, die an ihren Ausgang immer
dann einen Impuls liefern, wenn ihr Eingang vom Logikpegel "0"
auf Logikpegel "1" geht. Die Ausgänge dieser monostabilen Kipp
stufen sind verbunden mit den Eingängen 30a, 30b bzw. 30c eines
ODER-Gatters 30. Der Ausgang 30d dieses ODER-Gatters 30 liefert
demgemäß einen Impuls synchron mit dem Signal von 128 Hz immer
dann, wenn einer der Druckknöpfe A, B oder C betätigt wird. Dieser
Impuls ist der Impuls P, der im Rahmen der Beschreibung von Fig. 1
erläutert wurde.
Fig. 3 zeigt als Beispiel eine mehr ins einzelne gehende
Schaltung des Steuerschaltkreises 14 aus Fig. 1, und Fig. 4
ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung dieses Schaltkreises.
Der Eingang S eines R-S-Flip-Flops 31 ist mit dem Ausgang 30d
des Gatters 30 (Fig. 2) verbunden. Der Ausgang Q dieses Flip-
Flops 31 und der Ausgang Q von zwei weiteren R-S-Flip-Flops 32
und 33 sind jeweils verbunden mit den Eingängen 34a, 34b bzw.
34c eines ODER-Gatters 34. Die S-Eingänge der Flip-Flops 32
und 33 sind verbunden, über in dieser Figur nicht dargestellte
Leitungen, mit dem Ausgang des Zählers 13, der das Signal T
liefert bzw. mit dem Ausgang des Frequenzteilers, an dem das
Signal M geliefert wird (siehe Fig. 1).
Das Auftreten eines der Signale P, T oder M bewirkt das
Kippen des entsprechenden Flip-Flops 31, 32 oder 33 und das
Auftreten eines Logikpegels "1" am Ausgang 34d des Gatters 34.
Dieses Signal wird zum Ausgang 35c eines UND-Gatters 35 über
tragen, dessen Eingang 35a mit dem Ausgang 34d verbunden ist
und dessen Eingang 35b sich in diesem Zeitpunkt auf den Logik
pegel "1" befindet, wie weiter unten erläutert wird.
Ein D-Flip-Flop 36 ist mit seinem Nullrücksetzeingang R
an den Ausgang 35c des Gatters 35 angeschlossen. Sein Aus
gang Q, der normalerweise auf Logikpegel "1" liegt, wie weiter
unten gezeigt wird, geht demgemäß auf Logikpegel "0" im An
sprechen auf dieses Ausgangssignal vom Gatter 35. Das im Zu
sammenhang mit Fig. 1 erläuterte Signal H wird von dem Signal
gebildet, das an diesem Ausgang Q des Flip-Flops 36 steht.
Er geht demgemäß auf "0", und der Sequenzschaltkreis 12 beginnt
zu arbeiten.
Nach etwa 0,125 ms liefert dieser Schaltkreis 12 einen Im
puls K3, der über eine nicht dargestellte Verbindung an den
Eingang 37a eines UND-Gatters 37 angelegt wird. Der Eingang
37b dieses Gatters 37 ist mit dem Ausgang 35a des Gatters 35
verbunden, der auf Logikpegel "1" liegt. Dieser Impuls K3 wird
demgemäß zum Ausgang 37c des Gatters 37 übertragen und von
dort zum Eingang S eines R-S-Flip-Flops 38 und zum Nullrück
setzeingang R eines D-Flip-Flops 39.
Der Eingang R des Flip-Flops 38 ist mit dem Ausgang Q des
Flip-Flops 36 verbunden, der sich auf Logikpegel "1" befindet
und der, wie oben erläutert wurde, auf den Logikpegel "0" gegangen
war. Das Signal K3 bewirkt demgemäß ein Kippen des Flip-Flops 38,
dessen Ausgang Q auf Logikpegel "1" geht und dessen Ausgang
auf Logikpegel "0" geht.
Der Ausgang Q des Flip-Flops 39, der auf Logikpegel "1" lag,
wie weiter unten noch gezeigt wird, geht demgemäß auf Logik
pegel "0" im Ansprechen auf denselben Impuls K3.
Die beiden Eingänge 40a und 40b eines ODER-Gatters 40 sind
mit den Ausgängen des Flip-Flops 38 bzw. Q des Flip-Flops 39
verbunden. Der Ausgang 40c dieses Gatters 40 liegt demgemäß
auf Logikpegel "1" vor dem Auftreten des Impulses K3. Dieser
Ausgang 40c ist mit dem Eingang 35b des Gatters 35 verbunden,
und es ist dieser Pegel "1", der es dem Gatter 35 erlaubt, zum
Eingang 37b des Gatters 37 das Signal "1" vom Ausgang des
Gatters 34 zu übertragen. Der Übergang zum Zustand "0" der Aus
gänge des Flip-Flops 38 und Q des Flip-Flops 39 im Ansprechen
auf den Impuls K3 bewirkt den Übergang zum Zustand "0" der Aus
gänge 40c, 35c und 37c. Der Ausgang 37c liefert demgemäß nur
einen sehr kurzen Impuls "1", dessen Dauer von dem Zeitbedarf
für das Kippen der Flip-Flop 38 oder 39 abhängt. Der Ausgang 35c
liefert demgegenüber einen Impuls I, der auf Pegel "1" während
einer Dauer bleibt die gleich der Verzögerung des Impulses K3,
relativ zum Auftreten des Signals "1" vom Ausgang 34c des
Gatters 34 ist. Wie weiter oben erläutert wurde, beträgt diese
Verzögerung etwa 0,125 ms. Während dieses Impulses I liegt
der Ausgang Q des Flip-Flops 38 immer noch auf Pegel "0" und
sein Ausgang auf Logikpegel "1". Der Ausgang 41c eines UND-
Gatters 41, dessen Eingänge 41a und 41b mit dem Ausgang des
Flip-Flops 38 bzw. dem Ausgang 35c des Gatters 35 verbunden
sind, liefert demgemäß einen Impuls gleicher Dauer wie der Im
puls I. Dieser Impuls, geliefert vom Ausgang 41c, ist der Impuls
J, der im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 1 erwähnt
wurde.
Wie ebenfalls im Zusammenhang mit der Beschreibung von Fig. 1
erläutert, bewirkt dieses Signal J das Ersetzen am Eingang
des Befehlsregisters 2 der Information, die am Ausgang des
Festwertspeichers 1 steht, durch einen festen Befehl JU. Dieser
Befehl JU bewirkt insbesondere das Einschreiben der Ausgangs
adresse des Hauptprogramms in den Programmzähler 3.
Einer der ersten Befehle dieses Programms bewirkt die Über
tragung eines Signals CO1 durch den Sequenzschaltkreis 12.
Dieses Signal CO1 wird über eine nicht dargestellte Verbindung
an den Eingang E eines Übertragungskreises 43 angelegt, dessen
Eingänge 43a, 43b und 43c mit den Ausgängen Q von Flip-Flops
31, 32 bzw. 33 verbunden sind. Dieser Schaltkreis 43 ist so
aufgebaut, daß, solange sein Eingang E auf Logikpegel "0" liegt,
seine Ausgänge 43d, 43e und 43f eine sehr hohe Impedanz auf
weisen. Sobald jedoch der Eingang E dieses Schaltkreises 43
auf Logikpegel "1" liegt, nehmen seine Ausgänge den Logikzu
stand der entsprechenden Eingänge an mit einer niedrigen Impedanz.
Im Ansprechen auf das Signal CO1 weist der Schaltkreis 43 dem
gemäß an seinen Ausgängen den Logikzustand der Ausgänge Q der
Flip-Flops 31, 32 und 33 auf. Diese Ausgänge 43d, 43e und 43f
sind sämtlich mit einer Leitung B2a, B2b und B2c verbunden, die
einige Leitungen des Busses B2 bilden.
Das Signal CO1 erlaubt demgemäß, an den Bus B2 eine Infor
mation anzulegen, gebildet von den Logikpegeln der Ausgänge
Q von den Flip-Flops 31 bis 33. Diese Information gestattet
dem Befehlsregister 2, die Ursache für das Ingangsetzen des
Mikro-Rechners zu erkennen und demgemäß das dieser Ursache ent
sprechende Unterprogramm einzuleiten.
Wenn beispielsweise ein Signal P die Ursache für das In
gangsetzen des Mikro-Rechners gewesen war, liegt der Flip-
Flop 31 mit seinem Ausgang Q auf Pegel "1", und die Leitung
B2a des Busses B2, die verbunden ist mit dem Ausgang 43d des
Schaltkreises 43, wird auf Pegel "1" gebracht, während die
Leitungen B2b und B2c auf Pegel "0" bleiben.
Einer der ersten Befehle des durch diese Information ausge
lösten Unterprogrammes bewirkt die Übertragung eines Signals
CO2 durch den Sequenzschaltkreis 12 über eine nicht dargestellte
Verbindung zu den Eingängen 44a, 45a und 46a der drei UND-Gatter
44, 45 und 46.
Die Eingänge 44b, 45b und 46b dieser Gatter sind jeweils ver
bunden mit einer der Leitungen, welche den Bus B2 bilden, bei
spielsweise mit den Leitungen B2a, B2b und B2c, die oben erwähnt
wurden. Zum gleichen Zeitpunkt, in dem das Signal CO2 von dem
Sequenzschaltkreis 12 geliefert wird, bewirkt der letztere das
Anlegen, im vorliegenden Beispiel, eines Signals "1" an die Lei
tung B2a. Der Ausgang 44c des Gatters 44 geht demgemäß auf
Pegel "1". Dieser Ausgang 44c ist mit dem R-Eingang des Flip-
Flops 31 verbunden, der demgemäß von neuem seine Ruheposition
einnimmt, in der sein Ausgang Q auf Logikpegel "0" liegt.
Einer der folgenden Befehle bewirkt die Bildung eines Signals
CO3 durch den Sequenzschaltkreis 12. Dieses Signal wird über eine
nicht dargestellte Verbindung an den Eingang E eines Übertra
gungskreises 47 analog dem Schaltkreis 43 angelegt. Während
dieses Signals CO3 wird demgemäß der Schaltzustand der Ausgänge
Q von den Flip-Flops 24, 25 und 26 an den Bus B2 angelegt, was
es dem Mikro-Rechner ermöglicht festzustellen, welcher Druck
knopf betätigt worden war, und dementsprechend die Abfolge des
Programms auszuwählen. Am Ende dieses Signals CO3 liefert ein
monostabiler Schaltkreis 48, dessen Eingang mit dem Eingang E
des Schaltkreises 47 verbunden ist, einen Impuls an die Null
rücksetzeingänge R der Flip-Flops 24, 25 und 26.
Wenn das Ingangsetzen des Mikro-Rechners durch einen Impuls
T oder durch einen Impuls M bewirkt worden ist, wird diese Ur
sache erfaßt, und der Flip-Flop 32 oder der Flip-Flop 33 wird
auf Null rückgesetzt in analoger Weise, wie dies oben beschrieben
worden ist.
Unabhängig von der ursprünglichen Ursache des Ingangsetzens
des Programms umfaßt dieses an einer gescheit ausgewählten
Stelle einen Befehl, der die Bildung eines Signals CO4 durch
den Sequenzschaltkreis 12 bewirkt, welches Signal über eine
nicht dargestellte Verbindung an den Takteingang CK des Flip-
Flops 39 angelegt wird. Einen kurzen Augenblick vorher wird
der D-Eingang dieses Flip-Flops 39 auf den Logikpegel "1" über
eine der Leitungen des Bus B2, an die er angeschlossen ist, gesetzt.
Der Ausgang Q dieses Flip-Flops 39 geht demgemäß wieder auf
Pegel "1". Von diesem Augenblick an liegt der Eingang 35b
des Gatters 35 wieder auf Pegel "1". Falls ein Signal P, T
oder M nach diesem Augenblick eintrifft, kann demgemäß der
Ausgang 35c des Gatters 35 wieder auf Pegel "1" gehen. Das
Signal K3 kann wiederum zum Ausgang 37c des Gatters 37 über
tragen werden und das Rücksetzen auf Pegel "0" des Ausgangs
Q von Flip-Flop 39 hervorrufen.
Der Ausgang Q des Flip-Flops 38 liegt demgegenüber noch
auf Pegel "1". Der Impuls I, der am Ausgang 35c vor dem Auftreten
des Signals K3 anliegt, wird demgemäß zum Ausgang 42c eines UND-Gatters
42 übertragen, dessen Eingang 42a mit dem Ausgang Q des Flip-
Flops 38 verbunden ist, und dessen Eingang 42b mit diesem Aus
gang 35c verbunden ist.
Das am Ausgang 42c des Gatters 42 erscheinende Signal ist
das Signal C, das bei der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt wurde.
Wie dies im Zusammenhang mit dieser Figur erläutert wurde, be
wirkt dieses Signal C das Anhalten des laufenden Programms und
das Ingangsetzen eines speziellen Unterprogramms. Dieses Unter
programm umfaßt gleichermaßen die Befehle, welche das Auftreten
der Signal CO1 und CO4 und je nachdem CO2 und CO3 zur Folge
haben.
Unabhängig von den Ursachen für das Ingangsetzen des Micro-
Rechners und unabhängig davon, welches Programm er ausführt,
umfaßt dieses in der letzten Position einen Befehl, der die
Bildung eines Signals CO5 durch den Sequenzschaltkreis 12 be
wirkt, welches Signal über eine nicht dargestellte Verbindung
an den Takteingang CK des Flip-Flops 36 angelegt wird. Einen
kurzen Augenblick vorher wird der D-Eingang dieses Flip-Flops
36 auf Pegel "1" über eine der Leitungen des Bus B2, an die
er angeschlossen ist, gesetzt. Das Signal H, das vom Ausgang
Q dieses Flip-Flops 36 geliefert wird, geht demgemäß wieder
auf Pegel "1", womit der Sequenzschaltkreis 12 blockiert wird.
Der Nullrücksetzeingang R des Flip-Flops 38 ist mit dem
Ausgang Q des Flip-Flops 36 verbunden. Der Logikpegel "1",
der auf diesem Ausgang erscheint, setzt demgemäß den Flip-
Flop 38 auf "0" zurück.
Der Mikro-Rechner wird demgemäß angehalten, und alle be
schriebenen Schaltkreise befinden sich in ihrer Ruheposition.
Fig. 3 zeigt außerdem den Auswahlschaltkreis 5, welcher
drei Übertragungsschaltkreise 50, 51 und 52 analog dem Schalt
kreis 43 umfaßt. Diese Schaltkreise 50, 51 und 52 umfassen
einfach eine Anzahl von Eingängen und Ausgängen, entsprechend
der Anzahl von Informationen, die sie zu übertragen haben.
Die Eingänge 50a bis 50i des Schaltkreises 50 sind mit den
Ausgängen 1a bis 1i des Festwertspeichers 1 verbunden. Jeder
Eingang 51a bis 51i des Schaltkreises 51 ist verbunden mit
einem Festpotential entsprechend dem Logikpegel "0" oder "1".
Die Kombination dieser Logikpegel auf den Eingängen 51a bis
51i entspricht der Kombination der Pegel "0" und "1", welche
den Befehl JU bilden, der in der obigen Beschreibung erläutert
wurde. In ähnlicher Weise ist jeder Eingang 52a bis 52i des
Schaltkreises 52 mit einem dieser Potentiale entsprechend den
Logikpegeln "0" und "1" verbunden derart, daß die Kombination den
dieser Logikpegel den Befehl CA bildet, der ebenfalls oben dis
kutiert wurde.
Die Ausgänge 50j bis 50n, 51j bis 51n und 52j bis 52n der
Schaltkreise 50, 51 bzw. 52 sind gemeinsam an Eingängen 2a
bis 2i des Befehlsregisters 2 angelegt.
Der Eingang E des Schaltkreises 50 ist mit dem Ausgang 53c
eines NICHT-ODER-Gatters 53 verbunden, dessen Eingänge 53a
und 53b mit den Ausgängen 41c bzw. 42c von Gattern 41 bzw. 42
verbunden sind. Die Eingänge E der Schaltkreise 51 und 52 sind
jeweils gleichermaßen mit diesen Ausgängen 41c bzw. 42c verbunden.
Beim Fehlen der Signale J und C ist es demgemäß die an
den Ausgängen 1a bis 1i des Festwertspeichers 1 stehende In
formation, die an die Eingänge 2a bis 2i des Befehlsregisters
2 übertragen wird.
Bei Vorhandensein eines der Signale J oder C dagegen ist
es der Befehl JU bzw. der Befehl CA, der an die Eingänge 2a
bis 2i des Befehlsregisters 2 angelegt wird, mit den oben
bei der Beschreibung des Programmablaufs erläuterten Folgen.
In all diesen Fällen werden die Informationen, die an den
Eingängen 2a bis 2i des Befehlsregisters 2 vorliegen, in einem
Speicher 55 abgespeichert, im Ansprechen auf ein Signal CO6,
geliefert vom Sequenzschaltkreis 12. Diese gespeicherten In
formationen werden an den Sequenzschaltkreis 12 angelegt und
an den Bus B1 und über diesen an den Programmzähler 3 (vgl.
Fig. 1). Je nach Fall wird ein Teil derselben an den Bus B2
über einen Übertragungsschaltkreis 54 angelegt, der analog
den Schaltkreisen 50, 51 und 52 ausgebildet ist und gesteuert
wird durch ein Signal CO7, angelegt in den gewünschten Zeit
punkten an seinen Eigang E durch den Sequenzschaltkreis 12.
Ein Beispiel für eine Schaltung zum Erzeugen der Impulse M1
mit einer Frequenz von 100 Hz ist in den Fig. 5 und 6 darge
stellt. Sie umfaßt ein UND-Gatter 101, dessen Eingänge mit den
Ausgängen des Frequenzteilers 11 (nicht dargestellt in dieser
Fig. 4) verbunden sind, welche Signale mit Frequenzen von
4, 8 bzw. 16 Hz liefern. Ein NICHT-UND-Gatter 102 ist mit
seinen Eingängen an die Ausgänge des Frequenzteilers angeschlos
sen, welche Signale mit Frequenzen von 32 bzw. 64 Hz liefern.
Die Ausgänge dieser Gatter 101 und 102 sind mit den Eingängen
eines ODER-Gatters 103 verbunden. Der Ausgang dieses Gatters
103 ist mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters 104 ver
bunden. Der zweite Eingang dieses Gatters 104 empfängt kurze
Impulse, geliefert von einem monostabilen Schaltkreis 105,
dessen Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers 11 ver
bunden ist, welcher ein Signal mit einer Frequenz von 128 Hz
abgibt.
Man kann leicht erkennen, daß während einer Periode des
Signals von 4 Hz, d. h. 250 ms, der Ausgang des Gatters 104
25 Impulse M1 erzeugt. In einer Sekunde sind dies 100 Im
pulse M1, die abgegeben werden. Die mittlere Frequenz dieser
Impulse beträgt demgemäß gerade 100 Hz, aber da die Zeit,
welche zwei dieser Impulse voneinander trennt, nicht konstant
ist, ist die Augenblicksfrequenz nicht mehr konstant. Der da
durch eingeführte Fehler ist jedoch vernachlässigbar.
Falls erforderlich, würde ein komplizierterer Schaltkreis
die Erzeugung dieser Impulse M1 mit einer Frequenz von exakt
100 Hz erlauben.
Claims (4)
1. Mehrfunktionenuhr mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines
ersten und eines zweiten Zeitbasissignals, mit einer Einrichtung zum
manuellen Auslösen der unterschiedlichen Funktionen, mit einer
Anzeigeeinrichtung und mit einem Mikro-Rechner, der derart program
miert ist, daß er im Ansprechen auf das erste Zeitbasissignal
Uhrzeitinformationen berechnet und zur Anzeigeeinrichtung überträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro-Rechner eine Zähleinrichtung
(13) zum Erzeugen eines Chronometer-Zeitbasissignals (T) im Anspre
chen auf das zweite Zeitbasissignal (M1) aufweist und daß er derart
programmiert ist, daß er die Zähleinrichtung (13) im Ansprechen auf
von der manuellen Auslöseeinrichtung gelieferte Start-/Stop-Signale
startet bzw. stoppt, daß er eine erste Chronometerzeit-Information
im Ansprechen auf das Chronometer-Zeitbasissignal (T) berechnet und
zur Anzeigeeinrichtung (15) überträgt, und daß er den Zählstand der
Zähleinrichtung (13) im Ansprechen auf das Stop-Signal verarbeitet
und zur Anzeigeeinrichtung (15) eine diesem Zählstand entsprechende
zweite Chronometerzeit-Information überträgt.
2. Mehrfunktionenuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mikro-Rechner derart programmiert ist, daß er die Zähleinrichtung
und die Chronometerzeit-Information auf Null rücksetzt im Ansprechen auf
ein Rückstellsignal, das mittels der manuellen Auslöseeinrichtung er
zeugt wird.
3. Mehrfunktionenuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Zeitbasissignal eine Frequenz von 1 Hz aufweist und das zweite
Zeitbasissignal eine Frequenz von 100 Hz aufweist, und daß die Zählein
richtung einen Zähler mit einer Zählkapazität von 100 umfaßt.
4. Mehrfunktionenuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mikro-Rechner Steuerschaltkreise aufweist zum Starten des Pro
grammablaufs im Ansprechen auf entweder das erste Zeitbasissignal oder
auf das Chronometer-Zeitbasissignal oder auf eines der von der manuellen
Auslöseeinrichtung gelieferten Signale.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Owner name: ETA S.A. FABRIQUES D EBAUCHES, GRENCHEN, CH |
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