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Verfahren und Anordnung zum Einstellen vorgegebener
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Startverhältnisse in einem Mikrorechner Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Einstellen vorgegebener Startverhältnisse in einem Mikrorechner
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung
auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
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Es ist bereits allgemein bekannt, eine Versorgungsspannung eines Mikrorechners,
insbesondere beim Einschalten der Stromversorgung zu überwachen und beim Vorhandensein
einer ausreichenden Versorgungsspannung ein Rücksetzsignal für den Mikrorechner
zu beenden, um in diesem vorgegebene Startverhältnisse einzustellen. Hierzu werden
vom Mikrorechner alle vorhandenen Systembausteine, wie beispielsweise Ein/Ausgabeeinheiten,
die auch als Ports bezeichnet werden, in einen vorgegebenen Ausgangszustand versetzt.
Das Versetzen in den Ausgangszustand wird auch als Initialisieren bezeichnet.
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Zum Einstellen der vorgegebenen Startverhältnisse ist es auch erforderlich,
daß an dem Mikrorechner anliegende Taktsignale eine ausreichende Amplitude und Frequenz
aufweisen. Im Handel erhältliche integrierte Quarzoszillatoren weisen teilweise
eine große Anschwingdauer auf. Das bedeutet, daß die Versorgungsspannung an dem
Mikrorechner bereits anliegt, während die Taktsignale noch nicht vorhanden sind.
Wenn nun das Rücksetzsignal ausschließlich nach dem Vorhandensein der Versorgungsspannung
beendet wird, so kann in dem Mikrorechner ein unkontrollierter Arbeitslauf erfolgen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Anordnung anzugeben, mittels denen vorgegebene Startverhältnisse in dem Mikrorechner
zuverlässig einstellbar sind.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten
Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
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Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden neben der
Versorgungsspannung auch die Taktimpulse hinsichtlich ihrer Amplitude und Frequenz
überwacht und für das Beenden des Rücksetzsignals herangezogen.
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Zusätzlich zu der Versorgungsspannung und den Taktsignalen können
noch weitere Versorgungsspannungen, Taktsignale und/oder anderen physikalischen
Größen zugeordnete Steuersignale überwacht werden. Derartige physikalische Größen
sind beispielsweise auch zulässige Temperaturbereiche für den Mikrorechner, Drehzahlen
oder Feuchtigkeitswerte. Es ist auch möglich, diesen oder weiteren physikalischen
Größen zugeordnete Meldesignale nach dem Beenden des Rücksetzsignals über eine Ein/Ausgabeeinheit
vom Mikrorechner abzufragen und damit vorgegebene Startverhältnisse einzustellen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des
Verfahrens enthält neben einer ersten Uberwachungsstufe, die beim Vorliegen einer
ausreichenden Versorgungsspannung ein erstes Steuersignal erzeugt, eine zweite Überwachungsstufe,
die beim Vorliegen geeigneter Taktimpulse ein zweites Steuersignal erzeugt und ein
Verknüpfungsglied, das nur beim Vorliegen des ersten und des zweiten Steuerglieds
das Rücksetzsignal für den Mikrorechner beendet. Zum Uberwachen weiterer physikalischen
Größen können erste weitere Überwachungsstufen vorgesehen
sein,
die weitere Steuersignale erzeugen und dem Verknüpfungsglied zuführen. Für die Überwachung
der weiteren physikalischen Größen können auch zweite weitere Überwachungsstufen
vorgesehen sein, die beim Vorliegen geeigneter physikalischer Größen Meldesignale
an die Ein/Ausgabeeinheit des Mikrorechners abgeben.
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Die Überwachungsstufen enthalten vorzugsweise jeweils eine Anpassungsstufe,
die die physikalische Größe in ein geeignetes Signal umsetzt und einen Komparator,
der das jeweilige Signal mit einer Bezugsspannung vergleicht und die die Steuersignale
bzw. die Meldesignale erzeugt. Zur Erzeugung der Bezugsspannung ist zweckmäßigerweise
eine Bezugsspannungsquelle vorgesehen, die aus der Versorgungsspannung unter Verwendung
einer Referenzdiode die Bezugsspannung erzeugt. Falls die Komparatoren ohne Kollektorwiderstand
an ihrem Ausgang ausgebildet sind, erfordert das Verknüpfungsglied einen besonders
geringen Aufwand, wenn dieses als verdrahtetes ODER-Verknüpfungsglied ausgebildet
ist.
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Die Uberwachungsstufe für die Taktimpulse ist bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung mit einer Anpassungsstufe versehen, die eine Serienschaltung
aus einem Verstärker, der die in einem Oszillator erzeugten Taktimpulse verstärkt,
einem Differenzierglied, einem weiteren Verstärker einer Diode und einem Integrierglied
enthält.
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Das Verfahren und die Anordnung gemäß der Erfindung werden im folgenden
anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung, Fig. 2 ein Schaltbild
der Anordnung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild der Anordnung zeigt einen
Mikrorechner MR, der einen Mikroprozessor MP, mindestens eine an einem Datenbus
DB angeschlossene Ein/ Ausgabeeinheit P, die als Portbaustein ausgebildet ist, sowie
mindestens einen nicht dargestellten Speicher, der ebenfalls am Datenbus DB angeschlossen
ist. Dem Mikrorechner MR werden eine in einer Spannungsquelle SP1 erzeugte Versorgungsspannung
U1 und in einem Oszillator OS1 erzeugten Taktsignalen T1 zugeordnete Taktsignale
T2 zugeführt. Wenn die Versorgungsspannung U1 einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet,
erzeugt eine Uberwachungsstufe US1 ein Steuersignal ST1, das einem Verknüpfungsglied
V zugeführt wird. Wenn auch die Taktsignale T1 eine ausreichende Amplitude und Frequenz
aufweisen, erzeugt eine Überwachungsstufe US2 ein Steuersignal ST2, das ebenfalls
dem Verknüpfungsglied V zugeführt wird, das seinerseits beim Vorliegen beider Steuersignale
ST1 und ST2 ein Rücksetzsignal RS beendet. Nach dem Beenden des Rücksetzsignals
RS werden in dem Mikrorechner MR vorgegebene Startverhältnisse eingestellt, wobei
vom Mikrorechner MR alle vorhandenen Systembausteine initialisiert werden.
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Durch das Verknüpfungsglied V ist sichergestellt, daß die Initialisierung
nicht bereits dann erfolgt, wenn nur die Versorgungsspannung vorhanden ist und die
Amplitude und/ oder die Frequenz der Taktsignale T1 noch nicht ausreichend vorhanden
sind. Dem Verknüpfungsglied V können noch weitere Steuersignale SFN zugeführt werden,
falls es erforderlich ist, das Rücksetzsignal RS erst nach dem Vorhandensein von
weiteren physikalischen Größen zu beenden.
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Derartige physikalische Größen können beispielsweise weitere Versorgungsspannungen,
Taktsignale oder Drehzahlen, Temperaturbereiche oder Feuchtigkeitswerte sein. Auch
in diesem Fall sind entsprechende Uberwachungsstufen vorhanden, die die Steuersignale
erzeugen und dem Verknüpfungsglied V zuführen.
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Die Überwachung der weiteren physikalischen Größen, wie beispielsweise
einer in einer Spannungsquelle SPN erzeugten Versorgungsspannung UN, von in einem
Oszillator OSN erzeugten Taktsignalen TN und/oder mittels eines Temperaturfühlers
TF ermittelten Temperaturwerten TP kann auch mittels der an dem Datenbus DB angeschlossenen
Ein/Ausgabeeinheit P erfolgen. Zu diesem Zweck sind weitere Überwachungsstufen US3,
US4 bis USN vorgesehen, die Meldesignale Ml, M2 bis MN erzeugen und diese der Ein/Ausgabeeinheit
P zuführen. Der Mikroprozessor MP fragt nach dem Beenden des Rücksetzsignals RS
die Meldesignale M1 bis MN ab, um in Abhängigkeit davon vorgegebene Startverhältnisse
einzustellen.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Schaltbild wird die Überwachungsstufe
US1 aus einer Anpassungsstufe Al und einem Komparator Kl gebildet, während die Überwachungsstufe
US2 aus einer Anpassungseinheit A2 und einem Komparator K2 gebildet wird. Zusätzlich
ist für die beiden Überwachungsstufen US1 und US2 eine Bezugsspannungsquelle B vorgesehen,
die eine Bezugsspannung UB an die beiden Komparatoren Kl und K2 abgibt.
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Die von der Spannungsquelle SP1 abgegebene Versorgungsspannung U1
liegt einerseits an der Bezugsspannungsquelle B an, die zum Erzeugen einer konstanten
Bezugsspannung UB eine Referenzdiode R enthält. Weiterhin enthält die Bezugsspannungsquelle
8 zwei Widerstände und einen Kondensator. -Die Bezugsspannung UB wird den Komparatoren
Kl und K2 an jeweils einem ersten Eingang zugeführt. Falls beispielsweise die Versorgungsspannung
U1 einen Nennwert von + 5 V aufweist, weist die Bezugsspannung UB beispielsweise
einen Wert von + 2,5 V auf. Die Anpassungsstufe Al enthält einen aus zwei Widerständen
R1 und R2 gebildeten Spannungsteiler, der an seinem Ausgang eine Vergleichsspannung
U2 erzeugt. Der Spannungsteiler aus den beiden
Widerständen R1
und R2 ist derart eingestellt, daß der Komparator Kl schaltet, wenn die Versorgungsspannung
U1 größer als 4,5 V ist. In diesem Fall ist die Vergleichsspannung U2 größer als
die Bezugsspannung UB, so daß der Komparator Kl schaltet. Das Verknüpfungsglied
V ist jedoch entsprechend einem verdrahteten ODER-Glied ausgebildet, so daß das
Rücksetzsignal RS erst dann beendet werden kann, wenn auch der Komparator K2 schaltet.
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Die vom Oszillator OSl abgegebenen Taktsignale T1 werden in der Anpassungsstufe
A2 einerseits verstärkt und als Taktimpulse T2 dem Mikrorechner MR zugeführt und
andererseits integriert und als Signal S1 dem Komparator K2 zugeführt. Wenn der
Momentanwert des Signals S1 größer wird als die Bezugsspannung UB, schaltet auch
der Komparator K2, so daß das Rücksetzsignal RS beendet wird und den Mikrorechner
MR freigibt, um vorgegebene Startverhältnisse einzustellen.
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Die Anpassungsstufe A2 enthält einen Verstärker V mit mehreren Verstärkerstufen
V1 bis V3, wobei die Verstärkerstufe V1 die Taktsignale T1 verstärkt und die Taktsignale
T2 erzeugt. Die Verstärkerstufe V2 verstärkt ebenfalls die Taktsignale T1 und führt
die verstärkten Taktsignale T3 einem aus einem Kondensator C1 und zwei Widerständen
R3 und R4 gebildeten Differenzierglied zu. Das Differenzierglied differenziert die
Taktsignale T3 und erzeugt Impulse, die von der Verstärkerstufe V3 verstärkt und
über eine Diode D einem mit einem Widerstand R5 und einem Kondensator C2 versehenen
Integrierglied zugeführt werden. Dieses Integrierglied erzeugt unter Verwendung
von Widerständen R6 und R7 das Signal S1, dessen Momentanwert von der Amplitude
und der Frequenz der Taktsignale T1 abhängt. Wenn die Taktsignale T1 eine ausreichende
Amplitude und Frequenz aufweisen, überschreitet der Momentanwert des Signals S1
den Wert der Bezugsspannung UB
und der Komparator K2 schaltet dann,
so daß das Rücksetzsignal RS beendet wird.
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Nach der Freigabe des Mikrorechners MR durch das Rücksetzsignal RS
beginnt die Initialisierung des Mikrorechners MR, wobei über die Ein/Ausgabeeinheit
P weitere Bedingungen für die Initialisierung abgefragt werden können. Beispielsweise
kann die von der Spannungsquelle SPN abgegebene Versorgungsspannung UN auf einen
vorgegebenen Wert hin überwacht werden. Zu diesem Zweck sind eine Anpassungsstufe
A3 und ein Komparator K3 vorgesehen. Die Anpassungsstufe A3 ist ähnlich ausgebildet
wie die Anpassungsstufe Al und enthält einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen
R8 und R9, der den Wert der Versorgungsspannung UN auf einen geeigneten Wert UN1
umsetzt. Der Komparator K3 vergleicht in ähnlicher Weise wie der Komparator Kl die
an seinem ersten Eingang anliegende Bezugsspannung UB mit dem Wert UN1 und wenn
dieser größer ist als die Bezugsspannung UB, schaltet der Komparator K3, so daß
an der Ein/Ausgabeeinheit P ein entsprechendes Meldesignal M1 anliegt.
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In entsprechender Weise können, wie in Fig. 1 dargestellt, durch weitere
Überwachungsstufen US4 bis USN andere physikalische Größen wie Taktsignale TN oder
Temperaturwerte TP oder Feuchtigkeitswerte usw. abgefragt werden, um in dem Mikrorechner
MR vorgegebene Startverhältnisse einzustellen.
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Die Komparatoren Kl bis K3 enthalten jeweils einen Rückkopplungswiderstand
RR, der dafür sorgt, daß die Komparatoren Kl bis K3 ein Verhalten entsprechend einem
Schmitt-Trigger aufweisen. Weiterhin weisen die Komparatoren Kl bis K3 vorzugsweise
keine Kollektorwiderstände an ihren Ausgangstransistoren auf, so daß die Ausgänge
miteinander verbunden werden können, um eine verdrahtete ODER-Ver-
knüpfung
durchzuführen, wie es bei dem Verknüpfungsglied V dargestellt ist. Die verdrahtete
ODER-Verknüpfung entspricht in diesem Fall einer UND-Verknüpfung, da das Rücksetzsignal
RS nur dann beendet wird, wenn beide Komparatoren Kl und K2 schalten. Es ist jedoch
auch möglich, Komparatoren mit eingebauten Kollektorwiderständen zu verwenden und
die UND-Verknüpfung im Verknüpfungsglied V durch bekannte im Handel erhältliche
Verknüpfungsglieder durchzuführen.
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Die Bezugsspannung UB kann selbstverständlich auch auf andere Weise
erzeugt werden und beispielsweise kann auch für jeden Komparator Kl bis K3 eine
eigene Bezugsspannungsquelle mit verschiedenen Bezugsspannungen UB verwendet werden.
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Es ist auch möglich, die an der Verstärkerstufe V2 abgegebenen Taktsignale
T3 unmittelbar einem Integrierglied zuzuführen, ohne diese Taktsignale T3 vorher
zu differenzieren, jedoch erweist es sich als zweckmäßig, die Differenzierstufe
einzuführen, um für die Integration eindeutige Ausgangsverhältnisse unabhängig von
der Flankensteilheit der Taktsignale T3 zu erzeugen.
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11 Patentansprüche 2 Figuren