微處理器用復位和監視系統及包含這種微處理器和這種系統的器具的製作方法

2023-04-29 00:52:51

專利名稱：微處理器用復位和監視系統及包含這種微處理器和這種系統的器具的製作方法
技術領域：
本發明涉及包含一微處理器和復位與監視電路的系統，微處理器產生一脈衝鏈指示微處理器的正確操作，復位和監視電路產生一復位信號以響應脈衝鏈產生的不規則變化。
本發明進一步涉及包含這種系統的微處理器控制的電力器具。
這樣的系統已在美國專利4586179中公開。復位和監視電路在電源打開時給微處理器產生一復位信號。接著微處理器產生一脈衝鏈，指示微處理器操作是否正確。脈衝鏈的模式取決於微處理器的編程。這個脈衝鏈由復位和監視電路監控。在電力擾動時，例如在短時臨時性電源電壓降落時，微處理器的失效或任何其它的原因，脈衝鏈的模式被幹擾或脈衝暫時消失。電力擾動被復位和監視電路測知，然後復位和監視電路提供微處理器一復位信號。為達到探測的目的，已知的復位和監視電路包含一基於單穩態多諧振蕩器的定時器。這個定時器不斷地由脈衝鏈的邊緣再觸發。只要脈衝鏈的邊緣沒出現或出現太晚，定時器就提供一復位信號。定時器的時間常數由外部元件決定，並調整到脈衝鏈的周期。
這種已知的系統有一些缺點。脈衝鏈的產生需要微處理器較常的計算時間。脈衝鏈的周期不能太長，因為這在復位和監視電路中將要求大的時間常數。此外，還需要一個外部復位和監視電路，其基於調整到脈衝鏈周期的時間常數。
本發明的目的之一是提供一簡單的帶微處理器和復位與監視電路的系統。為此目的，按照本發明，在第一段所定義的這種類型的系統的特徵在於脈衝鏈是由微處理器適當編程而產生的第一脈衝鏈，其基本上是被微處理器收到的第二脈衝鏈產生的同步派生脈衝，復位和監視電路調整到能接收第一脈衝鏈和第二脈衝鏈並在第一脈衝鏈和第二脈衝鏈產生的同步受幹擾時提供復位信號。
微處理器對所收到的第二脈衝鏈作一軟體拷貝。這個拷貝，亦即第一脈衝鏈具有許多邊緣，它們基本上與所受到的第二脈衝鏈的邊緣相一致。這一拷貝軟體可以非常簡單，幾乎不需要計算時間。復位和監視電路相互比較兩個脈衝鏈。當兩脈衝鏈之間的同步被幹擾，復位和監視電路就產生一復位信號。原則上說來，由微處理器收到的第二脈衝鏈可以是任何任意周期的信號。它可以由非常簡單的振蕩器產生，對它沒有準確性的要求。按照本發明的系統實施方案之一在這方面特別能說明這一問題，該系統的特徵是第二脈衝鏈產生於交流電源電壓。在這種情況下根本不需任何振蕩器，因為交流電源電壓有一公知同時又很低的周期，其可以藉助於簡單的限幅電路轉換為脈衝鏈。
由微處理器產生的第一脈衝鏈不必是所收到的第二脈衝鏈的精確拷貝。它可以對所收到的第二脈衝鏈有相位移、或相位相反、或者另外的佔空比。這取決於復位和監視電路的實現。按照本發明的系統的另一實施方案的特徵在於復位和監視電路包含一符合電路，它在第一脈衝鏈和第二脈衝鏈的邊緣之間的時間超過預定的時限時提供一復位信號。這種復位和監視電路非常適宜於邊緣基本上同相的脈衝鏈。在這種情況下，微處理器只需複製所收到的第二脈衝鏈的邊緣來形成第一脈衝鏈。
按照本發明的系統的有利實施例的進一步的特徵在於，系統包括用於比較第一脈衝鏈的瞬時值與第一參考電壓的第一比較器，它具有第一輸出以提供一第一脈衝鏈，其相對於原第一脈衝鏈來說是反相的；用於比較限幅交流電源電壓的瞬時值與第二參考電壓的第二比較器，它具有第二輸出來提供第二脈衝鏈；接在第一輸出和第二輸出之間的二極體；第三比較器，它具有用以接收第一參考電壓的第一輸入和耦合到第一輸出的第二輸入。這種復位和監視電路有利地結合了電源打開時復位、監視、監視復位和從交流電源電壓產生第二脈衝鏈的功能。
第一脈衝鏈總是稍微滯後第二脈衝鏈。符合電路能夠對這種微小的相位差響應而且產生不希望的復位信號。這一點可以很容易地通過進一步的實現例予以消除，該實現的特徵是系統進一步包括一低通濾波器用以濾除從第一比較器的第一輸出到第三比較器的第二輸入的信號轉移。低通濾波器拒絕任何從第二脈衝鏈和第一脈衝鏈之間的微小相差產生的短脈衝。
按照本發明實現的系統特別適合於交流電源微處理器控制的電器設備。這種設備的例子有家用熱力電器，諸如電熨鬥、咖啡具、電茶壺、炸鍋、烤爐、烹調爐、電爐、烤架、微波爐、平頂鍋、家用取暖設備、輻射加熱器，風扇加熱器、頭髮吹乾器、捲髮器、麵包烘烤器、三明治烘烤器或電熱毯。此外，這種設備可以是電動機驅動的電器像吸塵器、咖啡豆磨碎機、榨汁機、混合機或電扇。其它的應用有定時器、日光治療器、剃鬚刀、音頻和視頻設備和計算機。
本發明的這些方面以及其它方面將參考附圖敘述和說明，其中

圖1示出按照本發明的帶有微處理器、復位和監視電路的系統的框圖，圖2示出與圖1中的框圖有關的信號波形，圖3是用在按照本發明實現的系統中所用電路的電路圖，圖4示出配備有按照本發明實現的系統的電源電壓微處理器控制的電器，圖5示出配備有按照本發明實現的系統的電源電壓微處理器控制的電器，在所有這些圖中相似的元件具有同樣的參考符號。
圖1示出包括微處理器2、復位和監視電路4、限幅電路6和電源電壓整流器8的系統的框圖。限幅電路6把交流電源電壓M轉變成示於圖2中的第二脈衝鏈P2。第二脈衝鏈P2加在微處理器2的數據輸入10和復位與監視電路4的第一輸入12。微處理器2在軟體控制下複製第二脈衝鏈P2從而在數據輸出14上產生示於圖2的第一脈衝鏈P1。第一脈衝鏈P1相對於第二脈衝鏈P2有一小的滯後量dT。第一脈衝鏈P1的形狀取決於軟體。滯後量dT可能較大，同時第一脈衝鏈P1的佔空比也可能不同於第二脈衝鏈P2的佔空比，它也取決於所用的復位和監視電路4。然而兩個脈衝鏈P1和P2的周期相同。復位和監視電路4還有一第二輸入16和復位輸出18，前者接在微處理器2的數據輸出14上，後者提供微處理器2的復位輸入20一復位信號RST。當第二脈衝鏈P2和第一脈衝鏈P1發生的同步受到幹擾時，復位和監視電路4產生一復位信號。如果第一脈衝鏈P1暫時消失或由於微處理器2中的幹擾的結果有一過量的時間延遲，就有可能出現這種情況。也可能使用任何用簡單RC振蕩器產生的周期信號來代替限幅交流電源電壓，其頻率和/或佔空比不必滿足任何精度的要求，只要微處理器2能夠追隨並複製其邊緣。復位和監視電路4可以以各種方式構造。根據脈衝鏈之間的相位關係，符合電路，比如邏輯AND(與)或XOR(異或)電路是適宜的。
圖3畫出一個電路的電路圖，它使用三個比較器把復位和監視電路4和限幅電路6結合在一起。交流電源電壓M由串連電阻22和兩個反並連二極體24和26限幅，由串連電阻28和電容30組成的RC濾波器濾除RF幹擾，然後加在比較器34的倒向輸入端32上。比較器34的非反向輸入36端接地。比較器34的輸出38通過一上拉電阻40接在電源電壓正極並供給第二脈衝鏈P2，其電壓在地電位和正電源電壓之間交變。輸出38接在復位和監視電路4的第一輸入端12上同時也連在微處理器2的數據輸入端10上。
從微處理器2的數據輸出14來的第一脈衝鏈P1出現在復位和監視電路4的第二輸入端16上，並通過一耦合電容42加在比較器46的倒向輸入端44上。倒向輸入端44通過二極體48和電阻50接地。二極體48在第一脈衝鏈P1的負嚮導通。於是第一脈衝鏈P1的相對低的信號基本固定於地電位。比較器46的非倒向輸入端52通過電阻54接地並通過電阻56接電源電壓正極。電阻54和56的作用為分壓器，它給比較器46的非倒向輸入52提供一參考電壓Vref。輸出58提供監視信號Vwd，只要第一脈衝鏈P1存在，它相對於第一脈衝鏈是反相的。如果第一脈衝鏈P1消失，電阻50保證倒向輸入44上的電壓與地電位相等，而不管數據輸出14上的直流電平。當第一脈衝鏈P1被中斷時，輸出58趨向於獲得相對高的信號電平。輸出58通過一上拉電阻60和與之並聯的濾波電容62接在正電源電壓上。輸出58進一步通過二極體64接在第一輸入12上因此也接在比較器34的輸出38上。二極體64的陰極位於輸出38一邊。比較器34因此可以在比較器46的輸出58處於高信號電平時通過二極體64將輸出58拉到地電位。
圖中電路還包括一比較器66，其非倒向輸入68接受參考電壓Vref，而其倒向輸入70接在輸出58上。比較器66有一輸出72，其通過一上拉電阻74接在電源正電壓上。復位輸出18接在輸出72上，當輸出58處於高信號電平時提供一低電平有效復位信號RST。在第一脈衝鏈P1消失時就是這種情況。在任何其它情況下，監視信號Vwd和第二脈衝鏈處於相位相反的狀態。如果監視信號Vwd處於高電位而信號鏈P2處於低電位，比較器34將通過二極體64把輸出58拉到地電位。倒向輸入70因而變低，復位不會受到影響。如果監視信號Vwd處於低電位而第二脈衝鏈P2處於高電位，比較器34將通過二極體64將輸出58拉到地電位。非倒向輸入70變低，復位不受影響。如果監視信號Vwd處於低電位，而第二脈衝鏈P2處於高電平，二極體64將被切斷，非倒向輸入70將變低，復位仍不受影響。濾波電容器62去除非倒向輸入70上產生的短時信號尖峰，它是由於在微處理器2上的計算時間所產生的第二脈衝鏈P2和第一脈衝鏈P1之間時延的結果。通過對比較器容66的非倒向輸入68和非倒向輸入70的交互充電可以得到一高電平有效復位信號。
該電路還有一電源打開復位功能。當供給電源電壓時，第一脈衝鏈P1尚不能用，以便當比較器34的輸出38處於高電位時比較器46的輸出58有可能也處於高電位。
本發明公開的系統非常適用於交流電源供電的電器。圖4示出第一個例子。電熨鬥76的熨板78可加熱到由旋轉扭80設定的溫度。分隔室82中的微處理器根據旋轉扭80的設定控制熨板78的溫度。圖5示出另一微處理器控制的真空吸塵器84的應用。微處理器除了別的功能之外特別執行安置在電動機殼88或其它任何位置的控制元件86的命令。
權利要求
1.一種包括微處理器(2)和復位和監視電路(4)的系統，微處理器(2)產生一脈衝鏈(P1)以指明微處理器(2)的正確操作而復位和監視電路(4)產生一復位信號(RST)以響應脈衝鏈(P1)產生的不規則變化，其特徵在於，脈衝鏈是微處理器(2)適當編程而產生的第一脈衝鏈(P1)，基本上是被微處理器(2)接受的第二脈衝鏈(P2)的同步派生脈衝鏈，復位和監視電路(4)調整到接收(12，16)第一脈衝鏈(P1)和第二脈衝鏈(P2)並根據第一脈衝鏈(P1)和第二脈衝鏈(P2)產生的同步被幹擾時提供復位信號(RST)。
2.權利要求1所述的系統，其特徵在於，第二脈衝鏈(P2)由交流電源電壓(M)導出。
3.權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，復位和監視電路(4)包括一符合電路(46，64)，其用於在第一脈衝鏈P1和第二脈衝鏈P2的脈衝邊緣間的時間超過預定時限時供給復位信號(RST)。
4.權利要求2和3中所述的系統，其特徵在於，系統包括用於比較第一脈衝鏈(P1)的瞬時值與第一參考電壓(Vref)的第一比較器(46)，它具有第一輸出(58)以提供第一脈衝鏈(Vwd)，其相對於第一脈衝鏈(P1)來說是相反的；用於比較限幅交流電源電壓(M)的瞬時值與第二參考電壓的第二比較器(34)，它具有第二輸出(38)來提供第二脈衝鏈(P2)；接在第一輸出(58)和第二輸出(38)之間的二極體(64)；第三比較(66)器，它具有用以接收第一參考電壓(Vref)的第一輸入(68)和耦合第一輸出(58)的第二輸入(70)。
5.權利要求4中所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括一低通濾波器(60，62)用以濾除從第一比較器(46)的第一輸出(58)到第三比較器(66)的第二輸入(70)之間的信號轉移。
6.交流電源微處理器控制的電器(76，84)，其特徵在於，該電器包括-交流電源電力負載；-控制電力負載控制功能(80，86)的微處理器；-用於將微處理器復位的復位和監視電路；-組成權利要求1、2、3、4或5中所述系統的一部分的微處理器和復位和監視電路。
7.權利要求6中所述電器，其特徵在於，該電器是一組電器，包括電熨鬥(76)、咖啡具、電茶壺、炸鍋、烤爐、烹調爐、電爐、烤架、微波爐、平頂鍋、家用取暖設備、輻射加熱器，風扇加熱器、頭髮吹乾器、捲髮器、麵包烘烤器、三明治烘烤器、電熱毯、吸塵器(84)、咖啡豆磨碎機、榨汁機、混合機、電扇、定時器、日光治療器、剃鬚刀、音頻和視頻設備和計算機。
全文摘要
一包括微處理器(2)和復位和監視電路(4)的系統，微處理器(2)產生第一脈衝鏈(P1)指示微處理器(2)的正確操作，復位和監視電路(4)產生一復位信號(RST)以響應第一脈衝鏈(P1)產生的不規則變化。第一脈衝鏈(P1)基本上是第二脈衝鏈(P2)的同步拷貝，後者被微處理器(2)所接收，且最好是限幅交流電源電壓信號(M)，其拷貝是由微處理器(2)的適當遍程產生。復位和監視電路(4)接收第一脈衝鏈(P1)和第二脈衝鏈(P2)並在第一脈衝鏈和第二脈衝鏈發生的同步受幹擾時提供復位信號(RST)。
文檔編號G06F11/30GK1126522SQ95190269
公開日1996年7月10日 申請日期1995年3月17日 優先權日1994年4月6日
發明者H·馬裡納斯 申請人:菲利浦電子有限公司