(57)【要約】  本発明は、マイクロコントローラの為のタイムベースを生成する為の方法および簡単な回路装置に関し、特定の時定数を有するＲＣ素子を備え、前記ＲＣ素子は、前記マイクロコントローラの接続部に接続されている。前記方法によると、ＲＣ素子のコンデンサは、第１ステップで初期電圧まで充電され、その後、第２ステップで、コンデンサの電圧が初期電圧以下の初期電圧の所定パーセントまたは電圧の閾値まで降下するまでタイムインパルスの数がカウントされ、その後、第３ステップで、カウントされたタイムインパルスの数がタイムベースとして使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の時定数を備えたＲＣ素子とクロック信号の為のクロックジェネレータを備えたマイクロコントローラの為のタイムベースを生成する方法であって、
前記ＲＣ素子のコンデンサが開始電圧まで充電される第１ステップと、
前記開始電圧から前記開始電圧の特定パーセントまたは閾値まで前記ＲＣ素子のコンデンサの電圧が降下するまでに要する間、クロックパルスの数がカウントされる第２ステップと、
カウントされた前記クロックパルスの数がタイムベースとして使用される第３ステップと、
を備えることを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
前記電圧の閾値は、前記マイクロコントローラの割込トリガー閾値により規定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＲＣ素子のコンデンサが、開始電圧まで充電される第４ステップと、
前記マイクロコントローラが、前記コンデンサの電圧が前記開始電圧から前記電圧の閾値まで降下するまで節電モードに移行される第５ステップと、
前記マイクロコントローラが再び前記節電モードを終了する第６ステップと、
を更に備えることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
タイムカウンタが、前記第３ステップで定められるタイムベースに対応する量だけ更にカウントされる第７ステップを備えることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記方法の前記ステップを繰り返すことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
内部クロックジェネレータを備えたマイクロコントローラの為のタイムベースを生成する為の回路装置であって、
前記マイクロコントローラは外部ＲＣ素子に接続されていることを特徴とする、前記回路装置。
【請求項７】
前記ＲＣ素子は、出力装置として、または入力装置として、両方に使用可能なマイクロコントローラの接続部に接続されていることを特徴とする、請求項６に記載の回路装置。
【請求項８】
前記ＲＣ素子のコンデンサは、前記マイクロコントローラにより充電可能であることを特徴とする、請求項６または７に記載の回路装置。
【請求項９】
前記ＲＣ素子のコンデンサの電圧は、前記マイクロコントローラにより測定可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の内容】
【０００１】
本発明は、マイクロコントローラの為のタイムベースと、その為の簡単な回路装置を生産する方法に関する。
【０００２】
ＤＥ１０２  ６０  ２４４Ａ１には、ＲＣ発振器でタイマーコンポーネントを組み込む電子デバイスにおける時間測定の為の方法が開示されている。ＲＣ素子のコンデンサは、ＲＣ素子の抵抗を介して充電および放電される。コンデンサの電圧は、指数関数的な充電および放電曲線を描く。閾値電圧に達すると、タイマーコンポーネントは、出力装置を反対の状態（ハイ又はロー）に切り替える。そのため、矩形波電圧が出力装置で生み出され、その周波数はＲＣ素子の数値により特定される。この周波数は、タイムベースとして使用されるには不正確すぎるので、補正タイムベースが計算される補助を用いて、補正値が定められる。そのため、電子デバイスは、水晶発振器またはセラミック発振器ユニットでマイクロコントローラに更に組み込むが、これは、タイマーコンポーネントより良好な安定性を備えた第２周波数を発生させ、暫定的動作にすぎないが、電力を節約する。補正値は、時々、２つの周波数を比較することにより定められる。
【０００３】
外部の水晶または共振器を備えたマイクロコントローラは、適切な組み込み空間が必要であるが、この寸法が小さい場合には特に割高になる。また、内部ＲＣ発振器を有するマイクロコントローラもあるので、かなり小さな寸法になる。しかし、これらのマイクロコントローラにおいて、クロック周波数は、動作電圧と温度に依存しているので、±３０％を越えて変動する。さらに、これらのマイクロコントローラの電流消費は、バッテリ動作デバイスに使用するには高すぎる。
【０００４】
本発明は、マイクロコントローラの為の、比較的に高精度なタイムベースを生み出す為の簡単な方法であって、クロックジェネレータが比較的に不安定な発振周波数を有する上記方法を提供するという課題に取り組む。
【０００５】
電子回路で本発明の方法を実施するには、そのマイクロコントローラに接続される既知の時定数を備えたＲＣ素子だけが必要になる。そのため、マイクロコントローラは、クロックジェネレータを含むことが想定されているが、内部及び／又は外部コンポーネントを使用して当該クロックジェネレータが実現されるかは重要ではない。
【０００６】
また、ＲＣ素子自体は、マイクロコントローラと一体化が可能である。これにより、この発明は非常に経済的に電子回路で実施される。
【０００７】
本発明の方法は、以下のステップを含む。第１ステップにおいて、ＲＣ素子のコンデンサは、開始電圧までマイクロコントローラにより充電される。第２ステップにおいて、マイクロコントローラは、開始電圧から開始電圧の特定パーセントまたは閾値まで、ＲＣ素子のコンデンサ電圧が降下するまでの間、クロックジェネレータのクロックパルス数をカウントする。第３ステップにおいて、数えられたクロックパルス数がタイムベースとして使用され、好ましくは、不揮発性メモリに保存される。
【０００８】
以下、図面を参照しながら、図面だけに例示される特に有利な回路装置の為に、例示的実施形態を用いて説明する。
【０００９】
図に示される回路装置は、マイクロコントローラＭとＲＣ素子だけを有し、ＲＣ素子はマイクロコントローラＭの接続部Ａに接続されている。マイクロコントローラには、標準型パルスジェネレータが含まれている。マイクロコントローラの接続は、可逆的である。すなわち、出力接続としても、入力接続としても使用可能である。当該方法の第１ステップにおいて、接続は出力部として切り替えられるので、ＲＣ素子のコンデンサＣは、開始電圧までマイクロコントローラにより充電される。当該方法の第２ステップにおいて、接続は入力装置として切り替えられるので、ＲＣ素子は、ＲＣ素子に印加された電圧を測定するデバイス（例えば、Ａ／Ｄコンバータの入力装置）に接続される。Ａ／Ｄコンバータは、連続して、ＲＣ素子のコンデンサの電圧を数値に変換するが、開始電圧に対応する開始値からの開始は、ＲＣ素子のコンデンサＣがＲＣ素子の抵抗Ｒを介して放電するにつれて、連続して減少する。同時に、マイクロコントローラは、ＲＣ素子のコンデンサ電圧が開始電圧から開始電圧の特定パーセントまで降下するまで、それがとり得る限り、そのクロックジェネレータのクロックパルス数をカウントする（たとえば、Ａ／Ｄコンバータは、マイクロコントローラに保存された開始値の一定パーセントに対応する数値を与える）。第３ステップにおいて、カウントされたクロックパルス数は、非揮発性メモリに保存されるのが好ましく、その後、タイムベースとして使用され、それを使用して、マイクロコントローラにより実行されるべき命令が時間に依存して制御可能になる。このタイムベースの精度は、ＲＣ素子の時定数の精度により定められるが、マイクロプロセッサのクロックジェネレータの、多少とも不安定な発振によっては定められない。
【００１０】
この方法の精度は、温度と電圧に最も影響されない時定数を有するというＲＣ素子の周知な特性に基づく。すなわち、ＲＣ素子の電圧は、抵抗Ｒを介するコンデンサＣの放電が、実際の温度に影響を受けない時定数を伴う指数関数に従う。そのため、開始電圧から開始電圧の特定％までの、コンデンサの放電の持続期間は、常に一定になる。（すなわち、開始電圧のレベルに影響されない）そのため、このように、ＲＣ素子の時定数は、マイクロコントローラの供給電圧に影響されない。少なくとも放電プロセス中のマイクロコントローラの供給電圧が一定であるという仮定の下に、Ａ／Ｄコンバータにより供給される開始電圧と開始電圧の特定％との間の割り当ては一定になる。すなわち、Ａ／Ｄコンバータは、マイクロコントローラの供給電圧と関係付けられる。
【００１１】
他の実施形態に係る、適した回路装置において、ＲＣ素子は、マイクロコントローラの入力装置と出力装置に接続されている。
ＲＣ素子のコンデンサは、その出力装置を介してマイクロコントローラにより充電可能であるが、出力装置に存在するダイオードは、コンデンサが出力装置を介して放電することを防止する。前述したように、マイクロコントローラの出力装置には、ＲＣ素子のコンデンサに印加される電圧を測定する為のデバイスが配置されている。
【００１２】
適した回路装置の他の変形例において、ＲＣ素子が接続されるマイクロコントローラの接続または入力装置は、それを、電圧測定デバイスだけでなく、ＲＣ素子のコンデンサに印加される電圧を基準電圧と比較する為のデバイスに接続した。
【００１３】
本発明の方法は、プロセス内で時間情報を失うことなく、節電モードでマイクロコントローラが作動可能になるように変形可能である。適切に変形された例示的な実施形態において、ＲＣ素子は、マイクロコントローラの割込型入力装置に接続され、それと共に、マイクロコントローラは、ＲＣ素子の電圧が閾値電圧に降下したとき、節電モードから復帰される。
【００１４】
変形された方法の最初の３ステップは、前述したステップと実質的に同一である。すなわち、第１ステップにおいて、ＲＣ素子のコンデンサは、マイクロコントローラにより開始電圧まで充電され、第２ステップにおいて、マイクロコントローラは、ＲＣ素子のコンデンサ電圧が開始電圧から（節電モードにおいて割込信号が誘発される）閾値まで降下するまで、クロックジェネレータのクロックパルス数をカウントし、第３ステップにおいて、カウントされたクロックパルス数が保存される。第４ステップにおいて、ＲＣ素子のコンデンサは、その後、開始電圧まで充電される。第５ステップにおいて、マイクロコントローラは、節電モードに移行される。すなわち、マイクロコントローラのクロックジェネレータもスイッチが切られる。コンデンサ電圧が開始電圧から電圧の閾値まで降下したとき、第６ステップにおいて、割込信号が誘発され、マイクロコントローラは、節電モードから復帰される。必要であれば、第７ステップにおいて、タイムカウンタは、第３ステップで保存された量だけ、更にカウントアップが許容可能である。第４から第７までのステップを繰り返すことにより、マイクロコントローラも同様に、節電モードに複数回、代わるがわる移行可能になるが、ＲＣ素子のコンデンサの放電プロセスの持続期間に対して各々は、このプロセス中に経過される時間情報を失うことはない。
【００１５】
以下に示すように、本発明の方法の、特に好ましい構成において、マイクロコントローラは、前述された方法のステップが共に組み合わせられ、連続して複数回、続行される方法で動作される。この方法では、不十分な時間安定性または高電力消費のため、安価なマイクロコントローラが、それ以外の方法では適用可能にならないであろう用途に使用可能になる。
【００１６】
最初に、本発明の方法の第１から第３ステップで使用することについて、ＲＣ素子のコンデンサ電圧が開始電圧開始電圧から開始電圧の特定％まで降下するまで、クロックパルス数をカウントすることにより、ＲＣ素子のコンデンサを最初に充電した後にタイムベースが得られる（すなわち、クロックパルスの対応した数が、好ましくは非揮発性メモリに保存される）。その後、マイクロコントローラは、既知の方法で提供される命令を実行できる。マイクロコントローラ供給電圧の可能な変動または、同時に生じたかもしれない温度の可能な変動を考慮に入れるため、一定時間の後、第１ステップから第３ステップが繰り返される。
【００１７】
本発明に従い、マイクロコントローラが節電モードにおかれると、マイクロコントローラが節電モードのままである期間が最初に定められなければならない。すなわち、本発明の方法の第１ステップから第３ステップを伴い、ＲＣ素子のコンデンサを充電した後、ＲＣ素子のコンデンサの電圧が開始電圧から（節電モードにおいて割込信号を起動する）閾値まで降下するまで、クロックパルス数がカウントされ、カウントされたクロックパルス数は、更に、好ましくは非揮発性メモリに保存される。節電サイクルの期間に対応するクロックパルス数は、必要であれば、所定のタイムベースに関連付けることができ、例えば、節電サイクルは、タイムベース又は特定％のタイムベースと同一の長さまで正確に続けることができる。後に、マイクロコントローラは、直ちに、本発明の第４ステップまたは第５ステップから第７ステップまで続けることができる。すなわち、１サイクルの間は節電モードのままであるか、必要なコマンドを最初に、それが提供されている間、実行する。この後、マイクロコントローラは再び、直ちに第４ステップから第６ステップまたは第４ステップから第７ステップまで続けることができる。すなわち、更に１サイクルの間は節電モードのままか、必要なコマンドを最初に、それが提供されている間、実行する。
【００１８】
一定時間間隔の後、第１ステップから第３ステップが繰り返される。すなわち、タイムベースは、再び、発生され、更に／又は、定められた時間間隔は、マイクロコントローラが節電モードにあるべき間、マイクロコントローラ供給電圧の可能な変動または、同時に生じたかもしれない温度の可能な変動を考慮に入れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】マイクロコントローラＭとＲＣ素子だけを有し、ＲＣ素子がマイクロコントローラＭの接続部Ａに接続された本発明の一実施形態に係る回路装置を示す。
【符号の説明】
【００２０】
Ｍ…マイクロコントローラ、Ａ…接続部、Ｒ…抵抗、Ｃ…コンデンサ
【図１】
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【国際調査報告】
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