專利名稱：信息處理和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息處理和控制系統(tǒng)，例如裝在汽車電氣系統(tǒng)中用的信息處理和控制系統(tǒng)。
詳細地說，本發(fā)明涉及這樣一種信息處理和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一中央單元和多個遠程單元，各遠程單元藉各自的信號發(fā)送鏈路連接到中央單元，其中中央單元包括處理和控制裝置，各遠程單元則包括至少一套電源開關(guān)裝置，各開關(guān)裝置用以控制各自的負荷，且在系統(tǒng)正常工作時，處理和控制裝置通過信號發(fā)送鏈路控制著所有電源開關(guān)裝置。
從W.R.貝茲在1986年第2卷第1期的《美國通用電氣公司評論》(GECReview)第32至36頁所寫的題為“汽車工業(yè)用的多路轉(zhuǎn)換線路”(“Multiplexingfortheautomotiveindustry”)的文章中可以了解到上述系統(tǒng)作為汽車電氣系統(tǒng)的一個實例。
附

圖1即相當(dāng)于GECReview文章第34頁上所示附圖的總原理圖。
從圖1中可以看到帶有一個智能中央主單元10和多個非智能遠程從屬單元20的一個星形接線系統(tǒng)。來自蓄電池+V的電源加到主單元10上并經(jīng)由保險絲30加到從屬單元20上。小電流信號發(fā)送鏈路40從主單元10連接到各從屬單元20上。各電氣開關(guān)、傳感器和大電流負荷(圖1中未示出)系連接到各從屬單元20上，它們的相互作用則借助于時隙分配多路轉(zhuǎn)換從主單元10進行控制。
在GECReview第34頁中，主單元的某些細節(jié)是用方框圖表示的。該方框圖顯示了一個被連接用來控制時鐘驅(qū)動電路和總線接口電路并使它們之間相互作用的微處理器。從圖中可以看到，蓄電池的電壓系連接到微處理器的供電電源和這些電路上。可以看到，標(biāo)有“計時器”(“Watchdog”)的一個方框與微處理器的復(fù)位輸入端互連，標(biāo)有“錯誤變換器”(“defaultsinverter”)的一個方框則連接到蓄電池電壓并接到“計時器”上。雖然正文沒有有關(guān)該“計時器”和“錯誤變換器”電路的說明，但它們清楚地表明設(shè)有一般基本水平的故障保護，包括對單個微處理器中可復(fù)位程序錯誤以及電源故障的保護。
在本發(fā)明所涉及的那種信息處理和控制系統(tǒng)中，可希望有一個高于象GECReview的文章中所公開的那種基本水平的故障保護，計算機控制的系統(tǒng)故障保護的一般方法完全是復(fù)制計算機(意指重復(fù)地設(shè)置計算機)，這個花費當(dāng)然是大的。我們考慮過提供GECReview文章中所公開的那種系統(tǒng)，即其中的主單元有兩個微處理器，配置得使各微處理器控制著遠程單元40%的不同負荷，且兩微處理器的每個都有能力控制遠程單元其余20%的(關(guān)鍵的)負荷，因此若其中一個微處理器出故障，則另一個微處理器就控制60%的負荷(包括那些關(guān)鍵負荷)。這比起完全重復(fù)微處理器的功能在花費上是要小一些，但即使如此，也還會有兩個微處理器都失靈結(jié)果控制不了關(guān)鍵負荷的可能性。
本發(fā)明的一個目的就要克服上述故障保護方案中所述的缺點。
根據(jù)本發(fā)明，提供了這樣一種信息處理和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一中央單元和多個遠程單元，各遠程單元藉各自的信號發(fā)送鏈路連接到中央單元，其中中央單元包括處理和控制裝置，各遠程單元則包括至少一套電源開關(guān)裝置，各開關(guān)裝置用以控制各自的負荷，且在系統(tǒng)正常工作時，處理和控制裝置通過信號發(fā)送鏈路控制著所有電源開關(guān)裝置，該系統(tǒng)的特征在于，中央單元包括第一監(jiān)控裝置，用以檢測中央單元內(nèi)各裝置的預(yù)定故障情況，所述故障情況表明處理和控制裝置不能正常工作，中央單元還包括第一過載(override)裝置，用以在受到第一監(jiān)控裝置根據(jù)所述故障情況的檢測而進行的啟動時促使錯誤信號加到各信號發(fā)送鏈路上，各遠程單元包括相應(yīng)的第二監(jiān)控裝置，用以檢測各信號發(fā)送鏈路上的錯誤信號，各遠程單元還包括相應(yīng)的第二過載裝置，用以將遠程單元上的至少一所述電源開關(guān)裝置在受到所述第二監(jiān)控裝置根據(jù)所述錯誤信號檢測情況的啟動時置入到某預(yù)定狀態(tài)。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是在中央單元和遠程單元上設(shè)置特別的硬件，即監(jiān)控裝置和過載裝置，使得該中央單元的特別硬件檢測出故障時，遠程單元的特別硬件經(jīng)由信號發(fā)送鏈路將各負荷置入預(yù)定狀態(tài)。這種布局的一個好處是在中央單元中有助于處理和控制裝置正常工作的多個不同裝置的故障(無論該不同裝置是微處理器或電源控制的微處理器或電路)都可加以解除。這種布局的另一個好處是，系統(tǒng)正常工作時由中央單元處理和控制裝置控制的任何數(shù)目的負荷(可能包括所有負荷)都可視為在不能正常工作的故障狀態(tài)時可以置于預(yù)定安全狀態(tài)(或者是接通或者是斷開)的關(guān)鍵負荷。例如，在一個汽車電氣系統(tǒng)中，能足以創(chuàng)造出這樣的一個條件，即當(dāng)電氣系統(tǒng)不能正常工作時，繼續(xù)令發(fā)動機點火饋電系統(tǒng)、車頭燈、車尾燈以及可能的話擋風(fēng)玻璃刮水器繼續(xù)工作，可能的話還使輸油泵保持關(guān)斷，以便可以將汽車駛到路旁邊。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以是上述GECReview所公開的那一種，而只要蓄電池裝置接到中央單元和遠程單元時即可使系統(tǒng)工作，且中央單元包括系統(tǒng)正常工作時操縱處理和控制裝置的電源裝置。在這種情況下，為了消除這種可能性，即處理和控制裝置不能正常工作的原因之一可能是電源出故障，第一過載裝置可以包括另一電源裝置，該另一電源裝置由第一監(jiān)控裝置根據(jù)所述故障情況的檢測而使其接通。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以是上述GECReview所公開的那種系統(tǒng)，而只要在系統(tǒng)正常工作過程中處理和控制裝置往各信號發(fā)送鏈路加一個選自一組正常電壓狀態(tài)的連續(xù)電壓狀態(tài)即可。在這種情況下，錯誤信號可以包括正常工作條件下預(yù)定的錯誤信號，該錯誤信號至少具有比系統(tǒng)正常工作過程中所能發(fā)生的更長的預(yù)定持續(xù)時間，且各第二監(jiān)控裝置包括檢測和計時裝置，該檢測和計時裝置對各正常電壓狀態(tài)中的一個所述的正常電壓狀態(tài)在各自信號發(fā)送鏈路上在所述預(yù)定持續(xù)時間內(nèi)的出現(xiàn)起反應(yīng)。各信號發(fā)送鏈路最好包括少量的線路，例如兩個線路，該各線路上可施加少數(shù)幾種電壓，例如高壓和低壓。在這種情況下，信號發(fā)送鏈路可加以利用的電壓狀態(tài)數(shù)是有限的，而如果能在系統(tǒng)正常工作時可全部使用它們，且它們其中之一當(dāng)施加了預(yù)定持續(xù)時間時也提供錯誤信號，則大有好處。在GECReview文章中所述的那個系統(tǒng)中，各信號發(fā)送鏈路包括一時鐘脈沖數(shù)據(jù)線路，且在系統(tǒng)正常工作時，處理和控制裝置往時鐘脈沖數(shù)據(jù)線路上加時鐘脈沖的脈沖串，所述脈沖串之間有一正常的時間間隔。這些時鐘脈沖串用以借助于時隙分配多路復(fù)用而訪問各從屬單元的通道。本發(fā)明的系統(tǒng)可以類似的方式應(yīng)用時鐘脈沖串，在這種情況下，所述與錯誤信號有關(guān)的預(yù)定持續(xù)時間以長于所述時鐘脈沖串之間的正常持續(xù)時間為宜。
根據(jù)本發(fā)明并在上一段所描述的系統(tǒng)中，第一過載裝置可以促使與錯誤信號有關(guān)的各正常電壓狀態(tài)中的所述預(yù)定的一個正常電壓狀態(tài)只有在第一監(jiān)控裝置連續(xù)檢測出所述故障情況時才可連續(xù)加到各信號發(fā)送鏈路，且處理和控制裝置恢復(fù)正常工作時，各遠程單元的第二檢測裝置可以根據(jù)各正常電壓狀態(tài)的所述預(yù)定的一個正常電壓狀態(tài)在各信號發(fā)送鏈路上的消失，使各第二過載裝置不起作用。這種特點的好處是簡化了故障保護裝置在系統(tǒng)因一個故障(該故障是可改正的)而不能正常工作時的操作。因此，之所以不能正常工作可能是由中央單元中的一個微處理器的程序錯誤所引起的，該程序錯誤由第一監(jiān)控裝置檢測出來，由第一監(jiān)控裝置發(fā)信號給該微處理器令其每隔一段時間間隔復(fù)位。但若第一監(jiān)控裝置在檢測出由于任何原因引起的不正常工作時，馬上使第一過載裝置起作用，則可以簡化故障保護裝置的操作。若這不能正常工作是由當(dāng)時可順利加以改正的程序錯誤引起的，則第一監(jiān)控裝置會使一過載裝置不起作用，接著處理和控制裝置會恢復(fù)往各信號發(fā)送鏈路加上連貫的各個電壓狀態(tài)，于是表明與錯誤信號有關(guān)的特定電壓狀態(tài)馬上或很快就要消失，從而促使各遠程單元的第二監(jiān)控裝置使各第二過載裝置不起作用，于是使遠程單元的負荷在這之后按正常方式工作。
現(xiàn)在參看附圖更詳細地說明本發(fā)明的內(nèi)容。
圖1已在前面結(jié)合已知的系統(tǒng)介紹過，它也是作為適用于本發(fā)明系統(tǒng)的總原理圖。
圖2示出結(jié)合本發(fā)明的特點的圖1系統(tǒng)的細節(jié)。
現(xiàn)在參看圖2。中央單元10包括處理和控制裝置11、第一監(jiān)控裝置12和第一過載裝置13。電源裝置14中的30伏和5伏切換式的電源141、142由蓄電池+V供電，蓄電池V在汽車電氣系統(tǒng)中一般為12伏。系統(tǒng)正常工作時，電源141、142操縱著用戶定制單元15和微處理器16，微處理器16則在處理和控制裝置11中連接到用戶定制單元15上。連接到遠程單元20的各小電流信號發(fā)送鏈路40有兩條數(shù)據(jù)線路41、42，處理和控制裝置11即在系統(tǒng)正常工作的過程中將工作電壓以脈沖的形式加到各數(shù)據(jù)線路41、42上。各數(shù)據(jù)線路41是一個時鐘脈沖線路，線路的各工作電壓呈脈沖的形式，構(gòu)成30伏幅值的時鐘脈沖，通過在用戶定制單元15中加以控制的時鐘驅(qū)動晶體管TR1加到跨接在電阻器R1兩端的線路41。在各個脈沖之間，各晶體管TR1導(dǎo)通，將30伏的固定電壓源加到線路41上，而在各時鐘脈沖的持續(xù)過程中晶體管TR1截止，將零伏電壓加到線路41上。各時鐘脈沖控制著系統(tǒng)時隙分配多路復(fù)用的計時。各數(shù)據(jù)線路42是一個信號線路，且在各時隙中，通過在用戶定制單元15中加以控制的各信號驅(qū)動晶體管TR2將零伏電壓或30伏固定電壓經(jīng)由電阻器R2加到該信號線路42上。
系統(tǒng)正常工作時，處理和控制裝置11把各個選自一組正常電壓狀態(tài)的連貫電壓狀態(tài)加到各信號發(fā)送鏈路上。這一組信號狀態(tài)包括(ⅰ)高時鐘(clockhigh)和低信號(signallow)，這是在系統(tǒng)供電和斷電過程中加上的，這可以在各時鐘脈沖串的正常時間間隔期間加上，也可以在各脈沖串內(nèi)各時鐘脈沖之間加上;(ⅱ)高時鐘(clockhigh)和高信號(signalhigh)，這可以在各時鐘脈沖的脈沖串之間的正常時間間隔期間加上，也可以在各脈沖串內(nèi)各時鐘脈沖之間加上;(ⅲ)低時鐘(clocklow)和高信號(signalhigh)，這可以在各時鐘脈沖過程中加上和(ⅳ)低時鐘(docklow)和低信號(signallow)，這可交替地在各時鐘脈沖過程中加上。
在各遠程單元20(其中一個示于圖2中)，30伏電源21是在系統(tǒng)正常工作過程中取自線路41的時鐘脈沖。多路分配單元22具有若干計時電路23，各計時電路23響應(yīng)于線路41上的時鐘脈沖，開關(guān)24即由計時電路23操縱，在適當(dāng)?shù)臅r隙將小電流信號發(fā)送鏈路的信號線路42通過相應(yīng)的多路分配器通道進行連接。各遠程單元20例如可以連接十六個通道，其中五個通道如圖2所示。在這種情況下，十六個時鐘脈沖組成的脈沖串可以限定著十六個時隙，舉例說，各時隙的持續(xù)時間為300微秒，且各時隙間隔100微秒，各脈沖串的時鐘脈沖在開始的10毫秒幀周期中占6.4毫秒，各脈沖串之間正常的時間間隔為3.6毫秒。
可以看到，可變電阻傳感器50連接到遠程單元的各通道中一個通道。在傳感器50在適當(dāng)時隙期間連接在信號線路42且中央單元中的晶體管TR2在該時隙期間截止的情況下，信號線路42上的電壓為來自傳感器50的由其電阻而產(chǎn)生的輸入信號，且該輸入信號經(jīng)由中央單元10中的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器17檢測出來。
可以看到，遠程單元20中的另一個通道上用導(dǎo)線連接有手動電氣搬扭開關(guān)60。在開關(guān)60于適當(dāng)時隙期間連接到信號線路42且中央單元10中的晶體管TR2在該時隙期間截止的情況下，信號線路42上因開關(guān)60兩端之間的電阻而產(chǎn)生的電壓通過中央單元10中的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器17作為來自開關(guān)60二進制輸入信號相應(yīng)的第一或第二狀態(tài)檢測出來。
可以看到，遠程單元20中的另外三個通道各個在遠程單元中被連接到相應(yīng)的輸出電路25上。系統(tǒng)正常工作時，晶體管TR2在適當(dāng)時隙期間所處的工作狀態(tài)會在信號線路42上給各輸出電路25中的電源開關(guān)裝置26提供一個輸出信號，從而控制來自蓄電池+V經(jīng)由保險絲30去到各個聯(lián)在遠程單元20上的負荷(例如發(fā)動機點火饋電系統(tǒng)70或車頭燈71或輸油泵72)的大電流。中央單元10中的微處理器16確保信號線路42上控制著流到連接到任一遠程單元20的特定負荷70、71、72的大電流的輸出信號響應(yīng)來自一個特定開關(guān)60的輸入信號，開關(guān)60則應(yīng)與該負荷70、71、72連接起來并連接到遠程單元20中的任何一個上。
系統(tǒng)小電流信號發(fā)送鏈路中的小電流(例如當(dāng)信號線路42包括開關(guān)60時流經(jīng)信號線路42的電流)，可能不會大于例如5毫安。通過系統(tǒng)各負荷(例如由開關(guān)60加以控制的負荷70、71、72中的一個)的大電流可能會高達例如10安。
遠程單元20還包括第二監(jiān)控裝置80和第二過載裝置90。下面談?wù)勚醒雴卧?0中第一監(jiān)控爸 2和第一過載裝置13連同遠程單元20中第二監(jiān)控裝置80和第二過載裝置90為系統(tǒng)提供故障保護的組成和工作情況。
中央單元10中的第一監(jiān)控裝置12和第一過載裝置13由12伏蓄電池+V經(jīng)由簡單的調(diào)節(jié)單元18操縱。
第一監(jiān)控裝置12包括一可以再觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路M，該電路在處理和控制裝置11正常工作的過程中，當(dāng)線路161上定期和按適當(dāng)頻率從微處理器16傳送有“行”的脈沖信號時，往“或”門G1的一個輸入端121輸出一個持續(xù)的低電平。微處理器16的軟件系設(shè)計得使在其工作出差錯時導(dǎo)致線路161上“行”信號的破壞，這個情況由單穩(wěn)態(tài)電路M檢測出來，它使得該單穩(wěn)電路的再觸發(fā)不可能發(fā)生，于是使“或”門G1的輸入端121處于高電平，從而向“與”門G2的第一輸入端122輸出一個高電平。軟件工作上的差錯可能是由于微處理器本身出差錯，或者可能由于中央單元10的另一部分(例如5伏電源142)出差錯。在任何情況下線路161上的“行”信號的破壞，形成中央單元10中裝置的一個預(yù)定的故障情況。
通過另一輸入端123，可以將“或”門G1設(shè)計得可以直接檢測出中央單元10中裝置的一些預(yù)定故障情況，而不是通過微處理器16。這可能是，舉例說，其中任一時鐘驅(qū)動晶體管TR1不能給其相應(yīng)的時鐘線路41提供時鐘脈沖，或5伏電源142出故障或30伏電源141出故障。
“與”門G2具有第二輸入端124，其上加有“系統(tǒng)運行”(“Systemactive”)的信號。系統(tǒng)有一個不運行工作狀態(tài)(sleepmode)和一個運行工作狀態(tài)(activemode)，在不運行工作狀態(tài)下，中央單元10中的電源裝置14斷開，在運行工作狀態(tài)下，電源14接通，使處理和控制裝置11工作，這就是這種用蓄電池工作的系統(tǒng)周知的電能守恒的特點。在這種情況下，當(dāng)想使系統(tǒng)處于運行工作狀態(tài)時，中央單元10中就產(chǎn)生“系統(tǒng)運行”信號并作為高電平加到“與”門G2的輸入端124上，當(dāng)想使系統(tǒng)處于不運行狀態(tài)時則作為低電平加上。因此想使系統(tǒng)運行時“或”門G1的高輸出確實會致使“與”門G2的輸出端處于高電平，表明處理和控制裝置11不能正常工作，而“或”門G1由于系統(tǒng)處于不運行狀態(tài)而輸出端處于高電平時卻不會使“與”門G2的輸出端處于高電平。系統(tǒng)從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)入不運行狀態(tài)時，濾波器F從“與”門G2清除任何不明確的輸出情況。
當(dāng)?shù)谝槐O(jiān)控裝置12根據(jù)處理和控制裝置11不能正常工作的情況而使第一過載裝置13起作用時，第一人控裝置13促使錯誤信號加到各信號發(fā)送鏈路40上。第一過載裝置13還包括另一電源裝置131，呈30伏切換式電源的形式，該電源裝置由蓄電池+V供電，且由線路132上“與”門G2的高輸出使其接通。第一過載裝置13還包括一相應(yīng)的二極管D1和相應(yīng)的二極管D2以及電阻R3，二極管D1從另一電源131的輸出端直接連接到各信號發(fā)送鏈路40的時鐘脈沖線路41上，二極管D2和電阻R3則從另一電源131的輸出端串聯(lián)連接到各信號發(fā)送鏈路40信號線路42的驅(qū)動晶體管TR2的控制極。這樣當(dāng)另一電源裝置131接通時，它往時鐘脈沖線路41上直接加以連續(xù)的30伏電壓，且使晶體管TR2導(dǎo)通，從而使各晶體管TR2往信號線路42加上連續(xù)的零伏電壓。高時鐘和低信號是正常電壓情況中的一個情況(ⅰ)，可在正常工作過程中將其加到各信號發(fā)送鏈路40上，如上面已談到過的那樣;當(dāng)這種情況的至少一個預(yù)定持續(xù)時間大于系統(tǒng)正常工作所能達到的持續(xù)時間時，則這是一個錯誤信號。若在系統(tǒng)通電和斷電的過程中應(yīng)用這種電壓情況(ⅰ)，且歷時小于時鐘脈沖各脈沖串之間的正常時間間隔，則這種電壓情況(ⅰ)不能持續(xù)得大于正常工作過程中的時間間隔(3.6毫秒)，而限定一個錯誤信號的預(yù)定持續(xù)時間可能正好比這個持續(xù)時間(例如8毫秒)大一個安全閾值。若接通和斷開電源的持續(xù)時間大于此正常時間間隔，則必要時可延長預(yù)定的持續(xù)時間。應(yīng)該指出的是，電源的接通和斷開也可以采用電壓情況(ⅱ)，即高時鐘和高信號，在此情況下，其持續(xù)時間與限定一個錯誤信號的持續(xù)時間無關(guān)。
應(yīng)該指出是，當(dāng)中央單元10中的裝置其由第一監(jiān)控裝置檢測出來的故障情況為30伏電源141的故障時，則這個在正常情況下加到信號線路驅(qū)動晶體管TR2集電極的30伏電源的故障不會妨礙該另一電源131輸出30伏的電壓，從而使零伏電壓加到信號線路42上。此外還可以將第一過載裝置13設(shè)計得將零伏電壓直接加到信號線路42上。這可通過在第一過載裝置13內(nèi)設(shè)置另外一個晶體管來達到，該晶體管由另一個電源131供電，且其集電極在晶體管導(dǎo)通時電壓變?yōu)榱惴摿惴妷褐苯佑筛鞣聪蚨O管加到各信號線路42上。
還應(yīng)該指出的是，若認為不需要為故障而設(shè)置30伏電源裝置141，則無需在第一過載裝置13中另設(shè)電源裝置131，代之，這時可在第一過載裝置13中裝設(shè)一個根據(jù)“與”門G2的高(電平)輸出從電源141將30伏電壓加到二極管D1和D2的裝置。
遠程單元20中的第二監(jiān)控裝置80和第二過載裝置90由30伏電源而使其工作，30伏電源則在系統(tǒng)正常工作時從線路41上的時鐘脈沖獲得，不然也可由作為錯誤信號的一部分加到線路41上的30伏電壓維持。
在第二監(jiān)控裝置80中設(shè)有檢測和計時裝置，該檢測和計時裝置響應(yīng)出現(xiàn)在各信號發(fā)送鏈路40上的錯誤信號，也就是高時鐘和低數(shù)據(jù)，歷時至少所述預(yù)定的持續(xù)時間(舉例說8毫秒)。檢測和計時裝置包括一“與非”門81，“與非”門81的一個輸入端連接到時鐘線路41上，另一個倒相輸入端連接到信號線路42上，“與非”門81的輸出端則與電阻器R4和電容器C串聯(lián)連接，電阻器R4的兩端跨接有二極管D3。這樣當(dāng)信號發(fā)送鏈路處于上述正常工作情況(ⅰ)、(ⅲ)和(ⅳ)時，“與非”門81的輸出端處于高電平且使電容器C充電，而只有當(dāng)信號發(fā)送鏈路處于上述正常工作情況(ⅰ)(即高時鐘和低信號)時，“與非”門81的輸出端才處于低電平，并使電容器C放電。電阻器R4和電容器C連同二極管的時間常數(shù)是這樣取的，使得在系統(tǒng)正常工作的過程中，電容器C保持充電，且第二監(jiān)控裝置80的輸出端82保持高電平。只有當(dāng)信號發(fā)送鏈路40上有錯誤信號(也就是說，高時鐘和低信號出現(xiàn)的時間大于在正常工作過程中出現(xiàn)的時間)時才會使電容器C處于放電狀態(tài)并使輸出端82處于低電平。
第二過載裝置90包括兩個反相器13和14，這兩個反相器串聯(lián)連接到第二監(jiān)控裝置80的輸出端80。反相器13的輸出端由相應(yīng)的正向二極管D4連接到相應(yīng)的電源開關(guān)裝置26，由電源開關(guān)裝置26操縱著負荷70、72中的一個，反相器14的輸出端14則由反向二極管D5連接到電源開關(guān)裝置26，由電源開關(guān)裝置26操縱著負荷72。因此在系統(tǒng)正常工作，輸出端82處于高電平時，反相器13、14的輸出端由二極管D4、D5使其與電源開關(guān)裝置26隔離開來。響應(yīng)第二監(jiān)控裝置80所進行的錯誤信號檢測，輸出端80處于低電平，從而使第二過載裝置90起作用，將三個電源開關(guān)裝置26都置入預(yù)定狀態(tài)，就是說，將操縱著負荷70和71的電源開關(guān)裝置26置入導(dǎo)通狀態(tài)，將操縱著負荷72的電源開關(guān)裝置26置入截止?fàn)顟B(tài)。
因此在汽車電氣系統(tǒng)的實例中，根據(jù)中央單元10的處理和控制裝置11不能正常工作的情況，可以令點火供電系統(tǒng)70和車頭燈71保持工作，令輸油泵72保持停開(如果上述這些是所必需的關(guān)鍵負荷且這些都是它們必須維持的安全狀態(tài)的話)。通過在任何遠程單元20設(shè)置相應(yīng)的第二監(jiān)控裝置和第二過載裝置，連接到該遠程單元的負荷都可以根據(jù)來自中央10的錯誤信號進行控制。系統(tǒng)正常工作時，由中央單元處理和控制裝置所控制的任何數(shù)量的負荷(可能的話，就是全部負荷)都可視為關(guān)鍵負荷，這些關(guān)鍵負荷可以在系統(tǒng)不能正常工作時置入預(yù)定的安全狀態(tài)，或者接通，或者斷開。系統(tǒng)的某些遠程單元可能只連接有若干開關(guān)或傳感器或一些非關(guān)鍵性的因而不根據(jù)錯誤信號設(shè)定的負荷。
再回過頭來參看第一監(jiān)控裝置12，此裝置還包括一復(fù)位振蕩器R，復(fù)位振蕩器R由“與”門G2的高輸出(電平)激勵，以便將復(fù)位脈沖每隔足夠長的時間間隔經(jīng)由線路162加到微處理器16上，從而若微處理器16復(fù)原，它會在再次復(fù)位之前在線路161上傳送出“行”信號。第一監(jiān)控裝置12可設(shè)計得使其在微處理器的復(fù)位操作經(jīng)由線路162而在進行中時，在預(yù)置的時間內(nèi)禁止啟動第一過載裝置13。但如上所述，如果第一監(jiān)控裝置12在它檢測出系統(tǒng)由于任何原因而不能正常工作時立即啟動第一過載裝置，則可以簡化系統(tǒng)故障保護裝置的操作。如果系統(tǒng)由于線路162上的復(fù)位信號或由于任何其它原因而復(fù)原，且“或”門G1的輸出從高電平變成低電平，則所得出“與”門G2的低輸出會抑制復(fù)位振蕩器R并使第一過載裝置13不起作用。這時處理和控制裝置11會恢復(fù)將連貫的正常電壓情況加到各信號發(fā)送鏈路40上，因此這就意味著與錯誤信號有關(guān)聯(lián)的特定正常電壓情況(ⅰ)立即或很快就要消失，因而使各遠程單元20的第二監(jiān)控裝置80去促使各第二過載裝置90不起作用，這樣，從而使得遠程單元的各負荷在這之后按正常方式工作。
設(shè)在中央單元和遠程單元的監(jiān)控和過載裝置和由額外的硬件組成的故障保護系統(tǒng)，使得在如上述只具有復(fù)位保護的中央單元中可以令人滿意地使用單個微處理器16。但必要時此硬件故障保護可與中央單元有備份或部分備份的微處理器一起使用。
本發(fā)明具有故障保護的信息處理和控制系統(tǒng)除可用于汽車電氣系統(tǒng)外，還可用于例如家用電器(例如洗衣機)或用于工業(yè)控制系統(tǒng)(例如采暖和通風(fēng)系統(tǒng))中。
權(quán)利要求
1.一種信息處理和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一中央單元(10)和多個遠程單元(20)，各遠程單元(20)藉各自的信號發(fā)送鏈路(40)連接到中央單元，其中央單元包括處理和控制裝置(11)，各遠程單元包括至少一個電源開關(guān)裝置(26)，各開關(guān)裝置用以操縱各自的負荷(70、71、72)，且在系統(tǒng)正常工作時，處理和控制裝置通過信號發(fā)送鏈路控制著所有電源開關(guān)裝置，該系統(tǒng)的特征在于，中央單元(10)包括第一監(jiān)控裝置(12)，它用以檢測中央單元內(nèi)各裝置的預(yù)定故障情況，所述故障情況表明處理和控制裝置(11)不能正常工作，中央單元還包括第一過載裝置(13)，它用以在受到第一監(jiān)控裝置根據(jù)對所述故障情況的檢測而進行的啟動時促使一個錯誤信號加到各信號發(fā)送鏈路(40)上，各遠程單元(20)包括用以檢測各信號發(fā)送鏈路上的錯誤信號的相應(yīng)的第二監(jiān)控裝置(80)，各遠程單元(20)還包括相應(yīng)的第二過載裝置(90)，它用以將遠程單元上的至少一所述電源開關(guān)裝置(26)在受到所述第二監(jiān)控裝置(80)按所述錯誤信號檢測情況而進行的啟動時置入到一個預(yù)定狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)蓄電池裝置(+V)被接到中央單元和遠程單元時，系統(tǒng)可由蓄電池(+V)供電而工作，且中央單元包括系統(tǒng)正常工作時操縱著處理和控制裝置(11)的電源裝置(14)，第一過載裝置(13)包括另一電源裝置(131)，該另一電源裝置(131)由第一監(jiān)控裝置(12)根據(jù)對所述故障情況的檢測而使其接通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)正常工作時，處理和控制裝置(11)往各信號發(fā)送鏈路(40)加上選自一組正常電壓狀態(tài)的各個連貫電壓狀態(tài)，其中，錯誤信號包括各正常工作條件中預(yù)定的一個，它至少具有比系統(tǒng)正常工作過程中能發(fā)生的更長的預(yù)定持續(xù)時間，且各第二監(jiān)控裝置(80)包括檢測和計時裝置(81，D3，R4，C)，該檢測和計時裝置對所述預(yù)定持續(xù)時間的各正常電壓狀態(tài)中所述的一個預(yù)定正常電壓狀態(tài)在相應(yīng)的信號發(fā)送鏈路上的出現(xiàn)起反應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，各信號發(fā)送鏈路(40)包括一時鐘脈沖數(shù)據(jù)線路(41)，其中，系統(tǒng)正常工作時，處理和控制裝置(11)每隔所述脈沖串之間的正常時間間隔往時鐘脈沖數(shù)據(jù)線路上加時鐘脈沖串，且所述與錯誤信號有關(guān)的預(yù)定持續(xù)時間比所述正常時間間隔長。
5.如權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一過載裝置(13)促使與錯誤信號有關(guān)的各正常電壓狀態(tài)中所述的一個預(yù)定正常電壓狀態(tài)僅當(dāng)?shù)谝槐O(jiān)控裝置(12)連續(xù)檢測出所述故障情況的時間內(nèi)才連續(xù)地加到各信號發(fā)送鏈路(40)上，且當(dāng)處理和控制裝置(11)恢復(fù)正常工作時，各遠程單元的第二監(jiān)控裝置(80)可以根據(jù)所述一個預(yù)定的正常電壓狀態(tài)在相應(yīng)的信號發(fā)送鏈路上的消失而使相應(yīng)的第二過載裝置(90)不起作用。
6.一種包括以上任一權(quán)利要求所述的信息處理和控制系統(tǒng)的汽車電氣系統(tǒng)。
全文摘要
一種汽車電氣系統(tǒng)用的多路復(fù)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一帶有處理和控制裝置(11)的中央單元(10)和一帶有操縱各負荷(70-72)用的電源開關(guān)(26)的若干遠程單元(23)。正常工作時，處理和控制裝置(11)經(jīng)由信號發(fā)送鏈路(40)控制著各開關(guān)(26)。故障保護由在控制單元中的第一監(jiān)控裝置(12)提供，以便檢測出處理和控制裝置(11)的故障，并啟動在中央單元中的第一過載裝置(13)從而促使錯誤信號加到鏈路(40)上。在遠程單元(20)上的第二監(jiān)控裝置(80)檢測著錯誤信號，并啟動第二過載裝置(90)，從而將一個或多個負荷置入預(yù)定的安全狀態(tài)，使它們或者接通(70，71)，或者斷開(72)。
文檔編號B60R16/03GK1037409SQ89100770
公開日1989年11月22日 申請日期1989年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月10日
發(fā)明者杰里米·約翰·格林伍德 申請人:薩爾普萊克斯有限公司