CN1038178C - 对电源或其它数字电路故障检测的轮询 - Google Patents

Abstract

电视接收机包括备用电源和运转模式电源。耦合于备用电源的微处理器控制运转模式与备用模式之间的转换。该转换通常响应开关输入或遥控器信号而进行。微处理器通过双向数据总线与数字电路进行数字通信。对微处理器编程以周期轮询数字电路并为所期望的对轮询的响应监视数字总线上的数据。当数字电路未能响应轮询或由于数字电路没有足够的运转电源供给而出现特性不佳的响应时，微处理器自动转换为备用模式并禁止运转电源。按命令微处理器切换回到运转模式，除非存储器中数据表明检测故障后至备用模式的新近或重复的自动变化。

Description

对电源或其它数字电路故障检测的轮询

本发明涉及对连接于数据总线的数字电路的故障的检测，更准确地说，涉及逐次设备轮询和响应验证以识别设备的故障状态。数字故障的检测可产生保护作用以防止可能的对数字电路或数字电路为其一部分的设备的损坏。在具有备用电源和运转或工作电源二者的电视设备中，通过监视由运转电源供电的数字电路的工作状态检测运转电源的故障。故障检测致使电视设备从运转模式转换为备用模式。

包含连接于总线并通过总线通信的数字电路的数字系统中的故障检测可从对通过数据总线的询问请求的不正确响应或无响应而显而易见。该故障可能归因于数字装置的故障或馈电给该装置的电源的故障。故障检测可导致某一形式的保护作用，以防止错误状态通过通信总线传播，并使该装置和以该装置为其一部分的系统从当前状态变为保护状态。

电视接收机或盒式磁带录像机(VCR)通常包含监视各种参量的多个保护电路，并常常通过关闭或断开设备中的电源或将设备设置为备用非工作模式来提供保护。现有电视接收机中使用的多数保护系统利用电子元件检测故障并控制保护装置。这些元件增加了电路设计的复杂性，引入了有更大不可靠性的潜在可能，并增加产品的材料成本。本发明的目的是提供一种检测和保护方法，无需专用于故障检测的额外部件即检出电源或数字电路的故障。

已知电视接收机可利用通常称之为备用电源和运转或工作电源的分离电源。每当该设备连接到外部交流市电电源时备用电源总是连续工作的。当该设备关闭时备用电源供电给必须保持工作的系统。这种系统称为备用负载并可包括遥控接收器、通/断开关装置、数字时钟、易失存储器、及诸如微计算机一类的数字处理装置。

运转电源供电给仅在该设备接通时工作的工作或运转负载。这些运转负载可包括调谐器、中频(IF)放大、同步和电子束及扫描发生、图象及伴音处理等。

在许多情况下，电视接收机可包括备用和运转电源。备用电源连接到交流市电电源，但是，借助于通过变压器耦合在水平输出晶体管的集电极的水平频率脉冲的整流来产生运转电源。归因于工作负载之一中的短路或元件故障的运转电源的任何过度加载将通过水平输出变压器耦合到其它工作电源。这样，任何运转电源或工作负载中的过度加载或故障将导致耦合于包括调谐器单元的数字电路的其它负载的电源衰减。

微处理器可耦合于备用电源并控制其中备用及运转电源工作的运转模式与其中仅备用电源工作的备用模式之间的转换。模式转换可由用户通过输入开关选择或用遥控器命令手动引起，或由微处理器检测故障状态自动地引起。微处理器通过双向数据总线与诸如锁相调谐器一类的数字电路进行数字通信。

一设备包含数字处理器和至少一个数字电路，这二者耦合于数据总线并通过数据总线进行双向通信。数字处理器与数字电路通信并接收被校验以检测故障状态的应答。当检测到故障状态时，数字处理器使控制装置采取保护工作模式，并致使电视设备改变工作模式和采取保护模式状态。

在一种利用该设计方案的固有特性无需使用专用于电源或部件故障检测的额外元件和(或)电路的电视接收机中实现了解决电源故障检测和保护或备用模式的假定的创造性方法。对微处理器编程以周期性地轮询数字电路并为所期望的对轮询的响应监视数据总线上的数据。当数字电路未能响应轮询或由于数字电路没有足够的运转电源供给而出现特性不佳的响应时，微处理器自动地转换为备用模式并禁止使用运转电源。按用户命令微处理器切换回到运转模式，除非检测故障之后存储在存储器中的数据表明至备用模式的新近或重复的自动变化。

图1是按照本发明的电源设备的方框图。

图2是由图1电源设备驱动的微处理器和按照本发明的数据通信系统的方框图。

图3是表示图2微处理器的操作的流程图。

图4是说明其中停机时序依据以前出现的停机而改变的定时停机过程的流程图。

图5是按照另一发现实施例的微处理器和数字通信系统的方框图。

图1和图2表示按照本发明的电视接收机，其具有直接或间接地由交流市电电源驱动的多个电源。交流市电电源通过滤波电感器L1和L2耦合到包含二极管D1至D4的二极管桥形整流器DB。二极管D1和D2的公共正极接地，二极管D3和D4的公共负极耦合在点VA提供未稳压的全波整流正电压。对于本发明应用场合，桥式整流器DB的三个输出是特别有意义的。这三个输出馈电给备用电源ST、由稳压器U2稳压接着供电给水平输出晶体管Q3并产生运转电源的B+电源、以及通过晶体管Q1耦合于二极管电桥的水平振荡器20。

每当电视接收机连接到交流市电电源时备用电源的ST连续工作。二极管电桥DB通过连接在二极管D2和D4接点与滤波电容器C3之间的串联降压电阻R1提供半波整流的电源。该电源由D1进行半波整流并由稳压器U1稳压。稳压器U1的输出通过二极管D5加至滤波电容器C5得出备用电压VSTBY。与二极管D5并联的电容器C4提供高频旁路。点VSTBY上的电压是供电给不管电视接收机是否正工作播放音频/视频节目均被持续驱动的负载的备用电源电压。这些负载称为备用负载。

备用负载包括遥控接收器38，例如红外检波器和放大器，以及响应遥控接收器38的微处理器控制器30。微处理器30将接收器38收到的输入信号解码，并提供由遥控器发信号的转换功能。由于遥控接收器38必须保持就绪状态以接收外部产生的信号而从备用模式转换为运转模式，微处理器30和遥控接收器38始终加电。微处理器30还提供在运转模式下发生的其它转换功能，例如频道改变、噪声抑制等。遥控接收器38的一种替换输入机构是控制板输入开关36，该输入开关36最好允许手动选择至少某些与遥控输入相同的功能。

电视设备的各种运转负载是由耦合于水平输出变压器或回扫变压器X2的输出驱动的。变压器X2在图1中示意性示出，或可以替换为带有两个或多个公共绕组的自耦变压器。水平输出变压器X2的初级绕组耦合在B+直流电源、例如约为104V值流电压与水平输出晶体管Q3的集电极之间。桥式整流器DB输出的未整流直流电压VA被电容器C1滤波，并加于产生已稳压的B+电压的稳压器U2。水平输出晶体管Q3的基极耦合到水平振荡器20的输出端，在运转模式下，水平输出晶体管Q3通过水平输出变压器X2的初级绕组以水平扫描频率吸收电流。水平输出变压器还耦合到水平偏转线圈绕组，该图中未示出。

水平输出变压器X2的次级绕组包括以水平扫描频率输出交流信号以产生各种直流电压的绕组、为说明起见示出两个电压V1和V2。通过以已知方式即适当选择变压器X2的初级和次级绕组的匝数比为特定需要选择得出的电压，以在次级绕组上得到所需AC电压。典型电源电压的分布范围为从适宜于作为数字集成电路的电源的低压电平(例如5V直流)达到适宜于显象管阳极的很高电压(例如20KV)，中间电压用作驱动如模拟放大器(例如9V直流)、垂直输出级(例如25V直流)、显象管驱动器(例如150V)，等等这类负载。这些运转电源仅仅在水平振荡器正在工作并耦合于晶体管Q3时有效。

在图1中，运转电压V2从水平输出变压器X2的次级绕组得出。次级绕组通过限流电阻R7耦合到整流二极管D7和滤波电容器C7。运转电压V1以类似于V2的方式由变压器X2的另一次级绕组通过电阻R6、二极管D6及滤波电容器C6产生。

运转电压V1耦合到包括晶体管Q4的串联电压稳压器。为在晶体管Q4中形成限流并降低功耦，集电极通过串联电阻R9连接到电压V1。晶体管Q4的基极通过电阻R10耦合到电压V1，并由电容器C8交流去耦到地。晶体管Q4的基极还通过二极管D8耦合到备用电源VSTBY。该备用电源总是存在的除非与交流市电电源物理断开。因此，在运转状态下(即电压V1存在时)，晶体管Q4的基极保持在VSTBY电平，加上正偏二极管D8两端约0.7伏的电压降。考虑到NPN晶体管Q4的正偏的基发射级电压降(也为0.7伏左右)，VOP的稳定电压基本上等于电压VSTBY。这样，备用电源用作串联稳压器晶体管Q4的基准输入。在一示范性实施例中，VSTBY和VOP在运转模式下为5V直流电压。

备用模式禁止水平振荡器20工作，水平振荡器20依次从水平输出晶体管Q3基极除去水平频率信号。晶体管Q3没有输入信号可防止在晶体管Q3集电极产生水平扫描信号，以及防止产生驱动运转电源的已整流水平信号。因此，在备用模式下，包括电压V1、V2等的运转电源输出不存在，且电压VOP为零。水平振荡器20由微处理器30的输出STBY控制。

为了启动备用模式，微处理器30产生STBY输出信号，该信号通过电阻R5耦合到开关晶体管Q2的基极。当STBY为高电平时，晶体管Q2通过电阻R3和R4导通，R3和R4通过扼流圈12和二极管电桥DB耦合到交流市电电源。电阻R3和R4形成分压器，电阻R3和R4接点耦合到PNP晶体管Q1的基极。当晶体管Q2导通时，电阻R3和R4的接点的电平拉向地电平，晶体管Q1导通。随着晶体管Q1导通，启动电流通过串联电阻R11和滤波电容器C2供给水平振荡器20。这样，当STBY信号为高电平时，水平振荡器被启动，而当STBY信号为低电平时水平振荡器被禁止。

除了执行用户发出的命令，即，用来在运转与备用模式之间转换的ON/OFF，微处理器30在运转模式下监视与至少一个数字电路的通信。按照发明特征，该微处理器在检测到不适当响应或没有响应的情况下自动地转换为保护工作模式，例如备用模式。在图2中，微处理器30包括数据存储器34和程序存储器32。程序包括当交流电源首次连接到该设备时执行设备轮询的指令，以确认各种可选附件的存在或不存在，例如用户电视电报解码，或立体声伴音多路分配等。该程序还包括执行周期设备轮询和响应验证处理的指令。

图3是表示轮询、响应验证及出错计数过程的流程图。微处理器30通过数据总线40与诸如调谐器50一类的数字电路进行双向数据通信。数据总线例如可以是Inter集成电路或按照Philips Export B.V.(1983)的第110号技术出版物的I.I.C.双线串联总线，其中主设备(本发明的微处理器30)在总线上输出数据字节，包括写入周期内对耦合于总线的特定从属设备(即调谐器50)寻址的位，以及读出周期内来自从属设备的输入数据。

总线一般用于微处理器发送诸如频道改变命令一类的命令给调谐器50，并供调谐器50告知收到命令和向微处理器指出它的状态。调谐器包括锁相环振荡器52，用于以微处理器发出的命令跟踪频率组并可指出诸如“寻找”或“锁定”等的状态。

微处理器30耦合列备用电源VSTBY，调谐器50耦合到运转电源之一VOP。在耦合于运转电源的运转负载之一短路或另外从该电源吸入过量电流的情况下，由于通过水平输出变压器对公共驱动装置的加载该状态反应为可在所有运转电源获得的功率的衰减。在过载状态下，VOP电压电平下降。由于调谐器50是数字装置，当电源VOP下降到足以保证数字电路工作的电平以下时，该调谐器将反常地或不规则地动作。

在总线通信的数字系统中，错误动作可由微处理器通过数据总线询问而得到不正确响应或没有响应而加以证实。可通过把实际发生响应与期望的响应相比较来检测错误动作。该错误动作可产生于数字设备的故障或为馈电给该设备的电源的故障的结果。

供给调谐器50低电源电压的特殊后果是不能回答微处理器的状态请求，或以与以前发送的命令不一致的状态响应该请求。

微处理器30的程序最好包括编码，以检验调谐器50的正常工作并在调谐器工作中检测到故障的情况下自动地转换为保护或备用模式。不管故障的原因如何转换为保护或备用状态是适当的，因为调谐器或运转电源的故障会导致电视设备娱乐价值降低或可能为零。

参见图3的流程图，根据入口点80的启动操作，在方块82，微处理器30用总线40上的适当输出数据对调谐器50寻址，该数据被调谐器50所确认。调谐器50可将数据返回该处理器，其中包括表示调谐器50当前状态的位。

在方块84，如果有的话，微处理器30从总线输入状态信息。如果没有状态指示返回，微处理器30在判定框86转移到方块94并将调谐器50未能响应或不适当地响应的次数的计数递增。同样地，在块88，来自调谐器的状态响应与已知或标准的正确响应比较，如果状态指出调谐器50的可能错误动作则转移到出错路径。微处理器30相对预定最大出错数检验递增的出错计数，若超过了则在块96分支进入备用模式。在进入备用模式之前微处理器在方块98设定状态标记并通过改变输出STBY的状态进入备用模式，从而如上所述禁止水平振荡器工作。

电视接收机保持在备用模式直到用户输入命令从输入开关36或者通过遥控接收器38进入运转模式。如果调谐器50正确工作，并输出状态指示，且该状态是有效的，则清除标记指示并继续数据总线上调谐器的周期性监视。当微处理器已自动转换为备用模式之后再进入运转模式时，标记位保持置位。如果调谐器50再次以无效状答复状态请求或未能答复，微处理器检验标记位是否已置位并立即返回到保护备用模式。

从运转模式自动转换为备用模式可根据图4流程图所示的时序，而不根据预定数量的丢失或不适当的状态应答。尽管微处理器通常配备有数字时钟，时序可由微处理器、或者耦合到微处理器时钟的分离计数器监视，或由一个冲击输出监视经过的预定时间周期。

图4流程图示出了定义微处理器30程序执行过程中的嵌套循环的一系列步骤，该程序通过“开始”块110进入循环。如果电视接收机处在备用模式，该程序在判定块112转移到判定块114，并保持在一环路中直到用户通过遥控接收器38或由开关输入36将电视器转换为运转模式。当用户初始从备用模式转换为运转模式时，在块116以预定的且相当长的间隔对最大经过时间的计时器置位。这发生在微处理器30初始通过监视循环期间，不管是通过用户输入还是自动地启动备用模式。该较长间隔可以为例如25秒。当微处理器轮询正确工作的调谐器50和锁相环(PLL)52时允许计时器递减计数。在正确工作期间接着通过该环路时，即，在电视设备还未从备用模式转换为运转模式的情况下，在块118以较短时间例如20秒间隔置位该计时器。

最大经过时间计时器定义其中允许电视接收机持续处于运转模式而无需微处理器接收调谐器50及PLL52确认的新有效状态的时间间隔。该最大经过时间在电视接收机首次置于运转模式时较长，以使触发变化稳定下来。

当电视接收机处于运转模式时，不管是初始还是正常工作，在判定块120微处理器在一循环中空置直到询问间隔例如1.5秒已过，然后在块122在双向数据总线40上输出调谐器50和PLL52的地址。如果收到了期望的确认，如判定块124所示，该程序转回到块118，在块118最大经过时间重新设置为20秒的较短间隔。假若PLL52和调谐器50保持工作，该程序则循环通过块118、120、122和124。

如果供给调谐器50和PLL52的电源由于过电流状态下降到最小值以下，例如在5伏数字电路中低于2.5伏，该调谐器和PLL不能以肯定响应，且该程序从块124转移到判定块126。判定块126测试最大时间以终止，并相应地转回到块120继续每1.5秒输出双向总线40上的后续状态询问直到预置最大时间过去。如果预置最大时间的递减计数期间对任何状态询问收到有效状态，则计时器值重新设置为20秒。如果未收到有效状态，经过预置最大时间(起始25秒或后来20秒)后，在块128微处理器将电视设备转换为备用模式，并在块114开始一循环直到用户将其从每用模式转换为运转模式。

发现特征是以便利方式设置过流保护，即利用电视设备中存在的备用/运转模式切换装置和数据通信路径。多种变型是可能的。例如，可对微处理器编程以在变换为备用模式之前的预定个数询问周期内允许来自调谐器时初始无效状态指示，用作最大出错计数的预定数依据以前是否已发生至备用模式的自动转换而可为不同数目。

由于调谐器50与微处理器的双向通信，其作为以所描述方式进行错误检验的主题是有益的。当供给它们的电压下降或其它类型间隔故障发生时也可监视其它工作不正常的数字电路以检测运转电源中的过电流状态。用来禁止转动电源工作的其它特定装置用来代替禁止水平振荡器也是可行的。

图5示出微处理器30和数字数据总线系统40与一个以上数字电路通信的发明布局。在图2和5中的单元，同样的标注功能相同或表示相同数目。在该系统中，微处理器具有附加编程，其除了进行故障检测还可确定故障的可能原因，这一故障信息存储在非易失存储器34中，为维护技术员所用。在该故障诊断系统中，当检测第一数字电路例如PLL52的故障时，微处理器轮询第二数字电路54，该电路例如可以是数字化控制的音频处理器、偏转数控处理器或“画中画”数控处理器。如果来自该第二数字电路的响应是有效的，微计算机断定故障是发生在被轮询的第一数字电路中。由于运转负载过电流状态的结果而非数字电路的多重故障，未能响应对第二数字电路的轮询被推断为表示运转电源出故障。

Claims (12)

1.一种用以对连接于数据总线的数字电路进行故障检测的设备，它包括：

耦合于电源(ST，U2，X2)的数字电路(50)，所述电源供电给包括所述数字电路的多个负载(20，38，50)，

耦合于所述数字电路的数据总线(40)，通过所述数据总线可双向地进行数据通信，其特征在于：

数字处理器(30)耦合到与所述数字电路通信的所述数据总线，并具有按照包括保护工作模式的多种工作模式控制所述数字电路(50)和所述多个负载中的至少另一个(20)的装置，

所述数字处理器被编程以监视所述数据总线上的数据并验证来自所述数字电路的数据，从而检测故障状态，同时假定所述保护工作模式依赖于所述故障状态的检测。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：数字电路是耦合于与数字处理器双向通信的数据总线的调谐器(50)。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：可用数字：理器周期性地在数据总线上轮询调谐器，并可通过传输数据总线上的状态指示用调谐器答复轮询，所述故障状态依据调谐器正确响应轮询的失败而得以检测。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述电源具有运转电源(U2，X2)和备用电源(ST)，数字电路耦合到运转电源，数字处理器耦合到备用电源。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于：所述运转电源一有故障，该故障状态就由提供数据给数据总线的数字电路的故障检测到。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于：水平振荡器(20)，耦合到所述水平振荡器的水平输出变压器(X2)，以及响应数字处理器并被耦合以禁止所述水平振荡器的开关装置(Q2)，从而禁止运转电源响应数字处理器。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：所述备用电源耦合到交流市电电源，进而耦合到数字处理器，并由所述水平输出变压器得到所述运转电源。

8.如权利要求1所述的设备，其特征还在于：由所述数字处理器以所述保护工作模式操作的开关装置(Q2)，所述开关装置可用于禁止将电源耦合到负载中的至少一个(50)。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于：保护模式是备用模式，开关装置被耦合用于禁止所述运转电源，所述备用电源保持运行状态。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于：数字处理器可用于周期性地轮询数字电路而数字电路可以运转模式用表示数字电路当前状态的数据答复轮询，当数字电路没能以期望的状态响应轮询时检测出所述故障状态。

11.如权利要求1所述的设备，其特征在于：为数字处理器编程以存储关于至少一个以前出现的故障状态的数据。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于：仅当关于至少一个以前出现的故障状态的所述数据符合预定标准时可响应控制装置(36)的手动操作使数字处理器从备用模式转换为运转模式。

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