專利名稱：對電源或其它數字電路故障檢測的輪詢的制作方法
技術領域：
本發明涉及對連接于數據總線的數字電路的故障的檢測，更準確地說，涉及逐次設備輪詢和響應驗證以識別設備的故障狀態。數字故障的檢測可產生保護作用以防止可能的對數字電路或數字電路為其一部分的設備的損壞。在具有備用電源和運轉或工作電源二者的電視設備中，通過監視由運轉電源供電的數字電路的工作狀態檢測運轉電源的故障。故障檢測致使電視設備從運轉模式轉換為備用模式。
包含連接于總線并通過總線通信的數字電路的數字系統中的故障檢測可從對通過數據總線的詢問請求的不正確響應或無響應而顯而易見。該故障可能歸因于數字裝置的故障或饋電給該裝置的電源的故障。故障檢測可導致某一形式的保護作用，以防止錯誤狀態通過通信總線傳播，并使該裝置和以該裝置為其一部分的系統從當前狀態變為保護狀態。
電視接收機或盒式磁帶錄像機(VCR)通常包含監視各種參量的多個保護電路，并常常通過關閉或斷開設備中的電源或將設備設置為備用非工作模式來提供保護。現有電視接收機中使用的多數保護系統利用電子元件檢測故障并控制保護裝置。這些元件增加了電路設計的復雜性，引入了有更大不可靠性的潛在可能，并增加產品的材料成本。本發明的目的是提供一種檢測和保護方法，無需專用于故障檢測的額外部件即檢出電源或數字電路的故障。
已知電視接收機可利用通常稱之為備用電源和運轉或工作電源的分離電源。每當該設備連接到外部交流市電電源時備用電源總是連續工作的。當該設備關閉時備用電源供電給必須保持工作的系統。這種系統稱為備用負載并可包括搖控接收器、通/斷開關裝置、數字時鐘、易失存儲器、及諸如微計算機一類的數字處理裝置。
運轉電源供電給僅在該設備接通時工作的工作或運轉負載。這些運轉負載可包括調諧器、中頻(IF)放大、同步和電子束及掃描發生、圖象及伴音處理等。
在許多情況下，電視接收機可包括備用和運轉電源。備用電源連接到交流市電電源，但是，借助于通過變壓器耦合在水平輸出晶體管的集電極的水平頻率脈沖的整流來產生運轉電源。歸因于工作負載之一中的短路或元件故障的運轉電源的任何過度加載將通過水平輸出變壓器耦合到其它工作電源。這樣，任何運轉電源或工作負載中的過度加載或故障將導致耦合于包括調諧器單元的數字電路的其它負載的電源衰減。
微處理器可耦合于備用電源并控制其中備用及運轉電源工作的運轉模式與其中僅備用電源工作的備用模式之間的轉換。模式轉換可由用戶通過輸入開關選擇或用遙控器命令手動引起，或由微處理器檢測故障狀態自動地引起。微處理器通過雙向數據總線與諸如鎖相調諧器一類的數字電路進行數字通信。
一設備包含數字處理器和至少一個數字電路，這二者耦合于數據總線并通過數據總線進行雙向通信。數字處理器與數字電路通信并接收被校驗以檢測故障狀態的應答。當檢測到故障狀態時，數字處理器使控制裝置采取保護工作模式，并致使電視設備改變工作模式和采取保護模式狀態。
在一種利用該設計方案的固有特性無需使用專用于電源或部件故障檢測的額外元件和(或)電路的電視接收機中實現了解決電源故障檢測和保護或備用模式的假定的創造性方法。對微處理器編程以周期性地輪詢數字電路并為所期望的對輪詢的響應監視數據總線上的數據。當數字電路未能響應輪詢或由于數字電路沒有足夠的運轉電源供給而出現特性不佳的響應時，微處理器自動地轉換為備用模式并禁止使用運轉電源。按用戶命令微處理器切換回到運轉模式，除非檢測故障之后存儲在存儲器中的數據表明至備用模式的新近或重復的自動變化。
圖1是按照本發明的電源設備的方框圖。
圖2是由圖1電源設備驅動的微處理器和按照本發明的數據通信系統的方框圖。
圖3是表示圖2微處理器的操作的流程圖。
圖4是說明其中停機時序依據以前出現的停機而改變的定時停機過程的流程圖。
圖5是按照另一發現實施例的微處理器和數字通信系統的方框圖。
圖1和圖2表示按照本發明的電視接收機，其具有直接或間接地由交流市電電源驅動的多個電源。交流市電電源通過濾波電感器L1和L2耦合到包含二極管D1至D4的二極管橋形整流器DB。二極管D1和D2的公共正極接地，二極管D3和D4的公共負極耦合在點VA提供未穩壓的全波整流正電壓。對于本發明應用場合，橋式整流器DB的三個輸出是特別有意義的。這三個輸出饋電給備用電源ST、由穩壓器U2穩壓接著供電給水平輸出晶體管Q3并產生運轉電源的B+電源、以及通過晶體管Q1耦合于二極管電橋的水平振蕩器20。
每當電視接收機連接到交流市電電源時備用電源的ST連續工作。二極管電橋DB通過連接在二極管D2和D4接點與濾波電容器C3之間的串聯降壓電阻R1提供半波整流的電源。該電源由D1進行半波整流并由穩壓器U1穩壓。穩壓器U1的輸出通過二極管D5加至濾波電容器C5得出備用電壓VSTBY。與二極管D5并聯的電容器C4提供高頻旁路。點VSTBY上的電壓是供電給不管電視接收機是否正工作播放音頻/視頻節目均被持續驅動的負載的備用電源電壓。這些負載稱為備用負載。
備用負載包括遙控接收器38，例如紅外檢波器和放大器，以及響應遙控接收器38的微處理器控制器30。微處理器30將接收器38收到的輸入信號解碼，并提供由遙控器發信號的轉換功能。由于遙控接收器38必須保持就緒狀態以接收外部產生的信號而從備用模式轉換為運轉模式，微處理器30和遙控接收器38始終加電。微處理器30還提供在運轉模式下發生的其它轉換功能，例如頻道改變、噪聲抑制等。遙控接收器38的一種替換輸入機構是控制板輸入開關36，該輸入開關36最好允許手動選擇至少某些與遙控輸入相同的功能。
電視設備的各種運轉負載是由耦合于水平輸出變壓器或回掃變壓器X2的輸出驅動的。變壓器X2在圖1中示意性示出，或可以替換為帶有兩個或多個公共繞組的自耦變壓器。水平輸出變壓器X2的初級繞組耦合在B+直流電源、例如約為104V值流電壓與水平輸出晶體管Q3的集電極之間。橋式整流器DB輸出的未整流直流電壓VA被電容器C1濾波，并加于產生已穩壓的B+電壓的穩壓器U2。水平輸出晶體管Q3的基極耦合到水平振蕩器20的輸出端，在運轉模式下，水平輸出晶體管Q3通過水平輸出變壓器X2的初級繞組以水平掃描頻率吸收電流。水平輸出變壓器還耦合到水平偏轉線圈繞組，該圖中未示出。
水平輸出變壓器X2的次級繞組包括以水平掃描頻率輸出交流信號以產生各種直流電壓的繞組、為說明起見示出兩個電壓V1和V2。通過以已知方式即適當選擇變壓器X2的初級和次級繞組的匝數比為特定需要選擇得出的電壓，以在次級繞組上得到所需AC電壓。典型電源電壓的分布范圍為從適宜于作為數字集成電路的電源的低壓電平(例如5V直流)達到適宜于顯象管陽極的很高電壓(例如20KV)，中間電壓用作驅動如模擬放大器(例如9V直流)、垂直輸出級(例如25V直流)、顯象管驅動器(例如150V)，等等這類負載。這些運轉電源僅僅在水平振蕩器正在工作并耦合于晶體管Q3時有效。
在圖1中，運轉電壓V2從水平輸出變壓器X2的次級繞組得出。次級繞組通過限流電阻R7耦合到整流二極管D7和濾波電容器C7。運轉電壓V1以類似于V2的方式由變壓器X2的另一次級繞組通過電阻R6、二極管D6及濾波電容器C6產生。
運轉電壓V1耦合到包括晶體管Q4的串聯電壓穩壓器。為在晶體管Q4中形成限流并降低功耦，集電極通過串聯電阻R9連接到電壓V1。晶體管Q4的基極通過電阻R10耦合到電壓V1，并由電容器C8交流去耦到地。晶體管Q4的基極還通過二極管D8耦合到備用電源VSTBY。該備用電源總是存在的除非與交流市電電源物理斷開。因此，在運轉狀態下(即電壓V1存在時)，晶體管Q4的基極保持在VSTBY電平，加上正偏二極管D8兩端約0.7伏的電壓降。考慮到NPN晶體管Q4的正偏的基發射級電壓降(也為0.7伏左右)，VOP的穩定電壓基本上等于電壓VSTBY。這樣，備用電源用作串聯穩壓器晶體管Q4的基準輸入。在一示范性實施例中，VSTBY和VOP在運轉模式下為5V直流電壓。
備用模式禁止水平振蕩器20工作，水平振蕩器20依次從水平輸出晶體管Q3基極除去水平頻率信號。晶體管Q3沒有輸入信號可防止在晶體管Q3集電極產生水平掃描信號，以及防止產生驅動運轉電源的已整流水平信號。因此，在備用模式下，包括電壓V1、V2等的運轉電源輸出不存在，且電壓VOP為零。水平振蕩器20由微處理器30的輸出STBY控制。
為了啟動備用模式，微處理器30產生STBY輸出信號，該信號通過電阻R5耦合到開關晶體管Q2的基極。當STBY為高電平時，晶體管Q2通過電阻R3和R4導通，R3和R4通過扼流圈12和二極管電橋DB耦合到交流市電電源。電阻R3和R4形成分壓器，電阻R3和R4接點耦合到PNP晶體管Q1的基極。當晶體管Q2導通時，電阻R3和R4的接點的電平拉向地電平，晶體管Q1導通。隨著晶體管Q1導通，啟動電流通過串聯電阻R11和濾波電容器C2供給水平振蕩器20。這樣，當STBY信號為高電平時，水平振蕩器被啟動，而當STBY信號為低電平時水平振蕩器被禁止。
除了執行用戶發出的命令，即，用來在運轉與備用模式之間轉換的ON/OFF，微處理器30在運轉模式下監視與至少一個數字電路的通信。按照發明特征，該微處理器在檢測到不適當響應或沒有響應的情況下自動地轉換為保護工作模式，例如備用模式。在圖2中，微處理器30包括數據存儲器34和程序存儲器32。程序包括當交流電源首次連接到該設備時執行設備輪詢的指令，以確認各種可選附件的存在或不存在，例如用戶電視電報解碼，或立體聲伴音多路分配等。該程序還包括執行周期設備輪詢和響應驗證處理的指令。
圖3是表示輪詢、響應驗證及出錯計數過程的流程圖。微處理器30通過數據總線40與諸如調諧器50一類的數字電路進行雙向數據通信。數據總線例如可以是Inter集成電路或按照Philips Export B.V.(1983)的第110號技術出版物的I.I.C.雙線串聯總線，其中主設備(本發明的微處理器30)在總線上輸出數據字節，包括寫入周期內對耦合于總線的特定從屬設備(即調諧器50)尋址的位，以及讀出周期內來自從屬設備的輸入數據。
總線一般用于微處理器發送諸如頻道改變命令一類的命令給調諧器50，并供調諧器50告知收到命令和向微處理器指出它的狀態。調諧器包括鎖相環振蕩器52，用于以微處理器發出的命令跟蹤頻率組并可指出諸如“尋找”或“鎖定”等的狀態。
微處理器30耦合列備用電源VSTBY，調諧器50耦合到運轉電源之一VOP。在耦合于運轉電源的運轉負載之一短路或另外從該電源吸入過量電流的情況下，由于通過水平輸出變壓器對公共驅動裝置的加載該狀態反應為可在所有運轉電源獲得的功率的衰減。在過載狀態下，VOP電壓電平下降。由于調諧器50是數字裝置，當電源VOP下降到足以保證數字電路工作的電平以下時，該調諧器將反常地或不規則地動作。
在總線通信的數字系統中，錯誤動作可由微處理器通過數據總線詢問而得到不正確響應或沒有響應而加以證實。可通過把實際發生響應與期望的響應相比較來檢測錯誤動作。該錯誤動作可產生于數字設備的故障或為饋電給該設備的電源的故障的結果。
供給調諧器50低電源電壓的特殊后果是不能回答微處理器的狀態請求，或以與以前發送的命令不一致的狀態響應該請求。
微處理器30的程序最好包括編碼，以檢驗調諧器50的正常工作并在調諧器工作中檢測到故障的情況下自動地轉換為保護或備用模式。不管故障的原因如何轉換為保護或備用狀態是適當的，因為調諧器或運轉電源的故障會導致電視設備娛樂價值降低或可能為零。
參見圖3的流程圖，根據入口點80的啟動操作，在方塊82，微處理器30用總線40上的適當輸出數據對調諧器50尋址，該數據被調諧器50所確認。調諧器50可將數據返回該處理器，其中包括表示調諧器50當前狀態的位。
在方塊84，如果有的話，微處理器30從總線輸入狀態信息。如果沒有狀態指示返回，微處理器30在判定框86轉移到方塊94并將調諧器50未能響應或不適當地響應的次數的計數遞增。同樣地，在塊88，來自調諧器的狀態響應與已知或標準的正確響應比較，如果狀態指出調諧器50的可能錯誤動作則轉移到出錯路徑。微處理器30相對預定最大出錯數檢驗遞增的出錯計數，若超過了則在塊96分支進入備用模式。在進入備用模式之前微處理器在方塊98設定狀態標記并通過改變輸出STBY的狀態進入備用模式，從而如上所述禁止水平振蕩器工作。
電視接收機保持在備用模式直到用戶輸入命令從輸入開關36或者通過遙控接收器38進入運轉模式。如果調諧器50正確工作，并輸出狀態指示，且該狀態是有效的，則清除標記指示并繼續數據總線上調諧器的周期性監視。當微處理器已自動轉換為備用模式之后再進入運轉模式時，標記位保持置位。如果調諧器50再次以無效狀答復狀態請求或未能答復，微處理器檢驗標記位是否已置位并立即返回到保護備用模式。
從運轉模式自動轉換為備用模式可根據圖4流程圖所示的時序，而不根據預定數量的丟失或不適當的狀態應答。盡管微處理器通常配備有數字時鐘，時序可由微處理器、或者耦合到微處理器時鐘的分離計數器監視，或由一個沖擊輸出監視經過的預定時間周期。
圖4流程圖示出了定義微處理器30程序執行過程中的嵌套循環的一系列步驟，該程序通過“開始”塊110進入循環。如果電視接收機處在備用模式，該程序在判定塊112轉移到判定塊114，并保持在一環路中直到用戶通過遙控接收器38或由開關輸入36將電視器轉換為運轉模式。當用戶初始從備用模式轉換為運轉模式時，在塊116以預定的且相當長的間隔對最大經過時間的計時器置位。這發生在微處理器30初始通過監視循環期間，不管是通過用戶輸入還是自動地啟動備用模式。該較長間隔可以為例如25秒。當微處理器輪詢正確工作的調諧器50和鎖相環(PLL)52時允許計時器遞減計數。在正確工作期間接著通過該環路時，即，在電視設備還未從備用模式轉換為運轉模式的情況下，在塊118以較短時間例如20秒間隔置位該計時器。
最大經過時間計時器定義其中允許電視接收機持續處于運轉模式而無需微處理器接收調諧器50及PLL52確認的新有效狀態的時間間隔。該最大經過時間在電視接收機首次置于運轉模式時較長，以使觸發變化穩定下來。
當電視接收機處于運轉模式時，不管是初始還是正常工作，在判定塊120微處理器在一循環中空置直到詢問間隔例如1.5秒已過，然后在塊122在雙向數據總線40上輸出調諧器50和PLL52的地址。如果收到了期望的確認，如判定塊124所示，該程序轉回到塊118，在塊118最大經過時間重新設置為20秒的較短間隔。假若PLL52和調諧器50保持工作，該程序則循環通過塊118、120、122和124。
如果供給調諧器50和PLL52的電源由于過電流狀態下降到最小值以下，例如在5伏數字電路中低于2.5伏，該調諧器和PLL不能以肯定響應，且該程序從塊124轉移到判定塊126。判定塊126測試最大時間以終止，并相應地轉回到塊120繼續每1.5秒輸出雙向總線40上的后續狀態詢問直到預置最大時間過去。如果預置最大時間的遞減計數期間對任何狀態詢問收到有效狀態，則計時器值重新設置為20秒。如果未收到有效狀態，經過預置最大時間(起始25秒或后來20秒)后，在塊128微處理器將電視設備轉換為備用模式，并在塊114開始一循環直到用戶將其從每用模式轉換為運轉模式。
發現特征是以便利方式設置過流保護，即利用電視設備中存在的備用/運轉模式切換裝置和數據通信路徑。多種變型是可能的。例如，可對微處理器編程以在變換為備用模式之前的預定個數詢問周期內允許來自調諧器的初始無效狀態指示，用作最大出錯計數的預定數依據以前是否已發生至備用模式的自動轉換而可為不同數目。
由于調諧器50與微處理器的雙向通信，其作為以所描述方式進行錯誤檢驗的主題是有益的。當供給它們的電壓下降或其它類型間隔故障發生時也可監視其它工作不正常的數字電路以檢測運轉電源中的過電流狀態。用來禁止轉動電源工作的其它特定裝置用來代替禁止水平振蕩器也是可行的。
圖5示出微處理器30和數字數據總線系統40與一個以上數字電路通信的發明布局。在圖2和5中的單元，同樣的標注功能相同或表示相同數目。在該系統中，微處理器具有附加編程，其除了進行故障檢測還可確定故障的可能原因，這一故障信息存儲在非易失存儲器34中，為維護技術員所用。在該故障診斷系統中，當檢測第一數字電路例如PLL52的故障時，微處理器輪詢第二數字電路54，該電路例如可以是數字化控制的音頻處理器、偏轉數控處理器或“畫中畫”數控處理器。如果來自該第二數字電路的響應是有效的，微計算機斷定故障是發生在被輪詢的第一數字電路中。由于運轉負載過電流狀態的結果而非數字電路的多重故障，未能響應對第二數字電路的輪詢被推斷為表示運轉電源出故障。
權利要求
1.一種設備包含耦合于電源(ST，U2，X2)的數字電路(50)，所述電源供電給包括所述數字電路的多個負載(20，38，50)，耦合于所述數字電路的數據總線(40)，通過所述數據總線可雙向地進行數據通信，其特征在于數字處理器(30)耦合到與所述數字電路通信的所述數據總線，并具有按照包括保護式工作模式的多種工作模式控制所述數字電路(50)和所述多個負載中的至少另一個(20)的裝置，所述數字處理器被編程以監視所述數據總線上的數據并驗證來自所述數字電路的數據，從而檢測故障狀態，同時假定所述保護工作模式依賴于所述故障狀態的檢測。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于數字電路是耦合于與數字處理器雙向通信的數據總線的調諧器(50)。
3.如權利要求2所述的設備，其特征在于可用數字處理器周期性地在數據總線上輪詢調諧器，并可通過傳輸數據總線上的狀態指示用調諧器答復輪詢，所述故障狀態依據調諧器正確響應輪詢的失敗而得以檢測。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述電源具有運轉電源(U2，X2)和備用電源(ST)，數字電路耦合到運轉電源，數字處理器耦合到備用電源。
5.如權利要求4所述的設備，其特征在于所述運轉電源一有故障，該故障狀態就由提供數據給數據總線的數字電路的故障檢測到。
6.如權利要求5所述的設備，其特征在于水平振蕩器(20)，耦合到所述水平振蕩器的水平輸出變壓器(X2)，以及響應數字處理器并被耦合以禁止所述水平振蕩器的開關裝置(Q2)，從而禁止運轉電源響應數字處理器。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于所述備用電源耦合到交流市電電源，進而耦合到數字處理器，并由所述水平輸出變壓器得到所述運轉電源。
8.如權利要求1所述的設備，其特征還在于由所述數字處理器以所述保護工作模式操作的開關裝置(Q2)，所述開關裝置可用于禁止將電源耦合到負載中的至少一個(50)。
9.如權利要求8所述的設備，其特征在于保護模式是備用模式，開關裝置被耦合用于禁止所述運轉電源，所述備用電源保持運行狀態。
10.如權利要求1所述的設備，其特征在于數字處理器可用于周期性地輪詢數字電路而數字電路可以運轉模式用表示數字電路當前狀態的數據答復輪詢，當數字電路沒能以期望的狀態響應輪詢時檢測出所述故障狀態。
11.如權利要求1所述的設備，其特征在于為數字處理器編程以存儲關于至少一個以前出現的故障狀態的數據。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于僅當關于至少一個以前出現的故障狀態的所述數據符合預定標準時可響應控制裝置(36)的手動操作使數字處理器從備用模式轉換為運轉模式。
13.一種設備包含耦合于電源(U2，X2)的至少兩個數字電路(50，54)，所述電源供電給包括所述數字電路的多個負載(20，50，54)，耦合于所述數字電路的數據總線(40)，通過所述數據總線可雙向地進行數據通信，其特征在于數字處理器(30)耦合到與所述數字電路通信的所述數據總線，并具有按照包括保護工作模式的多種工作模式控制所述數字電路(50)和所述多個負載中的至少另一個(20)的裝置，所述數字處理器被編程以順序與所述數字電路通信并監視所述數據總線上的數據以驗證來自各數字電路的數據以檢測故障狀態，同時當檢測故障時，與另一數字電路通信并驗證來自那里的響應，檢測到的所述數字電路中的第一個的故障被存儲在存儲器(34)中以識別出故障的數字電路，以及根據另一數字電路的故障檢測，所述數字處理器被編程以將所述電源識別為已出故障并將這種故障標識存儲在所述存儲器中，已存儲所述故障標識則采取所述保護工作模式。
全文摘要
電視接收機包括備用電源和運轉模式電源。耦合于備用電源的微處理器控制運轉模式與備用模式之間的轉換。該轉換通常響應開關輸入或遙控器信號而進行。微處理器通過雙向數據總線與數字電路進行數字通信。對微處理器編程以周期輪詢數字電路并為所期望的對輪詢的響應監視數字總線上的數據。當數字電路未能響應輪詢或由于數字電路沒有足夠的運轉電源供給而出現特性不佳的響應時，微處理器自動轉換為備用模式并禁止運轉電源。按命令微處理器切換回到運轉模式，除非存儲器中數據表明檢測故障后至備用模式的新近或重復的自動變化。
文檔編號H04B1/16GK1066353SQ9210322
公開日1992年11月18日 申請日期1992年4月30日 優先權日1991年5月2日
發明者陳秀明, 胡春成 申請人:湯姆森消費電子(法國)有限公司