JPH0248720A

JPH0248720A - ワンチップマイクロコンピュータ

Info

Publication number: JPH0248720A
Application number: JP63200558A
Authority: JP
Inventors: Toru Watanabe; 徹渡辺
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1988-08-10
Publication date: 1990-02-19
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JP2735838B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、ワンチップマイクロコンピュータ及びその動
作制御方法に関し、特に電圧低下検出回路を内蔵するワ
ンチップマイクロコンピュータに関する。

（ロ）従来の技術通常、ワンチップマイクロコンピュータは、電源電圧が
最小動作電圧以下に低下すると動作が不定となり、ワン
チップマイクロコンピュータの外部端子に接続きれる被
制御機器等の動作が不確定となるため非常に危険な状態
となることが考えられる。そこで、電源電圧が最小動作
電圧よりやや高い電圧に低下したことを外部の検出回路
によって検出し、外部から強制的にリセットをかける方
法が採用されている。また、ワンチップマイクロコンピ
ュータによっては、電源電圧の検出回路を内蔵し、電源
電圧が低下した際には自分自身でリセットをかけるもの
もある。

（ハ）発明が解決しようとする課題電源電圧の検出回路を内蔵するワンチップマイクロコン
ピュータに於いて、電源電圧を商用電源から得ている場
合には、停電等によって電源電圧が急激に低下するため
、検出回路の検出出力で内部をリセットすることは有効
であるが、停電時のバックアップ１源を有する場合、あ
るいは、電源に電池を使用するものに於いては、電源電
圧は緩やかに低下するため、電源電圧の低下をプログラ
ムによって検出し、ワンチップマイクロコンピュータの
動作速度を低下して消費電力の減少を図ったり、あるい
は、ホールトモードにして動作を停止したりする要求が
あり、内部リセットをかけることは必ずしも必要ではな
い。

よって、上述した用途に応じて各種のワンチップマイク
ロコンピュータを用意しなければならず不経済であった
。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、上述した点に鑑みて創作されたものであり、
電圧検出回路の検出出力によってセットされ、所定命令
の実行によりリセットされ、その状態を内部データバス
に取り込むことの可能なフラグと、内部回路を初期状態
に設定する信号径路中に設けられたゲート回路と、前記
電圧検出回路の検出出力を前記ゲート回路に印加するか
前記フラグに印加するかを選択する選択手段を備えるこ
と、及び、前記電圧検出回路に異なる基準電圧を切換え
印加する基準電圧発生回路と、内部データバスに接続さ
れ前記異なる基準電圧を選択するデータを保持するレジ
スタと、前記基準電圧の切換えに前記レジスタの出力信
号を使用するか、あるいは、固定的に基準電圧を設定す
るかを選択する検出電圧選択手段とを備えること、更に
は、前記電圧検出回路の電源のオン及びオフを行うスイ
ッチ回路と、内部データバスに接続され、前記スイッチ
回路を制御する動作制御レジスタとを備えることにより
、各種用途に応じられるワンチップマイクロコンピュー
タを得ることを目的とする。

（ホ）作用電源電圧の低下を検出したときに内部回路をリセットす
る仕様には、切換手段によって電圧検出回路の検出出力
をゲート回路に接続し、プログラムによって電源電圧の
低下を検出する仕様には、切換手段によって電圧検出回
路の検出出力をフラグに接続することにより、機能が選
択できる。また、検出電圧選択手段により、電圧検出回
路の検出電圧を固定的に複数選択することができると共
にプログラムによって検出電圧を設定できるようにする
ことで、電圧の低下が段階的に判別でき、その電圧に応
じた処理を行えるようになる。更に、電圧の低下を検出
したときにスイッチ回路を開くことで電圧検出回路に流
れる電流を遮断し、消費電流を減少することも可能とな
る。

（へ）実施例第１図は本発明の実施例を示すブロック図であり、ワン
チップマイクロコンピュータの一部回路を示すものであ
る。（１〉は電圧検出回路、（２）は基準電圧発生回路
、（３）はスイッチ回路であり、電圧検出回路（１）は
、スイッチ回路（３）のＭＯＳトランジスタ（４）を介
して電源電圧ＶＤＤが印加される抵抗Ｒ５及びＲ２と、
該抵抗Ｒ０とＲ８で分割された電圧が一端子に印加され
、子端子に基準電圧Ｖｒｅｆが印加されたコンパレータ
（５）とから構成され、フンパレータ（５）の出力、即
ち、検出出力が切換手段（６）に出力されている。基準
電圧発生回路（２）は、異なる２つの基準電圧Ｖｒｅｆ
　、とＶｒｅｆ　、を発生するものであり、電源電圧Ｖ
Ｄ＋＋と接地間に直列接続されるデプレッション型のＭ
ＯＳトランジスタ（７）、エンハンスメント型のＭＯＳ
トランジスタ（８）（９）の直列回路と、デプレッショ
ン型のＭＯＳトランジスタ（１０）とエンハンスメント
型のＭＯＳトランジスタ（１１）の直列回路と、直列回
路によって発生させられる基準電圧Ｖｒｅｆ　、とＶｒ
ｅｆ　、を選択出力するＭＯＳトランジスタ（１２）（
１３）とから構成きれている。基準電圧Ｖｒｅｆ　、は
、ＭＯＳ）−ランジスタ（８）（９）のスレッショルド
電圧の和によって決定され、基準電圧Ｖｒｅｆ　、はＭ
Ｏ８Ｉ−ランジスタ（１１）のスレッショルド電圧によ
って決定きれる。Ｖｒｅｆ＋＞Ｖｒｅｆ、であり、基準
電圧Ｖｒｅｆ　、がＭＯＳトランジスタ（１２）で選択
されてコンパレータ（５）に印加されると検出電圧は４
ｖに設定され、基準電圧Ｖｒｅｆ。

がＭＯＳトランジスタ（１３）で選択きれてコンパレー
タ（５）に印加されると検出電圧は３ｖに設定されるよ
う設計されている。ＭＯＳトランジスタ（１２）（１３
）のゲートは、各々検出電圧選択手段（１４）（１５）
に接続される。スイッチ回路（３）を構成するＭＯＳト
ランジスタ（４）（１６）（１７）は、電圧検出回路（
１）及び基準電圧発生回路（２）への電源電圧ｖ０の印
加を制御するものであ６る。

（１８）は、ワンチップマイクロコンピュータ内のデー
タ転送を行うデータバスであり、データバス（１８）に
は、フラグ（１９）及びレジスタ（２０）が接続される
。フラグ（１９）は、Ｒ−Ｓフリップフロップで構成さ
れ、セット人力Ｓには、電圧検出回路（１）の検出出力
が印加芒れ、リセット入力Ｒには、所定のリセット命令
が実行されたときに命令を解読するインストラクション
デコーダ（２１）から出力される制御信号ＲＰＤＦが印
加きれる。レジスタ（２０）は、基準電圧Ｖｒｅｆ　、
とＶｒｅｆ　、を選択するレジスタを構成するラッチ回
路（２２）（２３）と、電圧検出回路（１）及び基準電
圧発生回路（２）への電源電圧印加を指示する動作制御
レジスタとなるラッチ回路（２４）とから構成される。

ラッチ回路（２２）　（２３）の各出力Ｑは、検出電圧
選択手段（１４＞（１５）の切換端子すに各々延在され
、ラッチ回路（２４）の出力Ｑは、電圧検出回路（１）
及び基準電圧発生回路（２）の電源を制御するＭＯＳト
ランジスタ（４）（１６）（１７）のゲートに各々接続
される。検出電圧選択手段（１４）（１５）は、各々、
電源電圧ＶＤＤに接続された端子ａと、ラッチ回路（２
２）と（２３）の出力に接続された端子すと、接地され
た端子Ｃとを備えており、基準電圧発生回路（２）のＭ
ＯＳトランジスタ（１２）と（１３）のゲートに印加す
る電圧を端子ａ、ｂ、ｃの中から選択する。この切換え
は、マイクロコンピュータを製造する工程中の、配線を
行うためのマスクを変更することによって行われる。即
ち、半導体チップ上において配線を切換えるのである。

検出電圧選択手段（１４）ではａ、検出電圧選択手段（
１５）ではＣに切換えると基準電圧Ｖｒｅｆ　、が選択
されて、電圧検出回路（１）の検出電圧が４Ｖに設定さ
れる。検出電圧選択手段（１４）でＣ１検出電圧選択手
段（１５）でａが選択されると基準電圧Ｖｒｅｆ　、が
選択されて、電圧検出回路（１）の検出電圧が３■に設
定される。また、検出電圧選択手段（１４）と（１５）
で共にｂが選択されると、レジスタ（２０）の内容に基
いて検出電圧が選択される。即ち、ラッチ回路（２２）
に“１”、ラッチ回路（２３）に“０”が保持されれば
、検出電圧が４ｖに設定でき、逆に、ラッチ回路（２２
）に′０”、ラッチ回路（２３）に“１′′が保持され
れば、検出電圧が３ｖに設定できる。

また、切換手段（６）も検出電圧選択手段（１４）（１
５）と同様にマスクによって配線を端子ａに接続するか
否かが選択されるものであり、端子ａは、ワンチップマ
イクロコンピュータの内部回路をリセットするリセット
信号ＲＥＳと共にＯＲゲート（２５）の入力に接続され
る。ＯＲゲート（２５）の出力は、パルス幅伸長回路（
２６）に印加され十分な長さに伸長されたパルスがワン
チップマイクロコンピュータの各内部回路に供給される
。従って、切換手段（６）で端子ａとの接続をしなけれ
ば、電圧検出回路（１）の検出出力によりフラグ（１９
）がセットされ、プログラムによる判定が可能となるが
、切換手段（６）で端子ａとの接続を行えば、電圧検出
回路（１）の検出出力によりワンチップマイクロコンピ
ュータがリセットされることになる。

（２７）は、ワンチップマイクロコンピュータの動作を
制御するシステムクロックを、発振回路（２８）の出力
を分周する分周回路（２９〉の出力に基いて発生するク
ロックジェネレータであり、クロックジェネレータ（２
７）は、動作速度の切換えを行う命令の実行時に出力さ
れる制御信号Ｆ／Ｓによって制御され、システムクロッ
クの周波数を変える。

第１図に示された実施例によれば、電源電圧が低下した
ことを検出した場合に、これをプログラムによって判別
することができるようにするか、あるいは、ワンチップ
マイクロコンピュータをリセットするかを切換手段（６
）のマスク切換えによって選択することができる。更に
、電圧検出回路（１）の検出電圧をプログラムによって
選択できるか、あるいは、固定的に選択するかを検出電
圧選択手段（１４）（１５）のマスク切換えによって選
択することができる。

次に、第１図に示された実施例において、切換手段（６
）は端子ａとの接続を断ち、検出電圧選択手段（１４）
（１５）は共に端子すを選択接続している場合について
のワンチップマイクロコンピュータの動作例を第２図に
示す。

第２図は、電圧検出に係わるプログラムフローである。

先ず、ワンチップマイクロコンピュータの入力端子の１
つに、商用電源あるいは商用電源を整流して得た電圧を
印加しておき、（イ）において、この入力端子の信号レ
ベルを定期的に判定することによって、停電が発生した
か否かを検出する。停電が検出されなければ通常のプロ
グラム処理（ロ）を行い、停電が検出されると、（ハ）
に於いて、レジスタ（２０）への転送命令を実行し、ラ
ッチ回路（２２）に“１”、ラッチ回路（２３）に“Ｏ
”を保持させ、基準電圧Ｖｒｅｆ　、を選択し、電圧検
出回路（１）の検出電圧を４ｖに設定する。そして、（
ニ）に於いて、フラグ（１９）の判定命令を実行して、
フラグ（１９）がセットされたか否か、即ち、電源電圧
ＶＤＤが４ｖに低下したか否かを判定する０通常、ワン
チップマイクロコンピュータの電源電圧ＶＤＤは、商用
電源を整流しコンデンサにより平滑して作成したもの、
あるいは、バックアップ電源を備えたものであるため、
停電直後に電源電圧■ｔ１つが低下することはなく、４
Ｖ程度に低下するまでは通常と同じ動作を行うことがで
きる。従って、（ニ）に於いて、電圧低下が検出できな
かったときには、（ロ）の通常プログラムを実行する。

４ｖの電圧低下が検出されたときは、（＊）に於いて、
システムクロックの周波数を低下する命令を実行し、（
ニ）に於いて、レジスタ（２０）への転送命令を実行す
る。これにより、制御信号Ｆ／Ｓがクロックジェネレー
タ（２７）から出力されるシステムクロックの周波数を
低下させ、ワンチップマイクロコンピュータの動作速度
を遅くする。また、レジスタ（２０）のラッチ回路（２
２）には“０”、ラッチ回路（２３）には“１”が保持
され、基準電圧Ｖｒｅｆ　、が選択され、電圧検出回路
（１）の検出電圧が３Ｖに設定される。そして、（ト）
に於いて、フラグ（１９）の判定命令を実行して、電源
電圧ｖ０が３ｖに低下したか否かを判別する。電源電圧
ｖ０の低下が検出されなかったときは、必要最小限のプ
ログラムくチ）のみを実行して（ト）の判定命令を繰り
返えす。

これにより、ワンチップマイクロコンピュータの消費電
力が減少し、３〜４ｖ程度の電源電圧が更に低下するの
を遅らせることができる。また、（ト）に於いて、電源
電圧ｖ、１１．ｌ、が３ｖになったことが検出されると
、（す）に於いて、レジスタ（２０）への転送命令を実
行し、ラッチ回路（２４）に“Ｏ″を保持させる。これ
により、ＭＯＳトランジスタ（４）（１６）及び（１７
〉が才）し、電圧検出回路（１）及び基準電圧発生回路
（２）への電源供給が遮断され、消費電力の減少が図ら
れる。更に、（ス）に於いて、ホールト命令が実行され
ると、制御信号ＣＬＫＳＴＯＰがインストラクションデ
コーダ（２１）から出力され、発振回路（２８）の発振
動作が停止される。

これにより、ワンチップマイクロコンピュータは、動作
を止めてホールト状態となり、電力消費が大幅に削減さ
れる。よって、電源電圧ＶＤＤは、ワンチップマイクロ
フンピユータ内部のメモリのデータ保持のみの電源とし
て使われることになり、バックアップ電源の寿命の延長
が図られる。

第２図に示される如く、ワンチップマイクロコンピュー
タを制御することで、停電直後であっても電源電圧ｖ０
が所定の値に低下するまでは、その電源電圧ＶＤＤに応
じた速度で動作するので効率よくワンチップマイクロコ
ンピュータの動作を制御することができる。

（ト）発明の効果本発明によれば、ワンチップマイクロコンピュータに内
蔵された電圧検出回路が利用目的に合わせて、配線のマ
スクによって切換えられ、また、検出電圧も固定とする
かプログラムによって設定するかがマスクによって切換
えられるので、多機種のワンチップマイクロコンピュー
タを簡単に製造できる利点がある。更に、電源電圧の低
下検出をプログラムによって判定し、検出電圧をプログ
ラムによって設定することにより、効率よくワンチップ
マイクロコンピュータを制御することが可能となる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図に示されたワンチップマイクロコンピュータを制御
するプログラムフロー図である。（１）・・・電圧検出回路、　（２）・・・基準電圧発
生回路、　（３）・・・スイッチ回路、　（６）・・・
切換手段、（１８）・・・データバス、　（１９）・・
・フラグ、　（２ｏ）用レジスタ、　（１４）（１５）
・・・検出電圧選択手段、　（２５）・・・ＯＲゲート
、　（２６）・・・パルス幅伸長回路、　（２７）・・
・クロックジェネレータ、　（２８）・・・発振回路、
（２９）・・・分周回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電源電圧が所定電圧以下になったことを検出する
電圧低下検出回路を備えたワンチップマイクロコンピュ
ータに於いて、前記電圧低下検出回路の検出出力によっ
てセットされ所定命令の実行によりリセットされ、その
状態を内部データバスに取り込むことの可能なフラグと
、内部回路を初期状態に設定する信号径路中に設けられ
たゲート回路と、前記電圧低下検出回路の検出出力を前
記ゲート回路に印加するか前記フラグに印加するかを選
択する選択手段とを備え、電源電圧の低下により内部リ
セットを行う機能と電源電圧の低下をプラグラムで検出
する機能を選択可能としたことを特徴とするワンチップ
マイクロコンピュータ。
（２）請求項第１項記載のワンチップマイクロコンピュ
ータに於いて、前記電圧低下検出回路に異なる基準電圧
を切換印加する基準電圧発生回路と、前記内部データバ
スに接続され前記異なる基準電圧を選択するデータを保
持するレジスタと、前記基準電圧発生回路の基準電圧の
切換えに、前記レジスタの出力信号を使用するか、ある
いは、固定的に基準電圧を設定する検出電圧選択手段と
を設けたことを特徴とするワンチップマイクロコンピュ
ータ。
（３）請求項第１項記載のワンチップマイクロコンピュ
ータに於いて、前記電圧低下検出回路及び基準電圧発生
回路の電源のオン及びオフを行うスイッチ回路と、前記
内部データバスに接続され前記スイッチ回路を制御する
動作制御レジスタとを設けたことを特徴とするワンチッ
プマイクロコンピュータ。
（４）請求項第２項記載のワンチップマイクロコンピュ
ータは、内部回路の動作を司どるシステムクロックの周
波数を制御する機能と所定命令の実行時あるいは外部か
ら所定信号が印加されたとき、前記システムクロックの
発生を停止させるホールト又はホールド機能を更に有し
、停電発生時前記レジスタに所定値を設定し、該所定値
によって選択された電圧を前記電圧低下検出回路が検出
したことを前記フラグによって判別した後、前記システ
ムクロックの周波数を低下させると共に前記レジスタに
よって前記選択された電圧より低い電圧を設定し、該低
い電圧が検出されたとき、前記ホールト又はホールド機
能を動作させることを特徴とするマイクロコンピュータ
の動作制御方法。