Многоканальная система сбора данных Советский патент 1985 года по МПК G06F13/22 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и технике регистрации рентгс-Новского излучения, когда данные поступают одновременно по большому числу каналов в виде импульсов.. Цель изобретения - повьппеиие пропускной способности за счет предотвращения искажения информации при повьпиенных скоростях счета входных сигналов, что позволяет увеличить количество каналов и частоту входных сигналов за счет незначительного усложнения системы. На фиг. 1 дана функциональная схема-предлагаемой многоканальной системы сбора данных; на фиг. 2 временная диаграмма ее работы. Многоканальная система сбора данных содерясит и входных счетчиков 1 по числу каналов п , счетные входы ко.торых соединены с входами данных системы, а выходы - с S-входами три геров 2 переполнения второй группы каждого канала. Выходы триггеров 2 соединены с первыми входамиэлементов И 3 второй группы каждого канала выходы которых соединены с S-входами триггеров Д переполнения первой груп пы каждого канала. Выходы триггеров 4 соединены с первыми входами элементов И 5 первой группы катадого канала. Элемент ИЛИ 6 имеет количество входов по числу п каналов, каждый из этих входов соединен с выходом элемента И 5 каткдого канала соответственно. Выход генератора 7 импульсов сое динен с управляющим входом коммутато ра 8, выполненного, например, в виде счетчика 9 импульсов и дешифратора ВЫХОДЫ которого (.по числу каналов) соединены с одноименными выходами коммутатора 8. Каждый .из выходов ком мутатора 8 соединен соответственно с. вторым входом элемента И 5 каждого канала, входами элемента НЕ 11 каждого канала и входами разрешения три геров 2 и А переполнения каждого канала, выход элемента НЕ соединен с вторым входом элемента И 3 -каждого канала. Адресный вход блока 12 оперативной памяти соединен с выходом счетчика 9 коммутатора 8. Устройство содерзгит также счетчик 13 данных, входы и выходы которого соединены с входом данных блока 12, и два злемента 14 и 15 задержки, соединенные последовательно, причем вход элемента 14 соодинеи с выходом элемента 6, с входом разрешения счетчика 9, с входом чтения блока 12 и входом записи счетчика 13, выход элемента 14 соединен со счетным входом счетчика 13 и входом элемента 15, выход которого соединен с входами записи блока 12 и чтения счетчика 13 и счетными входами триггеров 4 и 2 каждого канала. Выход таймера 16 соединен с входами разрешения счетчиков.1 каждого канала. Цепи установки в исходное (нулевое) состояние счетч1гков 1, триггеров 2 и 4 и цепь запуска таймера 16 на фиг. 1 не показаны. На фиг. 2 дана временная диаграмма работы, где представлены сигналы 17 на выходе генератора 7 сигналы 18 опроса i-ro канала на выходе коммутатора 8, сигналы 19 опроса (i+1)-ro канала на выходе коммутатора В, сигналы 20 опроса (i+2)-ro канала на выходе коммутатора 8, произвольный цикл 21 опроса, в котором переполнения в счетчиках 1 i-ro, .(i+1)-ro и (i+2)-ro каналов не произошло, сигнал -22 на выходе треггера 2 i-ro канала, сигнал 23 на выходе триггера 4 i-ro канала, сигнал 24 на выходе элемента ИЛИ 6, сигнал 25 на выходе элемента 14, сигнал 26 на выходе элемента 15, сигнал 27 на выходе элемента НЕ 11 i-ro канала, произвольный цикл 28 опроса, в котором в момент прихода сигнала 18 опроса i-ro канала на выходе триггера .4 установлен единичный потенциал, т.е. переполнение счетчика 1 i-ro канала произошло до прихода опроса данного канала, произвольный цикл 29 опроса, в котором во время действия сигнала 18 опроса i-ro канала появляется сигналпереполнения счетчика 1 i-ro. канала, цикл 30 опроса, следующий за 29 опроса. Система работает следующим образом. -В исходном состоянии все счетчики 1, все триггеры 2 и 4 и все ячейки блока 12 установлены в начальное (нулевое) состояние. На выходах всех элементов 5 и, следовательно, на выходе элемента 6 также фиксируется нулевое состояние, которое разре- шает счет импульсов счетчиком 9 коммутатора 8. В схеме непрерывно происходят два независимых и несинхронизированных процесса: счет импульсов

генератора 7 счетчиком 9 коммутатора 8 и счет входных импульсов системы, поданных на счетные входы счетчиков 1 после подачи разрешающего сигнала от таймера 16 на их управлющие входы.

Интенсивность сигналов на входе i-ro счетчика 1 системы f может быть различной и колеблется от ..очень низкой (0,1 с ) до очень высокойопределяемой быстродействием входных каскадов счетчиков 1 (10 -10 с ). Счетчики 1 выполнены, на пример, в виде К-разрядных двоичных счё гчиков импульсов. Через время Т, равное

(1),

Щ

где fgj( - частота сигналов на входе

1- го счетчика 1; К - число разрядов сметчиков 1 на выходе счетчика 1 i-ro канала появляется сигнал переноса, который устанавлитэает триггер 2 в единичное состояние. Сигнал логической единицы поступает на первый вход элемента 3. Независимо от процесса счета входных сигналов в счетчиках 1 происходит счет цмпульсов генератора 7 счетчиком 9. Счет происходит циклически от произвольного состояния до максимального, далее возвращается в нулевое состояние и т.д. Сигналы с разрядных выходов счетчика 9 поступают на вход дешифратора 10 и адресный вход блока 12. В дешифраторе 10, имещем п выходов по числу каналов системы, периодически на каждом выходе появляется сигнал опроса данного канала, длительность которого определяется периодом следования сигналов 17 (фиг. 2) генератора 7 Тг, а период следования этих импульсов Т на каждом выходе дешифратора 10 равняется (при отсутствии переполнения во всех каналах)

vз

(2)

где Т г - период следования сигналов

генератора 7;

р - разрядность счетчика 9.

Обычно

p login,(3)

где п число каналов многокан&льной

системы сбора данных. Эти сигналы 18, 19 и 20 опроса поступают на вторые входы элементов 5 и входы элементов 11 i-ro, (i+1)-ro.

(i+2)-ro каналов соответственно. Если в произвольном цикле 21 на первых входах всех элементов 3 присутствует нулевой потенциал, то, следовательно, и ид их выходах будет нулевой потенциал. Триггеры 4 также находятся в нулевом состоянии и, следовательно, на первом входе элементов р на выходах этих элементов, соединеных со входами элемента 6, формируется нулевой потенциал. Следовательно, на выходе элемента 6 присутствует нулевой потенциал KOTopbrfi разрешает счет и{-1пульсов генератора 7 счетчиком 9.

Если в i-M канале сигнал опроса имеет нулевой уровень (т..е. канал не опрашивается), то на выходе элемента 1 1 i-ro канала в этом время присутствует единичный потенциал, который поступает на второй вход элемен та 3, открывая его, и если.в этЬт момент на выходе триггера 2 появляется единичный потенциал 22, то он проходит на выход элемента 3, устанавливая триггер 4 также в единичное состояние 23. Если же в момент опроса данного канала триггер 2 устанавливается в единичное сосгояние, то установка триггера 4 в единичное состояние происходит только тогда, когда опрос данного канала заканчивается.

Если к моменту опроса i-ro канала коммутатором 8, т.е. к моменту подачи разрешающего потенциала на второй вход элемента 5, на выходе триггера 4 и, следовательно, на персом входе элемента 5 был единичный потенциал, свидетельствующий о наличии пер полнения в данном канале, на выходе этого элемента, а следовательно, на соответствующем входе элемента 6 и на его .выходе .появляется единичный потенциал. Этот сигнал поступает на вход разрешения счетчика 9, запрещая счет сигналов генератора 7. Этот же сигнал 24 поступает на вход чтения блока 12. при этом на адресном входе блока 12 от счетчика 9 устанавливается код адреса 1-канала, т.е. канала, в KOTof OM происходит переполнение. По этому сигналу на информационный выход блока 12 считывается содержимое соответствующей ячейки памяти. Сигнал 24 с выхода элемента 6 поступает также на вход записи счетчика t3, н содержимое шины данных , .51 записьгоается в этот счетчик. Сигнал 2 с выхода элемента 6 запускает элемент. 14. Через время задержки , определяемое процессом чтения блока 12 и запи-сыо информации в счетчик 13, появляется сигнал 25 на выходе элемента 14 и поступает на .счет ный вход счетчика 13, который добавляет единицу к своему содержимому. Одновременно аапускается элемент 15, время задержки которого определяется быстродействием переписи информации из счетчика 13 в блок 12. Сигнал 26 с выхода элемента 15 поступает на вход чтения счетчика 13, обеспечивая считывание содержимого этого регистра на шину данных.и на вход записи блока 12 и запись по тому же адресу новой информации. Таким образом, блок 12 и счетчик 13 пред ставляют собой инкрементный канал многоканальной системы сбора данных. Этот же сигнал 26 с выхода элемента 15 подается на счетные входы триг геров 2 и 4. Однако по входам разрещепия открыты только триггер 4 и триггер 2 i-ro канала, т.е. того капала, в котором произошло переполнение. Таким образом, триггеры 2 и 4 i-ro канала устанавливаются в нулевое состояние. Остальные тригг еры 2 -И 4 остаются в прежнем состоянии. Сброс триггера 4 и триггера 2 i-ro. - канала устанавливает на .выходе элемента И 5 i-ro канала нулевой потенциал и, следовательно, на соответствующем входе элемента 6 и на его выходе также будет нулевой потенциал, который разрешает счет импульсов генератора 7 счетчиком 9, Аналогичный процесс происходит при опросе любо1о канала. Временные диаграммы работы показаны на фиг. 2 в произвольном цикле 28. На фиг. 2 в циклах 29 и 30 показаны временные диаграммы ра боты системы в случае совпадения по времени, опроса i-ro канала и момента установки триггера 2 в единичное состояние. В этом случае в цикле 29 перепись информации из триггера 2 i-ro канала в триггер 4 запреще на сигналом,-поступающим с выхода элемента 11 на второй вход элемента 3. Перепись происходит после опроса i-ro канала. Извлечение инфор мации по этому адресу из блока 12, прибавление к ней единицы и запись новой информации в блок 8 12 происходят в следующем цикле 30 опроса. В счетчике 9 код канала, в котором произошло переполнение, установлен не в течение времени Тг, а в течение времени Топр , определяемого соотношением ТОПР t;+r,Tr, (-4) где f - время -задержки элемента 14; время задержки элемента 15. Разрядность счетчиков 1 в каждом канале выбрана из условия 2Ti/LTonp-n, (5) Чтобы за максимальное время опроса всех остальных каналов (т.е. если даже во всех каналах в данном цикле опроса произошло переполнепие) счетчик 1 i-ro канала не смог переполниться- дважды. Информация, накопленная в блоке 12, о распределении числа переполнений по каждому каналу (каждый бит информации блока 12 соответствует количе -ству импульсов, равному 2 , где К-.разрядность счетчика 1, поступаю1ЦИХ на вход данного канала за время экспозиции таймера 16) может быть использована внешним потребителем как в процессе накопления импульсов, так и после накопления импульсов, за исключением моментов чтения I и записи информации в блок 12. Введение в каждом канале дополнительного триггера, дополнительного элемента И и элемента НЕ полностью исключает вероятность записи в блок 12 информации по двум соседним каналам одновременно, если переполнение происходит в момент смены кода на счетчике 9. Для этой же цели введен запрет счета импульсов генератора 7 . счетчиком 9 на то время, в течение которого в каком-либо канале имеется переполнение. Запрет длится в течение времени , определяемого формулой (4), за счет введения эле- , ментов 14 и 15 задержки. В течение этого времени информация р соответствующей ячейке блока 12 увеличивается на единицу. Отсутствие этих элементов вызывает просачивание информации в ()-й канал, что особенно оказывается при больших скоростях следования входных сигналов многоканальной системы сбора данных (1-10 МГц) и большой частоте опроса (1 МГц) , так как вероятность совпадения при этом увеличивается.

71159028

В известной системе ошибка считы- зафикснровагного в канале) лже при вания информации превышает допусти- частоте следования входных импульсов му10 (0,5% от максимального числа, 1-5 кГц и частоте опроса 500 кГц.

. МНОТХЖАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ, содержащая группу из и входных счетчиков, первую группу изи триггеров переполнения, первую группу из «м элементов И, таймер, элемент ИЛИ, генератор импульсов, коммутатор, включающий счетчик импульсов и дешифратор, блок оперативной памяти и счетчик данных, информационный вход и выход которого соединены с входом-выходом данных системы, вход разрешения и счетный вход -го входного счетчика группы () подключены соответственно к выходу таймера н 1-му входу данных системы первый вход и выход i-ro элемента И йервой группы соединены соответственно с выходом -го триггера переполнения первой группы и 1-м входом элемента ИЛИ, счетчный вход и выход счетчика импульсов подключены соответственно к выходу генератора импульсов и адресному входу блока оперативной памяти, информационный вход которого соединен с входом-выходом данных cиcтe в l, вход дешифратора подключен к выходу счетчика импульсов, а {-и выход дешифратора соединен с вторым входом 1 -го элемента И первой группы и входом разрешения t-го триггера переполнения первой группы, о т л ичающаяся тем, что, с целью увеличения пропускной способности, она содержит вторую группу из п триггеров пе,реполнения, вторую группу из нэлемейтов И, группу из и элементов НЕ, первый и второй элементы задержки, причем выход элемента ШШ подключен к входу разрешения счетчика импульсов, входу чтения блока оперативной памяти, входу записи счетШ чика данных и входу первого элемента задержки, выход которого соединен со счетным входом счетчика данных и вхоДом второго элемента задержки, выход которого подключен к входу . Г записи блока оперативной памяти вхо- ду чтения счетчика данных и синхровходам триггеров переполнения .первой и второй групп, вход установки, вход Сл разрешения и выход 1-го триггера переполнения второй группы со едиНены соответственно с выходом 1-го входно го счетчика группы, f -м выходом деши-1 | фратора и первым входом i-ro элемен- ЮО та И второй группы, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу/.-го .элемента НЕ группы и входу установки -го триггера переполнения первой группы, а вход 1-го элемента НЕ группы соединен с -м выходом дешифратора.