Устройство для сопряжения источника информации с эвм Советский патент 1986 года по МПК G06F13/10 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовайо при построении системы связи электронной вычислительной машины (ЭВМ) с удаленньп-ш источниками информации.

Целью изобретения является расширение области применения.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устрой- ства; на фиг.2 - функциональная схема счетчика; на фиг.З - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит блок 1 связи с ЭВМ и блок 2 связи с источником информации, соединенные двухпроводной линией 3 связи, содержащей первый 4 и второй 5 провода. Блок 1 связи с ЭВМ содержит усилитель 6 (неинвертирующий логический элемент с вы- ходом типа открытый коллектор), передающий оптрон 7, приемньм опт- рон 8, первый 9 и второй 10 токоза- дающие резисторы. Блок 2 связи с источником информации содержит усили- тель 11 (неинвертирующий логический элемент с выходом типа открытый коллектор), передающий оптрон 12, приемньй оптрон 13, элемент 14 задержки и токозадающий резистор 15, а также счетчик 16, формирователь 17 импульса и элемент ИЛИ 18, источник 19 положительного питания, шину 20 нулевого потенциала, источники положительного 21 и отрицательного 22 питания устройства, вход 23 опроса и выход 24 устройства, iim- ну 25 положительного питания блока 2 шину 26 нулевого потенциала блока 2, счетный вход 27 счетчика 16, входы 2 устройства, управлякж1ий вход 29 счетчика 16, выходы 30 счетчика 16.

Счетчик 16 (фиг.2) содержит D- триггеры 31, элементы И 32 и элементы НЕ 33.

На эпюре 34 (фиг.З) показан сигнал S на выходе фop шpoвaтeля 17. На эпюрах 35-39 показан ток i в линии 3 при различных начальных числах в счетчике 16. Эпюра 35 соответствует начальному числу, равному нулю,эпюра 36 - единице, эпюра 37 - двум, эпюра 38 - трем, эпюра 39 - пятнадцати.

Счетчик 16 может работать в двух режимах. При наличии на управляющем входе 29 логического нуля () счет чик работает в режиме %ычитания еди

)

0 5 о

5

5

0

5

0

ниц из старого содержимого при поступлении положительных фронтов сигнала на счетный вход 27. -Например, если в счетчике 16 первоначально хранилось число 7, то по положитель- , ному фронту первого счетного импуЛьса произойдет вычитание единицы и в счетчике будет храниться число 6, затем, при поступлении последующих фронтов 5, 4 и т.д. При счетчик закрыт по входам 28, т.е. его состояние не зависит от состояния этих входов.1

При наличии на управляющем входе 29 логической единицы (S 1) счетчик открывается по входам 28 и транслирует сигналы с этих входов на выходы 30. В этом режиме сигнал С на входе 27 не влияет на состояние счетчика.

В примере реализации счетчика 16 (фиг.2) указанные режимы реализуются элементами И 32. При элементы И 32 закрыты и цепь последовательно Е:ключенных триггеров 31 работает как вычитающий счетчик. При S 1 элементы И 32 открываются и принудительно устанавливают по входам S или R соответствукяцие триггеры 31 . Входы R и S в стандартном D-тригге- ре имеют более высокий приоритет,чем вход С„ Поэтому вход 27 счетчика и межразрядные цепи переноса оказываются заблокированными и счетчик вьтол- няет функции проводов, соединяющих входы 28 с выходами 30. В момент перехода сигнала S из единичного в нулевое состояние элементы И 32 за- крываются и счетчик запоминает транслируемое в данный момент число.

Формирователь 17 вьфабатывает на выходе S отрицательньй (по логическому значению) импульс при поступ- лен:к1И на его вход положительного фронта сигнала с выхода элемента 14 задержки. Длительность отрицательного импульса S на выходе формирователя 17 выбирается большей, чем длительность одного сеанса связи ЭВМ с источником информации (в расчете на наихудший случай).

Элемент 14 задержки предотвращает возможные гонки при с овпадаюш 1х или близких по времени процессах смены режима работы счетчика 16 и поступлении положительного импульса на счетньй вход 27. Благодаря зтому э.пе- менту первый (в сеансе связи) поло3

жительньй фронт сигнала на входе 27 воздействует на счетчик 16 и при S 1, как указано,теряется. Лишь после этого срабатывает формирователь 17 и счетчик 16 переходит в режим вычитания, ожидая следующего положительного фронта (предыдущий потерян) . Элемент 14 задержки может быть выполнен, например, в виде четырех последовательно включенных инверторов той же серии логических элементов, которая выбрана для реализации счетчика 16.

Усилители 6 и 11 выполнены по схеме с открытым коллектбром и предназначены для управления свето- диодами передаю1цих оптронов 7 и 12. При подаче на вход усилителя 6 (11) логического нуля выходной транзистор этого усилителя насыщается и шунтирует соответствующий светодиод, вызывая его вьжлючение и, следовательно, выключение выходного транзистора оптрона. При подаче на вход усилителя 6 (11) логической-единицы, этот усилитель выключается и ток через резистор 9 (15) вызывает излучение света светодиодом оптрона. Оптрон при этом переходит в низкоомное состояние по выходам за счет насьщения выходного транзистора.

Приемные оптроны 8 и 13 вырабатывают на своих выходах 24 и 27 логический нуль при излучении света све- тодиодами этих оптронов и логическую единицу при выключении светодиодов, т.е. при отсутствии тока i. Ток i в линии 3 при открытых выходных цепях оптронов 7 и 12 обусловлен наличием линейного источника питания положительньм полюс которого соединен с шиной 21, а отрицательный с шиной 22. Этот источник предпочтительно должен быть развязан по постоянному и переменному току с источником питания блока 1 с .целью повышения помехозащищенности устройства при больших длинах линии 3 и/или при наличии интенсивных внешних помех. В качестве .такого источника может быть выбран аккумулятор, батарея и т.п.

Входы 28 устройства подключаются к источнику информации (не показан), например, к четырем пороговьм тензо- датчикам. Блок 2 находится в непосредственной близкости к источнику информации, блок 1 в непосредственно близости ЭВМ или какому-либо другому

297684

прибору, способному генерировать импульсы на входе 23 и считывать ответные реакции с выхода 24.

Задача, решаемая устройством,

5 состоит в том, чтобы ЭВМ могла в

произвольные моменты времени, по собственной инициативе, считывать информацию с входов 28, используя последовательный канал связи и асинхрон10 ный принцип обмена, без жесткой привязки к какой-либо синхронизирующей сетке.

Устройство работает следующим образом.

15 В исходном состоянии на вход 23 устройства подана логическая единица, следовательно, транзистор оптрона 7 включен. На выходе формирователя 17 сформирована логическая единица, так

20 как отрицательный импупьс от предьщу- щего сеанса связи уже кончился. Счетчик 16 транслирует информацию с входов 28 на входы 30, Сигнал S 1 проходит через элементы 18 и 11 и под25 держивает транзистор оптрона 12 во включенном состоянии. Ток i в линии 3 есть, на выходах оптронов 8 и 13 поддерживаются логические нули. Сеанс связи,начинается в момент

,д , времени t(,(фиг.3) по инициативе ЭВМ, которая выдает нулевой сигнал Л 0 на вход 23 устройства, что вызывает прекращение тока з линии. На выходе оптрона 13 формируется первый поло- жительньпЧ фронт сигнала, который,

как было показано, не воздействует на состояние счетчика 16.

Предположим сначала, что в момент перехода сигнала S из -единичного со- стояния в нулевое в счетчике 16 зарегистрирован нулевой код. В этом случае на выходе элемента ИЛИ 18 формируется логический нуль и транзистор оптрона 12 выключается, подтверждая разомкнутое состояние линии 3.

В момент времени t ЭВМ пытает- ;я вызывать протекание тока в линии установкой сигнала в единичное состояние и через интервал временя, достаточный для срабатывания оптро50 нов и окончания переходных процессов в линии, опрашивает состояние выхода 24 (сигнал б). При нулевом на- чаль ном содержимом счетчика, как было, оптрон 12 выключен и такая по55 пытка дает отрицательный результат - тока не будет и сигнал Ь 1 (эпюра 35, построенная для нулевого начального содержимого счетчика). Та40

45

КИМ образом, ЭВМ узнает, что в момент опроса на входах 28 присутствовал нулевой код-.

Если первоначальное состояние счетчика 16 равно 0001, то первая попытка выдачи тока i в линию 3 будет успешной (импульс тока 1 на эпюре 36, построенной для этого начального состояния). При выдаче из ЭВМ сигнала и окончании импульса тока 1 (точка на его отрицательном фронте) из старого содержимого счетчика (0001) вычитается единица, поэтому, как и в предыдущем примере, на выходе элемента ИЛИ 18 формируется логический нуль и уже разомкнутая оптроном 7 линия 3 дополнительно размыкается оптроном 12. Вторая попытка возбуждения тока в линии в этом случае будет безуспешной и, обнаружив что 1, ЭВМ узнает, что на входах 28 к началу сеанса связи был установлен код 0001.

Эпюры 37, 38 и 39 показывают временные диаг раммы тока i для случаев, когда начальное состояние счетчика 16 равно 0010, 0011 и 1111, Из этих диаграмм видно, что число импульсов тока i в линии 3 в течение сеанса связи (S 0) точно соответствует двоичному числу, первоначально загруженному в счетчик 16.

Разомкнутое состояние линии после обнуления счетчика 16 поддерживается до тех пор, пока . После окончания отрицательного импульса S устройство возвращается в исходное состояние.

При работе одновременно с несколькими устройствами (при сборе информации машиной от нескольких удаленных объектов) их опрос может производиться параллельно с использованием общего разряда а выходного порта ЭВМ. В этом случае входы 23 всех устройств объединяются. Ответные реакции считываются машиной в разные разряды & входного порта, так что машина получает результат в виде параллельного кода, где кажды разряд соответствует определенному каналу. Полученный код анализируется на каждом шаге программным путем. Когда во всех разрядах кода зарегистрированы единицы (попытка вьщачи ток во все каналы оказалась безуспешной) сеанс связи заканчивается.

10

Г5

20

25

30

35

4.5

50

55

Формула изобретения

1. Устройство для сопряжения источника информации с ЭВМ, содержащее, блок связи с источником информации и блок связи с ЭВМ, причем блок связи с источником информации содержит передающий и приемный оптроны, усилитель, элемент задержки и токозадаю- щий резистор, выход усилителя соединен с перрым управляющим входом передающего оптрона, соединенным через токозадающий резистор с шиной питания положительного напряжения устройства, второй управляющий вход передающего оптрона соединен с шинсй нулевого потенциала, линейный выход передающего оптрона соединен с линейным входом приемного оптрона, выход приемного оптрона соединен с входом элемента задержки, при этом блок связи с ЭВМ содержит передающий и приемный оптроны, усилитель и два токозадающих резистора, первый управляюпщй вход передающего оптрона соединен- с выходом усилителя и через первый токозадающий резистор - с шиной питания положительного напряжения устройства, линейный вход передающего оптрона через второй токозадающий резистор соединен с шиной питания положительного напряжения устройства, линейный выход передающего оптрона и линейный вход приемного оптрона блока связи с ЭВМ соединены через двупроводную линию связи соответственно с линейным входом пе- оптрона и линейным выходом приемного оптрона бл-ока связи с источником информации, линейный выход приемного оптрона блока связи с ЭВМ соединен с шиной питания отрицательного напряжения устройства, второй управлякнцнй вход передающего оптрона блока связи с ЭВМ соединен с шиной нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью расшире1шя области применения устройства,, в блок связи с источником информа1Щи введены счетчик, элемент ИЛИ и формирователь импульса, причем группа разрядных входов счетчика соединена с группой выходов источника информации, счетный вход счетчика соединен с выходом приемного оптрона,, выход элемента задержки соединен через.формирователь импуль7

са с BxofgpM режима счетчика и входом элемента ИЛИ, группа входов и выход которого соединены соответственно с группой разрядньк выходов счетчика и входом усилителя, выход приемного оптрона и вход усилителя блока связи с ЭВМ соединены соответственно с информационным входом и выходом сигнала опроса ЭВМ.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что счетчик содержит в каждом разряде элемент НЕ два элемента И и D-триггер, причем первые входы первого и второго элементов И всех разрядов объединены и являются входом режима счетчика,второй вход первого элемента И каждого

297688

разряда является соответствующим разрядным входом счетчика и через элемент НЕ соединен с вторьм входом второго элемента И своего разряда, 5 в каждом разряде выходы первого и второго элементов И соединены с установочными входами D-триггера, ин- формационньй вход которого соединен с его нулевым выходом, СЙнхровход D-триггера младшего разряда является счетным входом счетчика, синхро- вход D-триггера каждого последующего разряда соединен с единичным выходом D-триггера предыдущего разряда, единичные вькоды D-триггеров всех разрядов образуют группу разрядных выходов счетчика.

0

5

(4Х

« .

fero

ft 1

-bit

1229768

iq S5

Редактор Р.Цицика

«о «-а

Составитель И.Хазова Техред Г.Гербер

Заказ. 2451/49 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

|

Ч1

Корректор М.Самборская

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретенияувеличение гибкости устройства. Устройство содержит блок связи с ЭВМ и блок связи с источником информации, соединенные, двухпроводной линией связи. Блок связи с ЭВМ содержит усилитель, передающий и приемный опт- роны, два резистора. Блок связи с источником информации содержит усилитель, передакщий и приемный оптро- ны, элемент задержки и резистор. В блок связи с источником информации введены счетчик, одновибратор и элемент ИЛИ с соответствующими связями. 3 ил.