Устройство для ввода информации от двухпозиционных датчиков Советский патент 1986 года по МПК G06F13/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах управления и контроля для ввода информации о состоянии двухпозиционных датчиков.

Цель изобретения - повьшение достоверности ввода информации.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу, на фиг.З - принци-. пиальная электрическая схема третьего формирователя импульсов.

Устройство для ввода информации от двухпозиционных датчиков (фиг.1) содержит генератор 1 эталонной частоты, второй элемент И 2, первый элемент ИЛИ 3, делитель 4 частоты, первый формирователь 5 импульсов, второй элемент ИЛИ 6, второй формирователь 7 импульсов, третий элемент И 8, третий формирователь 9 импульсо четвертый элемент И 10,, первый триг гер 11, блок 12 опроса, пятьш элемен И 13, второй триггер 14, счетчик 15 импульсов сдвига, третий триггер 16, регистр 17, третий элемент ИЛИ 18, п первый элемент И 19, счетчик 20 им- пульсов записи, группу 21 элементов ИЛИ, блоки 22 формирования данных, первый 23 и второй 24 сдвиговые регистры, шифратор 25 адреса, элемент 26 сравнения, коммутатор 27 и формирователь 28 запроса. На схеме обо.зна чены также входы и выходы (29-40) устройства.

К информационным входам 34 группы подключены двухпозиционные датчики (по одному датчику на каждый вход). Количество датчиков, подключенных к одному блоку 22, соответствует разрядности второго сдвигового регистра 24. Разрядность первого 23 и второго 24 сдвиговых регистров одинаковая. Разрядность шифратора 25 адреса определяется количеством блоков 22. Ем- .кость счетчика 15 импульсов сдвига соответствует количеству разрядов второго сдвигового регистра 24. Емкость счетчика 20 импульсов записи соответствует максимальной длительности рабочего режима устройства. Управляющие входы 29-32 и управляющие выходы 39 и 40 предназначены для управления процессом обмена информацией между предлагаемым уо(гройством и устройством сбора и обработки дан

Ш

15

0

5

5 - Q

.Q

35

0

5

ных (не показано). С информационных выходов 36-38 снимается информация о датчиках, изменивших свое состояние. С информационных выходов 37 первой группы информация выдается в виде параллельного кода и соответствует адресу датчика и блока 22. С информационных выходов 38 третьей группы выдается адрес блока 22 в параллельном коде, разрядность которого соответствует разрядности шифратора 25- адреса, состояние в текущий момент времени и состояние датчика в предьщущий момент времени. С информационных выходов 36 второй группы в параллельном коде снимается порядковый номер импульса записи, который характеризует время срабатывания датчика с дискретностью периода следования импульсов записи. Сигнал с четвертого информационного выхода 35 сообщает о превьпиении пропускной способности устройства. Импульсы записи с выхода второго формирователя 7 поступают со строго определенной периодичностью, определяемой генератором 1 эталонной частоты и делителем 4 частоты. Система, состоящая из I

предлагаемого устройства и устройства сбора и обработки данных, обладает определенной пропускной способностью. Tie. рассчитана на регистрацию определенного количества изменений состояния датчиков за один период следования импульсов записи.

На информационный вход 33 в тестовом режиме подается тестовая информация в последовательной форме, которая сопровождается синхроимпульсами, поступающими на второй управляющий вход 30. Третий управляющий вход 29 предназначен для запуска устройства в работу, четвертьй управляющий вход 31 - для блокировки прохождения импульсов записи с выхода третьего формирователя 9 на вторые сдвиговые, регистры 24 в тестовом режиме.

Второй формирователь 7 импульсов представляет собой одновибратор, вырабатывающий импульс определенной длительности от фронта входного сигнала, и может быть выполнен по схеме, изображенной на фиг.З.

Коммутатор 27 выполнен в виде логической схемы, которая разрешает или запрещает прохождение многоразрядной двоичной информации в зависимости от управляющего сигнала, и мо

жет быть реализован на группе двух- входовых элементов И.

Принципиальные электрические схе- ыы первого формирователя 5 импульсов блока 12 опроса и формирователя 28 запроса аналогичны известным.

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемое устройство имеет основной и тестовый режимы работы.

Перед началом работы устройство приводится в исходное состояние. Для этого на третий управляющий вход 29 подается сигнал, запрещающий прохождение импульсов генератора 1 эталонной частоты на выход второго элемента И 2, Далее вырабатывается сигнал по цепи общего сброса (не показана),

При этом делитель 4 частоты, счетчик 20 импульсов записи, первый 11, второй 14 и третий 16 триггеры и первые сдвиговые регистры 23 блоков 22 устанавливаются в нулевое состояние. Счетчик 15 импульсов сдвига устанавливается в состояние переполнения. Формирователи 28 запроса устанавливаются в состояние, соответствующее отсутствию сигнала запроса на их вторы выходах. Блок 12 опроса устанавливается в состояние, соответствующее отсутствию сигнала Вьгоод данных на его первом выходе. Вторые сдвиговые регистры 24 блоков 22 и регистр 17 могут находиться в произвольном состоянии. Сигнал с выхода переполнения счетчика 15 импульсов сдвига через первьй элемент ИЛИ 3 запрещает первому формирователю 5 вырабатьшать на его первый выход импульсы сравнения, а на второй выход.- импульсы сдвига.

Для обеспечения основного режима работы устройства на втором управляющем входе 30 должны отсутствовать синхроимпульсы, на четвертом управляющем входе 31 должен отсутствовать сигнал, запрещающий прохождение импульсов записи на выход первого элемента И 19, На третий управляющий вход 29 подается сигнал, разрешающий прохождение импульсов с генератора 1 эталонной частоты на выход второго элемента И 2, После подачи этого сигнала через время, определяемое делителем 4 частоты, второй формирователь 7 вырабатывает импульс за писи. Этот импульс при отсутствии запрещающего сигнала на втором входе третьего элемента И 8 поступает на

w

15

2055

806404

вход третьего .формирователя 9 импульсов, который формирует сигнал,определенной длительности. Импульс записи с выхода третьего формирователя 9 через первый элемент И 19 поступает на вторые управляющие входы сдвиговых регистров 24 блоков 22 н, осуществляет запись в них текущего состояния датчиков. После записи информации во вторые сдвиговые регистры 24 начинается цикл сравнения. Для этого импульс записи с выхода третьего формирователя 9 приводит в исходное состояние первый формирователь 5 импульсов, устанавливает в ноль счетчик 15 импульсов сдвига, а также первый 11 и третий 16 триггеры, При- ведение в исходное состояние первого формирователя 5 импульсов означает, что после импульса записи первым вырабатывается Импульс сравнения, а не импульс сдвига. Со сбросом в ноль сяетчика 15 импульсов сдвига снимается сигнал переполнения на первом вхо30

25 де первого элемента ШШ 3 и на его выходе появляется сигнал, разрешающий первому формирователю 5 вырабатывать импульсы сравнения и сдвига синхронно с частотой эталонного генератора 1, Начинается цикл сравнения, в котором происходит сравнение содержимого первых 23 и вторых 24 сдвиго- вых регистров, перезапись информации из вторых сдвиговых регистров 24 в первые 23, а также вывод информации в случае несравнения,

В каждом блоке 27. сравнение ведется последовательным способом на одноразрядном элементе 26 сравнения. Если происходит несравнение разрядов, то вьщача очередного импульса сдвига задерживается и осуществляется вывод информации, который производится следующим образом.

35

40

45

50

В блоке 22, в котором произошло несравнение (несравнение может произойти одновременно в нескольких блоках 22), формирователь 28 запроса выставляет на своём втором в ыходе сигнал запроса, который через второй элемент ИЛИ .6 воздействует на третий вход блока 12 опроса. Блок 12 опроса в ответ на это воздействие вырабатывает на свой первый выход сигнал Вывод данных, на второй выход - импульс опроса, на третий выход с задержкой относительно импульса опроса- сигнал готовности. Сигнал Вывод данных через первый элемент ИЛИ 3 запрещает первому формирователю 5 вырабатывать импульсы сдвига и сравнения. Импульс опроса поступает в последовательную цепочку формирователей 28 за- 5 проса блоков 22 и первым встретившимся формирователем 28 с выставленным сигналом запроса переключается на коммутатор 27 канала 22 ввода, разревому формирователю 5 вырабатьшать импульсы сравнения и сдвига. Цикл сравнения закончен. Следующий цикл сравнения наступает после очередного импульса записи.

При нормальной работе, т.е. при отсутствии превьппения пропускной способности системы, цикл сравнения заканчивается до прихода очередно25

30

шая прохождение через него информацииJO го импульса записи. Если происходит На первый выход этого формирователя 28 запроса импульс опроса уже не проходит. По окончании действия импульса опроса сигнал запроса на втором выходе формирователя 28 снимается. Информация с выхода коммутатора 27 через элементы ИЛИ группы 21 поступает на информационные входы регистра 17. Запись этой информации в регистр 17 осуществляется сигналом готовности, который также через второй управляющий йыход 39 сообщает устройству сбора и обработки данных о готовности информации на информационных выходах 37 и 38 первой и третьей групп соответственно.

Первым импульсом опроса, сформированным в цикле сравнения, устанавливается в единицу первый триггер 11. Для устройства сбора и обработки данных это означает, что нужно произвести считывание показаний счетчика 20 импульсов записи (воспринимается только передний фронт этого сигнала). Устройство сбора и обработки данных, произведя считывание информации с информационных выходов 37 и 38 первой и третьей группы, при условии наличия соответствующего сигнала с информационных выходов 36 второй группы вьфабатьгаает .сигнал, поступающий через перный управляющий вход 32 на блок 12 опроса. При этом если на третьем входе блока 12 опроса имеется сигнал запроса от других блоков 22, то он вырабатывает следующий импульс опроса, если сигнал запроса .отсутствует, то блок 12 опроса снимает сигнал Вьгаод данных на своем первом выходе и первый формирователь 5 начинает выдавать импульсы сдвига и сравнения (при продолжении цикла сравнения первым вырабатывается импульс сдвига). После сравнения последних разрядов сдвиговых регистров 23 и 24 счетчик 15 импульсов сдвига вырабатьшает сигнал, котором через первый элемент ИЛИ 3 запрещает перпревышение пропускной способности системы, т.е. к моменту прихода очередного импульса записи не закончен цикл сравнения, то запись новой ин 5 формации о текущем состоянии датчико не производится, а продолжается цикл сравнения до полной обработки ранее записанной информации, и на информационном выходе 35 появляется сигнал

20 сообщающий о превьщ1ении пропускной способности системы. Это происходит, следующим образом.

Второй триггер 14 устанавливается в единичное состояние первым импульсом сравнения, следующим после импульса записи, и сбрасывается в нуле вое состояние сигналом переполнения, поступающим со счетчика 15 импульсов сдвига, т.е. нахояздение второго триггера 14 в единичном состоянии соответствует времени прохождения цикла сравнения. Таким образом, если цикл сравнения не закончен к моменту прихода очередного импульса

35 записи, то сигнал с инверсного выхода второго триггера 14 запрещает . прохождение импульса записи с выхода второго формирователя 7 на выход третьего элемента И 8, а сигнал с

40 прямогр выхода второго триггера 14 разрещает прохождение импульсов записи через третий элемент И 10 на S-вход третьего триггера 16, устанавливая его в единичное состояние.

Единичное состояние третьего триггера соответствует превышению пропускной способности системы. Этот сигнар на информационном выходе 35 появляется по окончании действия

50 импульса записи на инверсном входе пятого элемента И 13.

На входах третьего элемента И 8 осуществляется совпадение импульса записи с сигналом от второго тригге55 ра 14 (нахождение второго триггера 1 в единичном состоянии соответствует прохождению цикла сравнения). .Цлител ность цикла сравнения зависит от вре

вому формирователю 5 вырабатьшать импульсы сравнения и сдвига. Цикл сравнения закончен. Следующий цикл сравнения наступает после очередного импульса записи.

При нормальной работе, т.е. при отсутствии превьппения пропускной способности системы, цикл сравнения заканчивается до прихода очередно

го импульса записи. Если происходит

превышение пропускной способности системы, т.е. к моменту прихода очередного импульса записи не закончен цикл сравнения, то запись новой информации о текущем состоянии датчиков не производится, а продолжается цикл сравнения до полной обработки ранее записанной информации, и на информационном выходе 35 появляется сигнал

сообщающий о превьщ1ении пропускной способности системы. Это происходит, следующим образом.

Второй триггер 14 устанавливается в единичное состояние первым импульсом сравнения, следующим после импульса записи, и сбрасывается в нулевое состояние сигналом переполнения, поступающим со счетчика 15 импульсов сдвига, т.е. нахояздение второго триггера 14 в единичном состоянии соответствует времени прохождения цикла сравнения. Таким образом, если цикл сравнения не закончен к моменту прихода очередного импульса

записи, то сигнал с инверсного выхода второго триггера 14 запрещает . прохождение импульса записи с выхода второго формирователя 7 на выход третьего элемента И 8, а сигнал с

прямогр выхода второго триггера 14 разрещает прохождение импульсов записи через третий элемент И 10 на S-вход третьего триггера 16, устанавливая его в единичное состояние.

Единичное состояние третьего триггера соответствует превышению пропускной способности системы. Этот сигнар на информационном выходе 35 появляется по окончании действия

импульса записи на инверсном входе пятого элемента И 13.

На входах третьего элемента И 8 осуществляется совпадение импульса записи с сигналом от второго триггера 14 (нахождение второго триггера 14 в единичном состоянии соответствует прохождению цикла сравнения). .Цлитель- ность цикла сравнения зависит от времени вьгаода информации. Вывод информации синхронизируется устройством сбора и обработки данных. Следовательно, возможна ситуация, когда второй триггер изменяет свое состояние во время действия импульса записи на первом входе третьего элемента И 8, т.е. цикл сравнения заканчивается в момент действия импульса записи.

Рассмотрим работу устройства в этой ситуации- (фиг.2). Установка второго триггера 14 в единичное состояние в момент действия импульса записи на первом входе третьего элемента И 8 приводит к тому, что на выхо- де третьего элемента И 8 импульс записи короче входного импульса. Для формирования импульса, обеспечивающего устойчивую работу узлов устройства предусмотрен третий формирователь 9 импульсов. Особенностью третьего формирователя (фиг.З) заключается в том, что он вырабатывает от переднего фронта входного сигнала импульс определенной длительности. В этой ситуа- ции третий -триггер 16 устанавливается в единичное состояние от переднего фронта сигнала5 поступающего с выхода четвертого элемента И 10, а затем сбрасьшается в нулевое состояние от переднего фронта импульса записи, поступающего с выхода третьего формирователя 9 на его R-вход. Так как третий формирователь 9 вьфаботал импульс записи, то происходит запись информа- ции во вторые сдвиговые регистры 24 и начинается новый цикл сравнения. Следовательно, сигнал от переключения третьего триггера 16 в этой ситуации не должен появиться на информацион- ном выходе 35. Для этого и подается на инверсный вход пятого элемента И 13 импульс записи с выхода второго формирователя 7, который вносит задержку в выработку сигнала на инфор- мационный выход 35.

Для обеспечения тестового режима работы устройства на третий управляющий вход 29 подается сигнал, запрещающий прохождение импульса с генера- тора 1 эталонной частоты на выход второго элемента И 2. По цепям общего сброса осуществляется сброс устройства.

На четвертый управляющий вход 31 ;подается сигиал, запрещающий прохож- (дение импульсов записи на выход первого элемента И 19. На информационный вход 33 подаетсл в последовательной форме тестовая информация, которая сопровождается синхроимпульсами, поступающими на второй управляющий вход 30. Так осуществляется ввод тестовой информации в сдвиговые регистры 23 и 24 блоков 22. Затем на третий управляющий вход 29 подается сигнал, разрешающий прохождение импульсов с генератора 1 эталонной частоты на выход второго элемента И 2. После этого устройство производит сравнени информации, записанной в сдвиговые регистры 23 и 24 блоков 22, и осу- ществляет вывод данных при несравнении разрядов. Сравнение и вьшод производится так же, как и в основном режиме работы.

В тестовом режиме контролируется как количество заложенных несравнений, так и порядок их следования.

Внедрение изобретения позволяет повысить достоверность работы устройства ввода информации от двухпозици- онных датчиков, что достигается следующим.

Устройство обеспечивает возможность проведения тестового режима без отключения от датчиков. Тестовый режим основан на введении в сдвиговые регистры через их последовательные входы тестовой информации. Характер тестовой информации может быть самый различнЕ 1й, что позволяет обнаруживать не только устойчивые отхазы, но и от- казы, носящие случайный характер - сбои.

Так, в сдвиговые регистры может быть записана чередующаяся последовательность единиц и нулей, создакицих групповые переключения разрядов сдвиговых регистров при максимальной частоте следования импульсов сдвига. I

Достоверность работы устройства достигается также исключением возможности вьщачи ложной информации в случае превьппения пропускной способности системы, т.е. когда цикл.работы сравнения не успевает закончится к моменту прихода очередного импульса записи. В этом случае устройство сохраняет ранее записанную информацию и продолжает цикл сравнения до полного ее вывода, при этом вырабатывается сигнал, сообщающий о превышении пропускной способности.

Формула и 3.0 бретения

Устройство для ввода информации от двухпозиционных датчиков, содержащее генератор эталонной частоты, счетчик импульсою записи, счетчик импульсов сдвига, первый и второй, формирователи импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, делитель частоты, регистр, первый триггер, блок опроса, J группу элементов ИЛИ. и блоки формирования данных, каждый Из которых содержит первый и второй сдвиговые регистры, шифратор адреса, элемент

ния данных, кроме первого, соедин с первым выходом формирователя за проса предьщущего блока формирова данных, вторые выходы формировате запросов блоков формирования данн подключены к входам второго элеме ИЛИ, третий выход формирователя з проса соединен с управляющим вход коммутатора, адресный вход которо соединен с выходом шифратора адре выходы регистра являются информац ными выходами третьей группы устр ства, информационные входы регист соединены с срответствующими выхо

сравнения, коммутатор и формирователь 5 дами элементов ИЛИ группы, входы

запроса, первый выход первого формирователя импульсов подключен к первым входам элементов сравнения блоков формирования данных, а второй выход - к счетному входу счетчика импульсов сдвига, выходы которого являются информационными выходами первой группы устройства, выход делителя частоты связан с входом второго формирователя импульсов выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов записи, выходы которого являются информационными выходами второй группы устройства, выход первого триггера является первым управляющим выходом устройства, первый вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу переполнения счетчика импульсов сдзига, выход - к первому входу первого формирователя импульсов, второй вход - к первому выходу блока опроса, второй выход которого соединен с S-входом первого триггера и первым входом формирователя запроса одного блока формирования данных, третий выход - с управляющим входом регистра и является вторым управляющим выходом устройства, первый вход блока опроса является первым управляющим входом устройства, второй вход сое- динен с выходом второго элемента ИЛИ второй вход элемента сравнения, первый вход коммутатора и последователь- ньй вход первого сдвигового регистра

подключены к последовательному вьпсо- 50 входы третьего и четвертого элеменду второго сдвигового регистра, третий вход элемента сравнения и второй вход коммутатора связаны с последовательным выходом первого сдвигового регистра, выход элемента сравнения подключен к второму входу формирователя запроса, первьй вход формирователя запроса каждого блока формирования данных, кроме первого, соединен с первым выходом формирователя запроса предьщущего блока формирования данных, вторые выходы формирователей запросов блоков формирования данных,, подключены к входам второго элемента ИЛИ, третий выход формирователя запроса соединен с управляющим входом коммутатора, адресный вход которого соединен с выходом шифратора адреса, выходы регистра являются информационными выходами третьей группы устройства, информационные входы регистра соединены с срответствующими выхо0

5

0

5

5

0

которых соединены с соответствующими информационными выходами коммутаторов блоков формирования данных, параллельные входы второго сдвигового регистра являются информационными входами группы устройства, отличающееся тем, .что, с целью повышения достоверности ввода информации, в него введены третий формирователь импульсов, второй и третий триггеры, пять элементов И, третий элемент ИЛИ, первый вход которого является вторь М управляющим входом устройства, второй вход подключен к второму выходу первого формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с вторым входом первого формирователя импульсов, входом Установка в ноль счет- .чйка импульсов сдвига, R-входами первого и третьего триггеров и первым входом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с управляющими входами первых и первыми управляющими входами вторых сдвиговых регистров блока формирования данных, первый вход второго элемента И является третьим управляющим входом устройства, второй вход соединен с выходом генератора эталонной частоты, выход - с входом делителя частоты, третьим входом первого формирователя импульсов и третьим входом блока опроса, первые

тов И и инверсный вход элемента И связаны с выходом второго формирователя импульсов, второй вход третьего элемента И соединен с инверсным выходом второго триггера, а выход связан с входом третьего формирователя импульсов, второй вход первого элемента И является четвертым

II ;i

управляющим входом устройства, а выход подключен к вторым управляющим входам BTOpbfx сдвиговых регистров блоков фбрмирования данных, S-вход второго триггера связан с первым выходом первого формирователя импульсов, а R-вход - с выходом переполнения счетчика импульсов сдвига, прямой выход - с вторым входом четвертого элемента И, выход которого

8064012

соединен с S-вкодом третьего триггера, выход которого подключен к прямому входу пятого элемента И, выход которого является информационным 2 выходом устройства, объединенные последовательные входы вторых сдвиговых регистров блоков формирования данных являютя информационным входом устрой - 10 ства.

фиг. Т

Импульс записи

Вых. Z-lffOpMUf}. 7

Вых.З эл-та И8

Нмпульс записи Вых.Пормир.З

14мпи бс сраднения r b/ff8ti/x. fwopMttp 5

fffinyjfdc cffSusCF бых. rquopnufl. 5

Вых. переполи,cf enrjt tjKQ

Прян, дых, 27npus. jfy

15

го

Вых.5 эл-та И13.

Прям.бых.3Tptjs.W

.ty

Вь/x.l эл-та И1д

Цикл сравнения

ш тт

Редактор А. Огар

Составитель И. Карпова

Техред Л.Сердюкова Корректор Г. Решетник

Заказ 7068/55 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитетах СССР

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

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

(риа. 2

фие.З

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах управления и контроля для ввода информации от двухпо.зиционных датчиков. Целью изобретения .является повышение достоверности ввода информации. Устройство вьфабатывает адреса датчиков, изменивших свое состояние, и время изменения состояния датчика с дискретностью периода опроса. Устройство по сравнению с известными обладает более высокой достоверностью работы, что достигается возможностью проведения тестового режима без отключения от сети двухпо- зиционных датчиков. Устройство вырабатывает сигнал в случае превышения его пропускной способности и таким образом исключает возможность вьщачи ложной информации. Это достигается введением в известное устройство третьего формирователя импульсов, второго и третьего триггеров, с первого по пятый элементов И, третьего элемента -ИЛИ, дополнительно трех управляющих и одного информационного входов и одного информационного выхода. 3 ил. i СЛ