Устройство для ввода аналоговой информации Советский патент 1987 года по МПК G06F13/00 

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в -автоматизированных системах контроля и управления, а также в системах автоматиза- 5 ции научных исследований.

Цель изобретения повьппение точности преобразования.

На фиг. 1 представлена блок-съема устройства; на фиг. 2 - временные Ю диаграммы.

Устройство содержит информационные , адресные выходы 2, первую информационную группу выходов 3, 5 управляющий выход 4, управляющий вход 5, блок 6 компараторов, первый элемент ИЛИ 7, блок 8 микропрограммного

/управления, формирователь 9 сигналов, первый счетчик 10, цифроаналоговый 20 преобразователь (ПАП) 11, блок 12 элементов И, регистр 13, второй счетчик 14, первый элемент И 15, триггер 16, вторую информационную группу выходов 17, второй элемент ИЛИ 18, элемент НЕ 19, второй элемент И 20 и элемент ИСКПЮЧЛЮЩЕЕ ИЛИ 21.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состоянии разряды 30 счетчика 10 находятся в единичном, а счетчика 14 - в нулевом состоянии, .что позволяет устранить мертвые зоны диапазона преобразования, в которых невозможно преобразование входного 35

сигнала (входной сигнал преобразует- ся только после выхода из мертвой зоны, на что нужно определенное время, соответственно увеличивается динамическая погрешность, т.е. уменьшается 40

точность преобразования).

На суммирующий вход второго счетчика 14, управляющего старшими разрядами ЦАП 11, блок 8 подает импульс. ЦАП 11 преобразует образовавшийся 45 код в аналоговую величину, постУпаю- щую на вход компараторов блока 6, сравнивающих эту величину с аналоговыми, величинами на входах 1. Если какая-либо из входных величин меньше, 50 чем сигнал на выходе ЦАП 11, то соот- ветствутаций компаратор находится в единичном состоянии (исходное сое-. тояние компараторов - нулевое, так КПК сигнал на выходе ЦАП 11 равен ну- 55 лю и меньше любого входного сигнала), а элемент ИЛИ 7 вырабатывает сигнал,

поступающий в блок 8. В этом слу-чае блок В формирует сигнал, поступающий на вход Установка в ноль счетчика 10 и на единичный вход,триггера 16. При этом на вход элемента И 20 с выхода элемента НЕ 19 подается единичный потенциал. После этого блок 8 формирует последовательность импульсов, поступающих на суммирующий вход счетчика 10 управления младшими разрядами ЦАП. При появлении единичного сигнала на выходе элемента ИЛИ 7 блок 8 запрещает выдачу импульсов на вход счетчика 10 и формирует запрос на управляющем вь1ходе 4. Одновременно с этим формирователь 9 сигнала формирует на своих выходах позиционный и двоичный коды номера старшего по установленному приоритету компаратора из всех тех, которые находятся в данный момент в единичном состоянии. По сигналу на управляющем выходе 4 во внешнее устройство (не показано) и по двоичному коду адреса на адресных выходах 2 осуществляется ;апись кода результата преобразования, поступающего с выходов счетчиков 10 и 14 на выходы 3 и 17 устройства.

По окончании этой операции блок 8 формирует сигнал, который поступает на входы элементов И в блоке 12, Этот сигнал на суммирующий вход счетчика 10 через элемент И 20 не проходит, так как на другом входе элемента И 20 имеется нулевой потенциал.

Содержание счётчика 10 при этом остается неизменным. Оно остается неизменным и в том случае, если запись кода с этого счетчика осуществляется многократно. При этом возможность появления ошибок исключается, т.е, повышает точность.,

Вторые ВХО.ШЫ зле ментов И в блоке 12 соединены соответственно с выходами формирователя 9 сигналов, на которых формируется позиционный код адреса аналоговых величин, для которого входная аналоговая величина равна аналоговой величине на выходе ЦАП 11..

Поэтому при наличии сигнала на каком-либо из этих выходов формирователя 9 происходит установка соответствующего триггера в ре- 1Гистре 13 в единичное состояние. Так как сигнал с выходов триггеров ре- . гистра 13 поступает на запрещающий вход соответствующего компаратора в блоке 6, он принудительно устанавлнвается в нулевое состояние и удерживается в нем до окончания рсего цикла преобразопания.

Если при этом единичный сигнал па выходе элемента ИЛИ 7 сохраняется, что указывает на наличие единичного состояния еще у одного или нескольких компараторов, то блок 8 вырабатывает очередной сигнал для выдачи информации во внешнее устройство. Такой процесс продолжается до тех пор, пока присутствует единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 7. Когда сигнал на выходе элемента ИЛИ 7 становится нулевым, т.е. принудительно с помощью соответствующего триггера регистра 13 устанавливается в нулевое состояние последний из сработавших компараторов, блок 8 формирует дальнейшую последовательность импульсов, поступающих на вход счетчика tOo

После установки счетчика в единичное состояние на его выходе формируется сигн ал, поступающий на нулевой вход триггера 16 и устанавливаю- щий его соответственно в. нуле-вое состояние. Триггер 16 установится в нулевое состояние только тогда, когда на выходе элемента ИЛИ 7 имеется нулевой потенциал. Если на выходе элемента ИЛИ 7 присутствует единичный потенциал, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21 сигнал не появится до тех пор, пока все находящиеся в единичном состоянии компараторы не установятся в нулевое состояние.

По сигналу триггера 16 блок 8 вновь формирует сигнал, поступающий на суммирующий вход счетчика 14. Ес- ли после увеличения содержимого счетчика 14 сигнал на выходе элемента ЛИ 7 остается в нулевом состоянии, блок 8 формирует еще один импульс, поступающий на суммирующий вход счетчика 1А. Так продолжается до тех пор, пока после, очередного увеличения соержимого счетчика 14 на выходе элеента ИЛИ 7 не появится единичный сигнал. При его появлении вновь выполяется последовательность описанных пераций.

Единичное состояние любого из триггеров регистра 13 сохраняется до кона цикла преобразования, что обеспеивает запоминание в конце каждого акта преобразования результатов пребразования только по тем входам 1,

3734

компараторы которых устачар.пирпются в единичное состояние в данном такте преобразования.

Число тригг еров я регистре 13 рав- НО числу компараторов в блоке 6 и соответственно равно числу входных величин 1 . При срабатьгвании соответствующего -компаратора после окончания записи результата преобразования

(кода, хранящегося в счетчиках 14 и 10) по адресу, вырабатываемому в блоке 9, каждый из триггеров в регистре 13 устанавливается в единичное состояние. Если все триггеры регистра 13 установлены в единичное состояние, о чем свидетельствует на- личие единичного сигнала на выходе элемента И 15, то все входные аналоговые сигналы уже преобразованы в две-

Ичный код и frx двоичные эквиваленты хранятся в соответствующих ячейках памяя-и во внешнем устройстве.

В этом случае блок 8 заканчивает цикл преобразовар{ия и вырабатывает

сигнал, устанавливающий-счетчики 10 и 14, а также регистр 3 в исходное состояние. Выработка этого сигнала может быть осуществлена и перед началом очередного цикла преобразования.

В устройстве блок 8 микропрограммного управления пыполняет следующие функции: по сигналу на входе 5 формирует псрпый H tnyjTbc, поступающий на суммируюпий вход счетчика 14; при каличии нулевых сигналов на выходе элемента ИЛИ 7 и на выходе триггера 16 формирует последующие импульсы, по- ступающие на суммирующий вход счетчика 14; при наличия единичного сигнала

на выходе элемента ИЛИ 7 и нулевого сигнала на выходе триггера 16 формирует импульс, поступающий на вход Установка в ноль счетчика 10, а также серию импульсов, поступающих на

суммирующий вход счетчика 10 и на вход блока 12 элементов И; при налиии единичного сигнала на выходе элет ента И 15 формирует иь1пульс, сви- етельств%то1 1ий об окончании преобраэования, который поступает одновремено на выход 4 и на входы установки в исходное состояние счетчикав 10 и 14, а также регистра 13.

Блок 8 может быть реализован на

микропроцессоргшм наборе 580 по стандартным схемам ynpanjiamiunx вычислительных машин, вв€дечь-ь О п блок-схеу элементы - на интегралтлюй элеентной базе серии 155, 580, счетчики 10 и 14 - .на четырехразрядных двоичных реверсивных счетчиках К155ИЕ7. В качестве элемента ИСКЛЮЧАЮи1ЕЕ ИЛИ исйользоваяа микросхема К155ЛП5. , т.е.

в 2 раза больше, чем

в предлагаемом устройстве. При считывании следуюа1ей величины npi P niHocTb менты ИЛИ, И, НЕ реализованы на мик- 5 еще более увеличивается:

т.е. точность уменьшается. В предлагаемом устройстве (фиг. 2 г) погрешросхеме К155ЛАЗ.

Временные диаграммы величин входных сигналов и сигналов с ЦАП прототипа и предлагаемого устройства иллюстрируют повьппение точности преобразования.

Введение в устройство первого счетчика 10 с предварительной установкой его разрядов в единичное состояние для управления младшими разрядами ЦАП 11, элементов И 20, НЕ 19, ИЛИ 18 и ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ 21 позволяет производить преобразования входных сигналов по.всему диапазону преобразования с одинаковой точностью (зависящей от шага квантованияS) для всех величин входных сигналов.

На временной диаграмме (фиг.2а) рассмотрен случай попадания величины входного сигнала в мертвую зону - зону А,, где преобразование невозможно. Считывание этой величины происходит лить тогда, когда сигнал изменяет свое назчачение, т.е. происходит ошибочное считывание с другого шага квантования. Погрешность преобразования в этом случае равна (5.

Ш

{5

ность преобразования в процессе считывания не изменяется. Она равна rS

4 Предлагаемое устройство для ввода аналоговой информации разработано для спектрального и корреляционного анализа полей турбулег1тиости.

Формула изобретения

20

Устройство для ввода аналоговой информации, содержащее регистр, цифроаналоговый преобразователь, формирователь сигналов, блок элемен25 тов И, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, блок микропрограммного управления, блок компараторов и триггер, информационные входы группы блока компараторов, первый вход блока

микропрограммного управления, выходы первой группы формирователя сигналов и первый выход блока микропрограммного управления являются информационными входами устройства, управляющим В предлагаемом устройств ё мертвых 35 входом устройства, адресными выходами устройства и управляющим выходом устройства соответственно, второй выход блока микропрограммного управления соединен со стробирующим входом 40 регистра, третий выход - с входом блока элементов И, четвертый выход зон нет благодаря предварительной установке разрядов суммирующего счет чика to в единичное состояние и различному управлению счетчиков по сраз нению с прототипом блоком 8. В этом случае погрешность преобразования

равна величине , То есть точс входом установки в 1 триггера, выход цифроаналогового преобразователя подключен к информационному входу

ность в предлагаемом устройстве повышается минимально в 2 раза (фиг, 2S). 45 блока компаратороВд выхода которого

На временной диаграмме работы про- соединены.с входами формирователя сиг- тотипа (фиг, 2&) иллюстрируется слу- налов и первого элемента ИЛИ, выход чай попадания и один шаг квантования которого подключен к второму входу нескольких входных сигналов одинако- блока микропрограммного управления, вой величины. В этом случае во время 50 выходы второй группы формирователя

сигналов соединены с входами группьГ элементов ИЛИ, выходы которого подключены к инф рмационным входам регистра, выходы которого подключены к

подачи сигнала с первого выхода блока управления на вход блока 12 элементов И изменяется содержимое счетчика 10 управления младшими разрядами ЦАП и при считывании второй вход- 55 управляющем входам блока компараторов

ной величины возникает неточность

результата преобразования. Погреш. -.1

ность измерения в этом случае ,

, т.е.

в 2 раза больше, чем

ность преобразования в процессе считывания не изменяется. Она равна rS

4 Предлагаемое устройство для ввода аналоговой информации разработано для спектрального и корреляционного анализа полей турбулег1тиости.

Формула изобретения

Устройство для ввода аналоговой информации, содержащее регистр, цифроаналоговый преобразователь, формирователь сигналов, блок элементов И, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, блок микропрограммного управления, блок компараторов и триггер, информационные входы группы блока компараторов, первый вход блока

микропрограммного управления, выходы первой группы формирователя сигналов и первый выход блока микропрограммного управления являются информационныс входом установки в 1 триггера, выход цифроаналогового преобразователя подключен к информационному входу

блока компаратороВд выхода которого

и входам первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом блока микропрограммного управления, четвертый вход которого подключен

к выходу триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены первый и второй счетчики, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, второй

элемент И н второй элемент ИЛИ, выходы первого и второго счетчиков подключены к входам цифроаналогового преобразователя и являются информационными выходами устройства первой и второй группы соответственно, второй выход блока микропрограммного управления соединен с первым установочным входом первого и установочным входом второго счетчиков, четверый выход - с вторым установочным входом первого счетчика, пятый выход - со счетным

входом иторог о счетчика, выход первого злсмента И.ПИ подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ, выход переполнения первого счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента ИСКПЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с выходом установки в О триггера, третит выход блока микропрограммного управления подключен к первому входу второго элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И; выход которого подключен к счетному входу первого счетчика.

fPuz.1

О г ft б в 10 12 16 id n/Nfnt)f а)

tr

02 6 8 iO

О 2 if 6 в 10 iZ Такты б)

а

Входные OeM

X/

Сигнал с Змх. ЦА1

О 2 б fff 8}

118.

Такты

Входные OeMiw bf

X/

Тонты

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления, а также в системах автоматиэа- . ции научных исследований. изобретения является поньивение точности устройства. Поставленная цель достигается введением в устройство первого и второго счетчиков, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента НЕ, второго элемента И и второго элемента ИЛИ с соответствующими связями. Проведенные изменения конструкции позволяют снизить динамическую погрешность преобразования входных сигналов, возни- кающун вследствие наличия мертвых зон диапазона входных сигналов, в которых преобразование сигнала невозможно. Управление устройством осу- g ществляется блоком микропрограммного управления. 2 нл. л ю со со « со 4