Устройство для ввода в электронную вычислительную машину величин измеряемых параметров быстропеременных и пульсирующих потоков жидкости и газа Советский патент 1987 года по МПК G06F3/05 

1

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительной технике, предназначено для автоматизации измерения и анализа параметров нестационарных потоков жидкости и газа и может быть использовано для измерения теплофизических параметров процессов в стационарных и переходных режимах.

Целью изобретения является повьше ние точности измерения.

Устройство содерткит генератор 1 эталонных импульсов, регистр 2, дешифратор 3 адресов, счетчик 4 текуще го времени, преобразователь 5 напряжения в код, преобразователь 6 частоты в код, коммутатор 7, мультиплексор 8, информационные входы 9 устройства, канал 10 микрокоманд, гене- ратор I 1 тактирзтощих импульсов, блок 12 памяти микрокоманд, блок 13 управления , арифметическо-логический блок 14, дешифратор 15 внешнего устройства, блок 16 специальных управ- ляющих сигналов, блок 17 представления канала, блок 18 управления прерыванием, блок 19 управления каналом блок 20 резидентной памяти, приемопередатчики 21, блок 22 сопряжения ка- нала, таймер 23, блок 24 ввода-выво- да, блок 25 памяти, элемент 26 задержки, первый формирователь 27 импульсов, второй формирователь 28 импульсов, элемент И 29.

Устройство включает также блоки питания, пульт управления и блоки

отображения информации (не показаны)

(

Основным функциональным блоком центрального процессора является мик- ропроцессорный набор больших интегральных схем (БИС).

Элементы набора связаны друг с другом 22-разрядным каналом 10 микрокоманд. Весь обмен информацией.между микропроцессором и блоком 22 сопряжения канала осуществляется через арифметическо-логический блок, а связь с линиями управляющих сигналов блока 22 сопряжения канала - через блок 13 управления.

Синхронизация работы всех блоков центрального процессора обеспечивается четырьмя сериями неперекрывающихся тактирующих сигналов генерато- ра II.

Блок 13 управления осуществляет связь микропроцессора с линиями управляющих сигналов блока 22 сопряже

f 0 5 Q

5

0

5 0

5

772

ния канала через блок 19 управления каналом, а также генерирует последовательность адресов микрокоманд, по которым производится обращение к блоку 12 памяти микрокоманд. Генера1дия адресов блока 12 определяется текущим содержимым счетчика микрокоманд, выполняемой командойj текущей микрокомандой, сигналами управления прерыванием и некоторыми другими специальными сигналами.

Арифметическо-логический блок 14 предназначен для выполнения арифмети- ческо-логических преобразований над данными и осуществления информационного обмена с блоком 22 сопряжения канала.

Блок памяти микрокоманд хранит микрокоманды, эмулирующие систему команд ЭВМ Электроника-60, операции связи с пультовым терминалом и программу начального пуска.

Дешифратор 15 внешнего устройства предназначен для выработки в течение адресной части цикла канала сигнала о том, что обращение идет к регистрам внешних устройств, адреса которых находятся в верхних 4К адресного пространства. Обмен информацией между центральным процессором и другими блоками 2,3,8,23 - 25 выполняется

при помощи стандартных циклов обращения к блоку 22 сопряжения канала.

Каждый внешний блок может иметь несколько различных регистров, адреса которых задаются соответствующими перемычками на входах сравнения адресов.

Блок 16 специальных управляющих сигналов предназначен для выполнения операций по первоначальной установке канальных устройств, регенерации памяти, а также для реализации некоторых внутренних операций центрального процессора.

Блок 17 представления канала обеспечивает использование блока 22 сопряжения канала как центральным про- цессором, так и блоками прямого доступа к памяти.

Центральный процессор управляет распределением времени использования блока 22 сопряжения канала для обмена информацией таймером 23, блоком 24 ввода-вывоДа, блоком 25 памяти и другими, а также выполняет все необходимые арифметическо-логические операции для обработки информации. Весь

3 . 1

обмен информацией и управляющими сигналами осуществляется под управлени- ем центрального процессора через единый блок 22 сопряжения канала с использованием 16 линий адреса данных и 18 линий управления. Причем 32 линии являются двунаправленными. Это означает, что по одним и тем же линиям информация может как прини- маться, так и передаваться относительно одного и того же блока. Таким образом, в соответствии с заранее записанной в блоке 25 памяти программой центральный процессор обеспечивает адресное управление каналами -коммутатора 7, запуск преобразователя 5 напряжения в код или осуществляет запуск преобразователя 6 частоты в код при совпадении в . элементе И 29 короткого импульса от переднего фронта периода измеряемой частоты (27) с коротким импульсом тактового генератора преобразователя частоты в код (28), сопряжение счет- чика 4 текущего времени, преобразователей 5 и 6 мультиплексор 8 с блоком 22.

Длительность задержки элемента 26 должна быть не менее времени за- держки прохождения сигнала в формирователе 27, элементе И 29 и в входных цепях .управляющего входа преобразователя 6 частоты в код.

Управление запуском преобразователя 5 или 6, счетчика 4 текущего времени и мультиплексора 8 осуществляется с помощью дешифратора 3 адресов. Адресное управления каналами коммутатора 7 осущео..твляется с помощью . регистра 2.

Таймер 23 в ЭВМ предназначен для формирования и передачи в блок 22 постоянных по длительности временных интервалов, на основании которых происходит прерывание основной программы для подсчета общего текущего времени с постоянным шагом. Прерывание по таймеру отличается от прерывания, поступающего от внешнего блока, более высоким приоритетом и тем, что не требуется адрес.вектора для того, чтобы начать подпрограмму обслуживания прерывания, так как обслуживание начинается через вектор с заранее известным адресом. Этот адрес специально зарезервирован для прерывания таймера.

Q 5 5

о

0

5 0 5

5

774

Счетчик 4 текущего времени предназначен для подсчета импульсов генератора 1 эталонных.импульсов и в интервале времени между двумя импульсами таймера 23.

Высокая точность привязки результатов измерения параметров быстропе- ременных и пульсирующих потоков жидкости и газа к текущему времени в момент измерения достигается тем, что в интервале времени между двумя импульсами таймера текущее время в момент изменения дополнительного фиксируется счетчиком, код с выхода которого мультиплексором передается в ЭВМ и является нониусной поправкой к программному значению текущего времени в момент измерения, формируемому по импульсам таймера, вызывающим прерывание программы ЭВМ для подсчета времени в одной из ячеек памяти.

Устройство 1 аботает следующим образом.

В блоке 25 ЭВМ заранее записывают общую программу измерения и анализа параметров нестационарного потока жидкости и газа. Запись программы в блок 25 осуществляется через блок 22 устройством ввода информации блока 24 под управлением центрального процессора ЭВМ.

В процессе работы устройства ЭВМ выполняет следующие задачи: ввод программы; автоматическое управление ходом программы в реальном масштабе времени; в соответствии с программой автоматическое управление измерением, регистрацией параметров, математическую и логическую обработку результатов измерения с учетом нелинейности градуировочных характеристик датчиков, преобразователей; приведение результатов измерения к физическому масштабу; вычисление взаимосвязанных, непосредственно незамеряемых параметров. I.

Общим для больщинства этих задач

является измерение величины сигнала, поступающего от датчика (первичного преобразователя) по выбранному каналу коммутатора 7, и запись в блок 25 величины параметра с выхода того или иного преобразователя 5 или 6 (в зависимости от номера канала) с помощью мультиплексора 8 и блока 22 с одновременной регистрацией текущего времени в момент измерения. Сигнал от таймера 23 через блок 22 поступа513631

ет на вход временных сигналов устройства и подается на генератор 1 и счетчик 4. Информационный вход устройства соединен с выходом блока 22 g ЭВМ, по которому через регистр 2 на вход коммутатора 7 подается код адреса канала для измеряемого параметра- потока от одного из датчиков.

Переключение адресов запускаемых преобразователей 5 или 6, а затем (в соответствии с программой в блоке 25) управление передачей в ЭВМ информации от счетчика 4 или преобразователей 5 и 6 осуществляется по адресному входу устройства дешифратором 3 адресов. При этом запуск преобразователя 6 частоты в код осзлцествля- ется лишь при совпадении в элементе И 29 двух коротких импульсов, формируемых формирователями 27 и 28 соответственно от-переднего фронта периода измеряемой г астоты Т и переднего фронта периода частоты тактового генератора Tf., .фиксируя совпадение этих импульсов, элемент И 29 выдает сигнал на управляющий вход преобразователя 6 частоты в код. Регулируемая длительность импульсов формирователей 27 и 28 позволяет более точно определить их совпадение На элементе И 29.

g

0

5

0

5

0

77.

Таким образом, для повьшения точности преобразования измеряемой частоты в код заполнение периода измеряемой частоты Ту частотой тактового генератора начинается в момент совпадения фронтов TX и Тр, т.е. исключается погрешность, обусловленная дискретностью счета,в начале измеряемого периода Т, Формула изобретения

Устройство длА ввода в электронную вычислительную машину величин измеряемых параметров быстроперемен- ных и пульсирующих потоков жидкости и газа по авт.св. № 1054824, о т л и- чающееся - тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство содержит элемент задержки, первый и второй формирователи импульсов и элемент И, входы первого формирова- т еля импульсов и элемента задержки подключены ко второму выходу коммутатора, выход элемента задержки соединен с вторым входом преобразователя частоты в код, дополнительный выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов, входы элемента И соединены с выходами первого и второго формирователей импульсов, а выход элемента И соединен с входом запуска преобразователя частоты в код.

Редактор Т.Парфенова

Составитель А.Женин

Техред Л.Олийнык . Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6362/39

. 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

Изобретение относится к устройствам для автоматизации измерения и анализа параметров нестационарных потоков жидкости и газа, в частности теплофизических параметров процессов в .переходных режимах. Цель изобретения - поньшение достоверности вводимой информации - параметров потоков жидкости и газа, имеющих электрический эквивалент в виде частоты переменного напряжения, за счет исключения погрешности измерения из-за дискретности счета периодов частоты тактового генератора (Т) в преобразователе частота - код в начале периода измеряемой частоты (Т). С этой целью заполнение Т частотой Т осуществляется лишь при совпадении коротких импульсов регулируемой длительности, формируемых соответственно от передних фронтов Т,;, и Т . 1 ил. (Л 00 о 00 ГЧ)