Устройство для передачи информации Советский патент 1988 года по МПК G08C19/28 

со

00

сд

Изобретение относится к системам контроля и может быть использовано в океанологических исследованиях и сейсмологии для сбора .многоканальной телеметрической информации и передачи данных с использованием единственной линии связи. Устройство обладает высокой помехоустойчивостью. Устройство содержит датчики I, блоки 2 коммутации (по одному на каждые два датчика), блок ключей 5, усилители 6, 9, аналого- цифровой преобразователь 7, кодер 8, счетчик 10, блок II формирования синхроимпульсов, преобразователь 12 кода. Каждый блок 2 коммутации содержит ключи 13-16, триггер 17, синхронизатор 18, компаратор 19 и счетчик 20. Повышение помехоустойчивости устройства достигается за счет уменьшения переходной помехи между каналами путем разделения аналоговых выборок защитными временными интервалами, которые при этом используются для передачи синхроинфор- .мации. 3 ил. I а С

/А-3

R

. //гт-/

Изобретение относится к системе контроля и может быть использовано в океанологических исследованиях и сейсмологии для сбора многоканальной телеметрической информации и нередачи данных с использованием единственной линии связи.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства за счет уменьшения переходной помехи между каналами путем разделения аналоговых выборок зашит- ными временными интервалами, которые при этом используются для передачи синхро- информации.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для передачи информации; на фиг. 2 - блок-схема синхронизатора; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для передачи информации содержит дatчики II...IM (с нечетным индексом - пербые, с четным - вторые), и блоки 2... 2, коммутации, к входам koтopыx подключены по два датчика 1. Первые выходы блоков 2, ...2. коммутации объединены первой информационной шиной 3, а вторые выходы - второй информационной шиной 4. К информационным шинам 3 и 4 подключены последовательно соединенные блок 5 ключей, первый усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, кйдер 8 и второй усилитель 9. Второй выход кодера 8 подключен к taктиpyeмoмy входу АЦП 7, К входу счетчика 10 и к первому входу блока ll формирования синхроимпульсов, первый выход которого подключен к третьему входу, а второй выход - к четвертому входу блока 5 ключей, к четырем управляюшим входам которого подключены соответствующие выходы преобразователя 12 кода, вход которого соединен с выходом счетчика 10 и с вторым входом блока 11 формирования синхроимпульсов.

Каждый блок 2 коммутации содержит с первого по четвертый ключи 13-16, триггер 17, синхронизатор 18, компаратор 19 и счетчик 20, первый и второй аыходы которого подключены к управляющим входам соответственно первого 13 и второго 14 ключей, выходы которых подключены соответственно к первой 3 и второй 4 информационным шинам, входам третьего 15 и четвертого 16 ключей и первому и второму входам синхронизатора 18, выход которого соединен с первым входом триггера и первым входом счетчика 20, второй вход которого соединен с выходом компаратора 19, третьим входом синхронизатора 18 и аторым входом триггера 17, первый и второй выходы которого подключены соответственно к четвертому и пятому входам синхронизатора 18 и управляющим входам соответственно третьего 15 и четвертого 16 ключей, выходы которых под ключены к входу компаратора 19.

Синхронизатор 18 содержит ключи 21 и 22, блок 23 кадровой синхронизации, триггер 24 и счетчик 25, выход которого подключен к входу триггера 24, второй вход которого подключен к выходу блока 23 кадровой cинxpq изaции, первый вход которого подключей к выходам ключей 21 и 22, управляющий вход ключа 21 является пятым входом синхронизатора 18, а управляющий вход ключа 22 является четвертым входом синхронизатора 18 и вторым входом блока 23 кадровой синхронизации, третий вход которого является третьим входом синхронизатора 18, выход которого является четвертым входом блока 23 и выходом триггера 24, второй выход которого подключен к входу счетчика 25, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 23 кадровой синхронизации. Входами ключей 21 и 22 являются соответственно первый и второй входы синхронизатора -18.

Устройство для передачи информации ра ботает следующим образом.

При включении питания (на структурных схемах цепи питания не показаны) функциональные узлы устанавливаются в исходное состояние, а на втором выходе кодера появляются тактовые импульсы, формируемые

5 внутренним генератором частоты кодера 8. Акустические или сейсмические волны воспринимаются Датчиками 1, ...1 и в виде электрических нормализованных сигналов поступают на вход блоков 2, ...2 коммутации. В начальный момент работы устройства КЛ10ЧИ 13 и 14 разомкнуты, а в блоке 5 кJlючи I, IV замкнуты, ключи II, III разомкнуты. Тактовые импульсы с кодера 8 поступают на тактируемый вход АЦП 7, первый вход блока 11 формирования синхрог импульсов и вход счетчика 10. Кольцевой счетчик 10 организует цикл работы устройства. Каждый цикл состоит из служебного и информационного кадров (фиг. За, б) Кадры содержат импульсы синхронизации и временные промежутки, которые в служебном

0 кадре затем заполняются служебными байтами (цифровыми словами), а в информационном кадре заполняются аналоговыми выборками, которые посредством АЦП 7 преобразуются в информационные байты (циф5 ровые слова). Циклы разделены импульсом цикловой синхронизации, а служебный кадр отделен от информационного импульсом кадровой синхронизации (фиг. 36). Эти импульсы синхронизации передаются по одной ни формационной шине (например, по первой

0 информационной щине 3). По другой шине (например, по информационной шине 4) в служебном кадре передаются импульсы байтовой синхронизации. Информационный кадр в цикле следует сразу за служебным и содержит импульсы байтовой синхронизации, которые передаются в блоки 2i...2, и аналоговые выборки сигнала от датчиков li...l«. Импульсы байтовой синхронизации и аналоговые выборки в течение информа0

5

ционного кадра чередуются в информационных шинах 3 и 4 по перекрестному методу (фиг. За, б).

В течение времени, отведённого для передачи служебного кадра, ключи I, IV бло- ка 5 переключателей замкнуты, а ключи II, III разомкнуты. С выхода блока 11 формирования синхроимпульсов на первую информационную шину 3 поступают импульсы цикловой и кадровой синхронизации. Одновременно с второго выхода блока 11 формирования синхроимпульсов на вторую информационную шину 4 поступают следуюшие один за другим импульсы байтовой синхронизации служебного кадра, число которых

10

вой 3 и второй 4 информационным тинам, осуществляется сравнение сигналов. При совпадении импульса цикловой синхронизации с первым импульсом байтовой синхронизации служебного кадра формируется управляющий сигнал на выходе синхронизатора 18 для адресного счетчика 20 и триггера 17 (их первые входы), обнуляя и запрещая их работу в течение всего служебного кадра. В таком состоянии ключ 15 замкнут, а ключ 16 разомкнут, так как на их управляющие входы поступают соответственно прямой и инверсный сигналы с выходов триггера 17. На вход компаратора 19 через ключ 15 с первой информационной щины 3 поступают

определяется длительностью служебного кад-15 импульсы байтовой синхронизации служебра. При передаче информационного кадра во время первого такта ключи I, 111 блока 5 замыкаются, а ключи II, IV размыкаются. С первого выхода блока 11 формирования синхроимпульсов через ключ I блока 5 поступает на первую информационную шину 3 первый импульс байтовой синхронизации информационного кадра, а с блока 2 коммутации через вторую информационную шину 4 и ключ III блока 5 на вход усилитеного кадра. На выходе компаратора 19 формируются импульсы тактовой частоты, поступающие на вторые входы (счетные входы) адресного счетчика 20 и триггера 17. В конце служебного кадра по совпадению импульса кадровой синхронизации с последним импульсом байтовой синхронизации служебного кадра сигнал с выхода синхронизатора 18 снимает запрет на работу триггера 17 и адресного счетчика 20. На первом

ля 6 поступает информационная выборка 25 такте информационного кадра триггер 17

первого датчика 1 (первого канала). Затем из аналоговой выборки в АЦП 7 формируется информационный байт (цифровое слово), который в кодере 8 преобразуется в линейный код и через согласующий усилностается в предыдущем состоянии, поэтому ключ 15 замкнут, а ключ 16 разомкнут. На выходе компаратора 19 формируется тактовый импульс, который переключает триггер 17, и, соответственно, изменяется состоя9 передается в магистральную линию ние ключей 15 и 16. На втором такте инфортель

связи. Во время второго такта ключи I, III блока 5 размыкаются, а ключи II, IV замыкаются и на вторую информационную щину 4 поступает второй импульс байтовой синхронизации информационного кадра с второго выхода блока 11 формирования синхроимпульсов через ключ IV, а с блока 2 коммутации через первую информационную шину 3 и ключ II блока 5 на вход усилителя 6 поступает вторая информационная выборка аналогового сигнала второго датчика 1 , которая преобразуется аналогично предыдущей выборке.

Затем процесс передачи импульсов байтовой синхронизации информационного кадра и обработки аналоговых выборок повто ряется до окончания цикла, т. е. до оконча ния опроса всех датчиков 1,....

Работой блока 5 управляет преобразователь 12, четыре управляющих выхода которого соединены- с соответствующими входами блока 5.

Блоки 2,... коммутации обеспечивают формирование из импульсов байтовой синхронизации тактовой частоты (фиг. Зв), которая управляет коммутацией датчиков 1, ....„ (каналов) для формирования ана35

мациоииого кадра на вход компаратора 19 через ключ 16 с информационной щины 4 поступает второй импульс байтовой синхронизации информационного кадра и на выходе компаратора 19 формируется очередной тактовый импульс, который переключает триггер 17 и ключи 15 и 16 в исходное состояние. Далее процесс формирования тактовой частоты продолжается до начала следующего цикла, т. е. до совпадения импульса цикло40 вой синхронизации с первым импульсом байтовой синхронизации служебного кадра. После этого цикл повторяется.

Основным узлом, который организует работу блоков 2.,...2.коммутации, является синхронизатор 18. Если ключ 15 блоков 2,...2зд разомкнут, то ключ 21 синхронизатора 18 замкнут, так как на их управляющие входы подаются сигналы с разных выходов (прямой, инверсный) триггера 17. Управляющие входы ключей 16 и 22 включены анало50 гично. Выход компаратора 19 и прямой выход триггера 17 соедииены с входами блока 23 кадровой синхронизации через третий и четвертый входы синхронизатора 18, где происходит сравнение сигналов этих входов. При совпадении сигналов блок 23 кадровой

45

логовых выборок с требуемыми длитель- синхронизации формирует импульс, который

ностью и очередностью. Это происходит следующим образом. В синхронизаторе 18, подключенном первым и вторым входами к перустанавливает триггер 24 в иулевое состояние. Триггер 24 формирует сигнал на выходе синхронизатора 18 и разрешает работу счет

вой 3 и второй 4 информационным тинам, осуществляется сравнение сигналов. При совпадении импульса цикловой синхронизации с первым импульсом байтовой синхронизации служебного кадра формируется управляющий сигнал на выходе синхронизатора 18 для адресного счетчика 20 и триггера 17 (их первые входы), обнуляя и запрещая их работу в течение всего служебного кадра. В таком состоянии ключ 15 замкнут, а ключ 16 разомкнут, так как на их управляющие входы поступают соответственно прямой и инверсный сигналы с выходов триггера 17. На вход компаратора 19 через ключ 15 с первой информационной щины 3 поступают

импульсы байтовой синхронизации служебного кадра. На выходе компаратора 19 формируются импульсы тактовой частоты, поступающие на вторые входы (счетные входы) адресного счетчика 20 и триггера 17. В конце служебного кадра по совпадению импульса кадровой синхронизации с последним импульсом байтовой синхронизации служебного кадра сигнал с выхода синхронизатора 18 снимает запрет на работу триггера 17 и адресного счетчика 20. На первом

остается в предыдущем состоянии, поэтому ключ 15 замкнут, а ключ 16 разомкнут. На выходе компаратора 19 формируется тактовый импульс, который переключает триггер 17, и, соответственно, изменяется состояние ключей 15 и 16. На втором такте инфор ние ключей 15 и 16. На втором такте инфор5

мациоииого кадра на вход компаратора 19 через ключ 16 с информационной щины 4 поступает второй импульс байтовой синхронизации информационного кадра и на выходе компаратора 19 формируется очередной тактовый импульс, который переключает триггер 17 и ключи 15 и 16 в исходное состояние. Далее процесс формирования тактовой частоты продолжается до начала следующего цикла, т. е. до совпадения импульса цикло0 вой синхронизации с первым импульсом байтовой синхронизации служебного кадра. После этого цикл повторяется.

Основным узлом, который организует работу блоков 2.,...2.коммутации, является синхронизатор 18. Если ключ 15 блоков 2,...2зд разомкнут, то ключ 21 синхронизатора 18 замкнут, так как на их управляющие входы подаются сигналы с разных выходов (прямой, инверсный) триггера 17. Управляющие входы ключей 16 и 22 включены анало50 гично. Выход компаратора 19 и прямой выход триггера 17 соедииены с входами блока 23 кадровой синхронизации через третий и четвертый входы синхронизатора 18, где происходит сравнение сигналов этих входов. При совпадении сигналов блок 23 кадровой

5

синхронизации формирует импульс, который

устанавливает триггер 24 в иулевое состояние. Триггер 24 формирует сигнал на выходе синхронизатора 18 и разрешает работу счетчика 25 На счетный вход счетчика 25 поступаю: . сформированные блоком 23 ка. фовой синхронизации из импульсов, поступающих на ее вход с выхода компаратора 19 через третий вход синхронизатора 18. Счетчик 25 имеет предварительную установку в зависимости от числа тактов служебного кадра и по последнему из них формирует импульс, который устанавливает триггер 24 в единичное состояние. Появившийся уровень на прямом выходе триггера 24 запрещает дальнейшую работу счетчика 25, а инверсный выход триггера 24 разрешает работу триггера 17 и адресного счетчика 20. В таком состоянии триггер 24 отается до прихода следуюш.его импульса цикловой синхронизации, после чего процесс работы синхронизатора 18 повторяется.

Одновременно адресный счетчик 20 всех блоков 2, ...2.„ коммутации осуществляет под счет импульсов, которые поступают на его второй (счетный) его вход. Каждый адресный счетчик 20 имеет предварительную установку в зависимости от очерёдности подключения к информационным шинам 3 и 4 соответствующих датчиков 1,.... При совпадении подсчитанных импульсов с предварительной установкой адресного счетчика 20 на его выходах по очередности появляется управляющие сигналы, которые замыкают ключи 13 и 14 на время выборки аналогового сигнала соответствующего из датчиков 1., ...1„ для передачи аналоговых выборок по информационным щинам 3 и 4.

Таким образом, по информационным щинам 3 и 4 в промежутках между импульсами байтовой синхронизации информационного кадра передаются информационные выборки всех каналов От датчиков 1, ...1„, которые на входы усилителя 6 объединяются в непрерывную последовательность аналоговых выборок без переходных помех.

Формула изобретения

Устройство для передачи информации, содержащее датчики, блоки коммутации, первый усилитель, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вхо

0

5

0

5

0

5

дом кодера, первый выход которого подключен к входу второго усилителя, выход которого является выходом устройства, второй выход кодера соединен с входом счетчика и с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, каждый блок коммутации выполнен из триггера, первого ключа и счетчика, первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выходы первых датчиков подключены к входам первых ключей соответствующих блоков коммутации, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства, в него введены блок ключей, преобразователь кода и блок формирования синхроимпульсов, каждый блок коммутации снабжен компаратором, ключами и синхронизатором, в каждом блоке коммутации выход первого ключа соединен с первым входом синхронизатора, выход второго ключа подключен к второму входу синхронизатора, выход которого соединен с первыми входами триггера и счетчика, второй выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены соответственно через третий и четвертый ключи с входом компаратора, выход которого подключен к второму входу счетчика, к третьему в.ходу синхронизатора и к второму входу триггера, первый выход которого соединен с четвертым входом синхронизатора и с управляющим входом третьего ключа, второй выход триггера подключен к пятому входу синхронизатора и к управляющему входу четвертого ключа, выходы вторых датчиков соединены с входами вторых ключей соответствующих блоков коммутации, выходы первого и второго ключей которых подключены соответственно к первому и второму входам блока ключей, выход которого соединен с входом первого усилителя, второй выход кодера подключен к первому входу блока формирования синхроимпульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока ключей, выход счетчика подключен к второму входу блока формирования синхроимпульсов и к входу преобразователя кода, выходы которого соединены с управляющими входами блока ключей.

ifc/H/rer ou Cf /v o c/Jai/c/i/ ) bcfc/frr i

l/ frtj/76C )(ffaHi/3a fc/ij l/ff offMcft fJc fjffbf6 6f5offfftJ

a

д

s .1ПЯ1шшпяллплялятплятг-

«А«7Й7

t/ff op f atfi/o/ / /fj

Цикл

. Sot/mffffffij ctf ifaof i ftfaL/

ue.5