Устройство для ввода информации Советский патент 1988 года по МПК G06F13/00 

У&Г 9 Un--Ч

. «

Вых /

(Л

у 6ыи.2

со сх

ел

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления и контроля для ввода информации от дискретных датчиков.

Целью изобретения является повышение достоверности вводимой информации.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для ввода информации содержит селекторы 1 импульсов по длительности, первый 2, второй 3 и третий 4 мультиплексоры, согласующие элементы 5, элементы ИЛИ-НЕ 6-11, первый счетчик 12, датчик 13, дешифратор 14, третий счетчик 15, генератор 16 импульсов, элементы И-НЕ 17 и 18, элементы НЕ 19-21, триггеры 22-24, счетный триггер 25, элемент ИЛИ-НЕ 26, второй 27 и четвертый 28 счетчики.

Каждый из селекторов 1 импульсов по длительности состоит из интегрирующей цепи R2C1 и триггера Шмитта, выполненном на операционном усилителе D1, охваченного с помощью резисторов R5 и R6 положительной обратной связью. Время селекции по длительности определяется постоянной времени интегрирующей цепи R2C1 и порогами срабатывания триггера Шмитта, которые определяются соотношениями резисторов R5 и R6. В качесве операц он- ного усилителя D1 можно применить любой операционный усилитель, допускающий питание от однополярного источника. Диод VI служит для ограничения уровня сигнала, поступающего на интегрирующую цепочку на уровне , при этом уровень сигнала от датчиков 13 должен быть вы- ще +Un селекторов 1 импульсов. Диод V2 служит для защиты фильтров от всплесков напряжений отрицательной полярности на их входах. Резистор и служит для ограничения тока через диод VI и V2. Резистор и служит для возможности работы селекторов 1 импульсов от сигналов типа +27 В - обрыв. Согласующие элементы 5 состоят из К-го числа оптронов со схемой управления.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 22 и 25 находятся в состоянии «О, триггеры 23 и 24 - состояние «1, счетчик 12 адреса опращиваемых датчиков 13 и формируемых последвательных слов, счетчик- 15 обнулены. Каждый из датчиков 13 подсоединен к своему селектору 1 импульсов, который постоянно отслеживает за состоянием выходного сигнала этого датчика, причем достоверным считается сигнал, который не изменяет своего значения в течение времени . Это происходит потому, что напряжение на конденсаторе С1 измениться скачком не может. Например, при сигнале

на выходе датчика 13 вида (обрыв -Ue.c.)

это напряжение изменяется с постоянной

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

времени R2C1 до верхнего порога срабатывания триггера Шмитта, выполненного на операционном усилителе D1, охваченного с помощью резисторов R5 и R6 положительной обратной связью. Когда напряжение на этом конденсаторе превыщает верхний порог срабатывания триггера Шмитта, напряжение на выходе операционного усилителя D1 изменяется скачком и тем самым понижает порог срабатывания триггера. Следовательно, селектор 1 импульсов абсолютно нечувствителен к дребезгу контактов датчиков 13, так как конденсатор С1 разрядиться скачком до нижнего порога срабатывания не может, а разряжается с постоянной времени С1 (R2+ + R4) H(R3+RBx.p) . В данной схеме диод VI служит для ограничения сигналов от датчиков 13 на уровне -f-Un, диод V2 защищает схему от всплесков напряжения отрицательной полярности. Селектор 1 импульсов запитывается однополярным источником питания с искусственно созданной средней точкой , с которой соединяется резистором

R6. Элементы выбираются таким образом, что задержки сигнала по включению и выключению приблизительно одинаковы.

Исходя из указанного начального статического положения следует, что сигналом логического «О с прямого выхода триггера 22 первый счетчик 12 по счетному С-вхо- ду заблокирован, четвертый счетчик 28 по С-входу заблокирован уровнем логического «О с инверсного выхода триггера 24, а третий счетчик 15 разблокирован для,счета импульсов по С-Бходу уровнем логической «1 с выхода элемента ИЛИ-НЕ 8, на двух входах которого установлен уровень логического «О. Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 8, через элемент НЕ 20 поступив на V-вход мультиплексора 3, снимает с него блокировку, а также, поступив на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 11, разрещает проход через него сигналов с мультиплексора 3. Изменение состояния третьего счетчика 15 происходит по переднему фронту импульсов, поступающих на его вход с выхода элемента НЕ 21, следовательно, после того, как на С-входе счетчика 15 сигнал изменяет свое состояние с уровня логического «О на уровень логической «1 на входе элемента НЕ 21 половина периода уровень логического нуля, который устанавливая на выходе второго элемента И-НЕ 17 уровень логической «1, который, поступив на А1-вход адресного входа мультиплексора 4, в зависимости от уровня напряжения на АО-входе включает каналы ХЗ-X, Y3-Y или Х4-X, Y4-У, а так как входы ХЗ, Х4, УЗ, У4 соединены с нулевым проводом, то на выходах X и У уровень «О. За эту половину периода все переходные процессы внутри схемы оканчиваются и на выходе помехи не появляются. Код числа.

сосчитанного третьим счетчиком 15, поступив на адресный вход мультиплексора 3, включает по очереди все его каналы от XI до Х8, в котором на входы XI-ХЗ поступает адресная часть последовательных слов, формируемая вторым счетчиком 27, а на вход Х8 - информация контроля четности передаваемых последовательных слов, которая осуществляется триггером 25. Однако в данный момент времени сигнал с выхода этоторые соответствуют адресу формируемого с,лова, так как код адреса поступает на дешифратор 14, выходной сигнал которого через согласующие элементы 5 однозначно определяет ту часть мультиплексора 2, которая должна работать в данный момент. При опросе любых 16 датчиков 13 на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического «О, что раэре1нает проход через этот элемент, а также через

го триггера не может пройти через эле- 10 элемент ИЛИ-НЕ 26 (так как на первом, мент ИЛИ-НЕ 10, так как на его первомтретьеим и четвертом входах установлен

входе устанавливается уровень логическойуровень логического «О) на АО-вход муль«1, следовательно, на входе Х8 мультиплек-тинлексора 4 информации о состоянии онрасора 3 уровень логического «О. Сигнал с вы-шиваемых датчиков которая на первый

хода этого мультигтлексора, нройдя через ,, вход элемента ИЛИ-НЕ 6 поступает через

согласующие элементы 5 с выхода мультиплексора 2. В зависимости от уровня сигэлементы ИЛИ-НЕ 11 и ИЛИ-НЕ 26, так как на остальных их входах установлены уровни логического «О, поступает на АО-вход мультиплексора 4, и в ту часть периода импульсов с генератора 16 импульнала на АО-входе мультиплексора 4 на его выходах X и Y получаем биполярные противофазные сигналы, стробированные им30

сов, когда на А1-входе уровень логическо- 20 пульсами генератора 16 импульсов. После того «О, в -зависимости от того на АО-входе уровень логической «1 или «О, на Х-вхо- де - сигнал соответственно либо -f-Un, либо -Un, а на Y-выходе либо -LJn, либо . Когда в четвертом разряде третьего счетчика 15 появляется уровень логической «1, то на выходе элемента ИЛИ- НЕ 7 появляется сигнал логического «О, который, пройдя через элемент НЕ 19, инвертируется и, поступив на R-вход, сбрасывает все разряды третьего счетчика 15 в «О, после чего на выходе элемента ИЛИ- НЕ 7 снова появляется уровень логической «1, т.е. на выходе этого элемента в этот момент времени появляется короткий импульс, уровни которого изменяются в следующей последовательности: уровень логической «1 - уровень логического «О - уровень логической «1. А так как выход этого элемента соединен с С-входом триггера 22, то перепадом напряжения с «О на «1 он изменяет свое состояние и уровнем логической «1 со своего прямого выхода снимает блокировку счета по С-входу с первого счетчика 12, а также, поступив на первый вхо, элемента ИЛИ-НЕ 8, устанавливает на его выходе уровень логического «О, который блокирует счет по С-вхого как первый счетчик 12 достигает 16 (т.е. опрошена определенная группа 16 датчиков 13), задним фронтом импульса с «1 в «О, во второй счетчик 27 записывается логическая «1 (т.е. подготовлен новый адрес сло2 ва и соответственно выбрана очередная группа датчиков 13), этот же фронт импульса, пройдя через элемент ИЛИ-НЕ 7, инвертируется и, поступив на С-вход триггера 23, устанавливает этот триггер в состояние «О, так как на его D-входе в этот момент времени уровень логического «О, в это же состояние устанав.тивается триггер 22. Уровнем логического «О с прямого выхода триггера 22 первый счетчик 12 блокируется, а уровнем логической «1 с инверсного выхода этого триггера блокируется прохожде- ние сигнала с выхода мультиплексора 2 через элемент ИЛИ-НЕ 6, а также блокируется второй счетчик 27. В этот же момент времени на выходе элемента ИЛИ - НЕ 8 появляется уровень логической «1 (так как на

40 двух его входах установлены уровни логического «О), который разрещает счет по С-входу третьего счетчика 15, а также проинвертировавщись, пройдя элемент НЕ 20, снимает блокировку с мультиплексора 3 и разрещает прохождение сигнала с выхода

ду третьего счетчика 15 и, пройдя через эле- 45 мультиплексора 3 через элемент ИЛИ-НЕ

мент НЕ 20, уровнем логической «1 блокирует мультиплексор 3 и элемент ИЛИ-НЕ 11. В этот момент времени на инверсном выходе триггера 22 усганавливается уровень логического «О, которым снимется

11, но запрещает дальнейшее прохождение этого сигнала с первых четырех адресов (XI-Х4) через элемент ИЛИ-НЕ 26, так как на это время на третьем и четвертом входах этого элемента элементом ИЛИ-НЕ

блокировка счета по СЕ-входу второго счет- 9 устанавливается уровень логической «1,

чика 27, осуществляющего счет по заднему фронту поступающих импульсов. Первый счетчик 12 осуществляет счет до 16, что соответствует количеству разрядов информационной части последовательного кода. Код чисел от О до 15 через согласующие элементы 5, поступив на адресный вход мультиплексора 2, осуществляет последовательный опрос тех 16 датчиков 13, ко55

ввиду присутствия на его входах уровня логического «О. С пятого адреса по восьмой сигнал с выхода мультиплексора 3 свободно проходит на АО-вход мультиплексора 4 с дальнейшим его преобразованием им, указанным ранее. Для контроля четности сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 26 поступает на первый вход элемента И-НЕ 18, на второй вход которого поступает тактовая часторые соответствуют адресу формируемого с,лова, так как код адреса поступает на дешифратор 14, выходной сигнал которого через согласующие элементы 5 однозначно определяет ту часть мультиплексора 2, которая должна работать в данный момент. При опросе любых 16 датчиков 13 на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического «О, что раэре1нает проход через этот элемент, а также через

элемент ИЛИ-НЕ 26 (так как на первом, третьеим и четвертом входах установлен

согласующие элементы 5 с выхода мультиплексора 2. В зависимости от уровня сигнала на АО-входе мультиплексора 4 на его выходах X и Y получаем биполярные противофазные сигналы, стробированные импульсами генератора 16 импульсов. После то0

0 пульсами генератора 16 импульсов. После того как первый счетчик 12 достигает 16 (т.е. опрошена определенная группа 16 датчиков 13), задним фронтом импульса с «1 в «О, во второй счетчик 27 записывается логическая «1 (т.е. подготовлен новый адрес сло ва и соответственно выбрана очередная группа датчиков 13), этот же фронт импульса, пройдя через элемент ИЛИ-НЕ 7, инвертируется и, поступив на С-вход триггера 23, устанавливает этот триггер в состояние «О, так как на его D-входе в этот момент времени уровень логического «О, в это же состояние устанав.тивается триггер 22. Уровнем логического «О с прямого выхода триггера 22 первый счетчик 12 блокируется, а уровнем логической «1 с инверсного выхода этого триггера блокируется прохожде- ние сигнала с выхода мультиплексора 2 через элемент ИЛИ-НЕ 6, а также блокируется второй счетчик 27. В этот же момент времени на выходе элемента ИЛИ - НЕ 8 появляется уровень логической «1 (так как на

0 двух его входах установлены уровни логического «О), который разрещает счет по С-входу третьего счетчика 15, а также проинвертировавщись, пройдя элемент НЕ 20, снимает блокировку с мультиплексора 3 и разрещает прохождение сигнала с выхода

5 мультиплексора 3 через элемент ИЛИ-НЕ

мультиплексора 3 через элемент ИЛИ-НЕ

11, но запрещает дальнейшее прохождение этого сигнала с первых четырех адресов (XI-Х4) через элемент ИЛИ-НЕ 26, так как на это время на третьем и четвертом входах этого элемента элементом ИЛИ-НЕ

5

ввиду присутствия на его входах уровня логического «О. С пятого адреса по восьмой сигнал с выхода мультиплексора 3 свободно проходит на АО-вход мультиплексора 4 с дальнейшим его преобразованием им, указанным ранее. Для контроля четности сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 26 поступает на первый вход элемента И-НЕ 18, на второй вход которого поступает тактовая частота от генератора 16 импульсов, осущест- влярщая прерывание сигнала, поступившего на первый вход элемента, с дальнейшим контролем четности триггером 25, работающим в счетном режиме, прямым выходом соединенным с Х8-входом мультиплексора 3 через элемент ИЛИ-НЕ 10, на первый вход которого поступает уровень логического «О с прямого выхода триггера 23. Когда в четвертом разряде третьего счетчика 15 появляется уровень «1 (что соответствует записанному в нем числу восемь) на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 устанавливается уровень логического «О. Этот сигнал, пройдя через элемент НЕ 19, инвертируется им и устанавливает счетчик 15 в состояние «О, после чего на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 снова появляется уровень логической «1. Перепад напряжения с уровня логического «О до уровня логической «1 на выходе этого элемента устанавливает триггер 23 в состояние «1, так как в этот момент времени на его D-входе уровень логической «1, а перепадом напряжения с уровня логического «О до уровня логической «1 со своего прямого выхода триггер 24 - в состояние «О. Уровень логического «О с прямого выхода этого триггера устанавливает на выходе элемента И-НЕ 17 уровень логической «1, который устанавливает на выходе X и Y мультиплексора 4 уровень «О. Уровень логической «1 с инверсного выхода этого триггера устанавливает в состояние «О триггер 25 (осуществляющий контроль четности) и снимает блокировку счета по С-входу четвертого счетчика 28. Когда в третьем разряде этого счетчика появляется уровень логической «1, что соответствует четырем периодам импульсов от генератора 16 импульсов, триггер 24 этим уровнем напряжения устанавливается в состояние «1, что соответствует исходному состоянию, и цикл снова повторяется по кольцу.

Таким образом, на выходе мультиплексора 4 получают 32-разрядный последовательный двухполярный код, в котором разряды 1-8 - адрес слова, разряды 9-24 - информационные слова, разряды 25-31 - нуль, разряд 32 - контроль четности, разряды 1-4 - пауза.

После каждого цикла передачи инфор- маци-и о состоянии очередных 16 датчиков 13 адрес второго счетчика 27 изменяется на 1. Следовательно, когда им сосчитывается восемь адресов, девятым он сбрасывается в «О, так как в этом случае на четвертом выходе появляется уровень логической «1, который поступает на его установочный R- вход, после чего счет адресов повторяется снова с адреса 000.

Таким образом, предлагаемое устройство передает в линию восемь 32-разрядных слов, информационная часть каждого из которых включает информацию от 16 датчиков 13, что в сумме составляет 128 датчиков.

Число входов 128 взято условно, его можно значительно увеличить, при этом структурная схема не изменяется, а потребуется расширение разрядности входящих в, него элементов, а именно счетчика 27, дешифратора 14, согласуюших элементов 5 и селектора 1 импульсов.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает большей достоверностью передаваемой информации, так как код адреса 0 передаваемого слова поступает на дешифратор и однозначно определяет группу опрашиваемых датчиков, а также больщой уровень защиты от помех, благодаря применению согласуюших элементов, установке по каждому входу селекторов импульсов, применению на выходе последовательного двух- полярного кода с вводом в него разряда четности.

5

5

0

Формула изобретения

0 Устройство для ввода информации, со- держашее первый мультиплексор, три триггера, генератор импульсов, первый элемент НЕ, первый счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности вводимой информации, в него введены согласующие элементы, второй и третий мультиплексоры, счетный триггер, дешифратор, второй, третий и четвертый счетчики, семь элементов ИЛИ-НЕ, два элемента И-НЕ, второй и третий элементы НЕ, селекторы импульсов по длительности, входы которых являются входами устройства, выходы которых соединены с информационными входами первого мультиплексора, выход которого через соответствующий согласующий элемент соединен с первым входом первого, элемента

с ИЛИ-НЕ, выход генератора импульсов соединен с входом первого элемента НЕ и первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с счетными входами первого, третьего и четвертого счетчиков, выходы

0 группы первого счетчика и выходы дешифратора через соответствующие согласующие элементы соединены с адресными входами первого мультиплексора, выход первого счетчика соединен с блокирующим входом второго счетчика и первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выходы группы второго счетчика соединены с информационными входами первой группы второго мультиплексора, выход второго счетчика соединен с входом сброса второго счетчика, выход первого счетчика и выходы группы второго счетчика соединены с входами дещифрато- ра, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с входом

5 сброса третьего счетчка, выходы группы которого соединены с адресными входами второго мультиплексора, один из выходов группы третьего счетчика соединен с первым вхо5

0

дом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход третьего счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход четвертого счетчика соединен с установочными входами второго и третьего триггеров, прямой выход первого триггера соединен с блокирующим входом первого счетчика и первым входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом третьего элемента НЕ и блокирующим входом третьего счетчка, инверсный выход первого триггера соединен с информационными входами первого и второго триггеров, входом сброса первого счетчика, счетным входом второго счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ- НЕ, второй вход которого соединен с выходом щестого элемента ИЛИ-НЕ, третий вход пятого элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход пятого

10

15

третьего элемента НЕ соединен с управляющим входом второго мультиплексора и первым входом шестого элемента ИЛИ- НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго мультиплексора, информационные входы второй группы которого подключены к щине нулевого потенциала, информационный вход - к выходу седьмого элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с прямым выходом счетного триггера, вход синхронизации счетного триггера соединен с выходом первого элемента И- НЕ, прямой выход третьего триггера соединен с входом сброса четвертого счетчика и вторым входом второго элемента И - НЕ, инверсный выход третьего триггера соединен с входом сброса счетного триггера, блокирующим входом четвертого счетчика и вторым входом четвертого элемента ИЛИ-- НЕ, первый и второй информационные входы третьего мультиплексора подключены к и|ине поэлемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым вхо- 20 ложительного потенциала, третий и четвердом первого элемента И-НЕ и первым адресным входом третьего мультиплексора, выходы которого являются выходами устройства, второй адресный вход третьего мультиплексора соединен с выходом второго элемента И-НЕ, прямой выход второго триггера соединен с входом синхронизации третьего триггера и вторыми входами третьего и седьмого элементов ИЛИ-НЕ, инверсный выход второго триггера соединен с входом сброса первого триггера, выход

тый информационные входы третьего мультиплексора подключены к шине отрицательного потенциала, пятый, шестой, седьмой и восьмой информационные входы и управляющий вход третьего мультиплексора сое- 25 динены с щиной нулевого потенциала, входы сбросов второго и третьего триггеров, установочные входы первого и счетного триггеров и информационный вход третьего триггера соединены с щиной нулевого потенциала.

10

15

8

третьего элемента НЕ соединен с управляющим входом второго мультиплексора и первым входом шестого элемента ИЛИ- НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго мультиплексора, информационные входы второй группы которого подключены к щине нулевого потенциала, информационный вход - к выходу седьмого элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с прямым выходом счетного триггера, вход синхронизации счетного триггера соединен с выходом первого элемента И- НЕ, прямой выход третьего триггера соединен с входом сброса четвертого счетчика и вторым входом второго элемента И - НЕ, инверсный выход третьего триггера соединен с входом сброса счетного триггера, блокирующим входом четвертого счетчика и вторым входом четвертого элемента ИЛИ-- НЕ, первый и второй информационные входы третьего мультиплексора подключены к и|ине по20 ложительного потенциала, третий и четвертый информационные входы третьего мультиплексора подключены к шине отрицательного потенциала, пятый, шестой, седьмой и восьмой информационные входы и управляющий вход третьего мультиплексора сое- 5 динены с щиной нулевого потенциала, входы сбросов второго и третьего триггеров, установочные входы первого и счетного триггеров и информационный вход третьего триггера соединены с щиной нулевого потенциала.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления и контроля для ввода информации от дискретных датчиков. Цель изобретения состоит в повышении достоверности вводимой информации. Устройство содержит селекторы импульсов 1, мультиплексоры 2, 3, 4, согласующие элементы 5, элементы ИЛИ-НЕ 6, 7, 8, 9, 10, 11, 26, дешифратор 14, счетчики 12, 15, 27 и 28, элементы И-НЕ 17 и 18, триггеры 22, 23, 24 и 25, элементы НЕ 19, 20, 21, датчики 13. Введение селекторов импульсов 1 и согласующих элементов 5 обеспечивает фильтрацию сигналов типа дребезг, а также защиту от помех общего вида. Введенные элементы позволяют упаковать информацию от датчиков 13 в последовательные 32-разрядные слова с контролем четности каждого передаваемого слова и передать их в линию двуполярным кодом. 1 ил. (