Устройство для сбора информации от дискретных датчиков Советский патент 1989 года по МПК G06F13/00 

1

Изобретение может быть использовано для решения задач сбора и коммутации дискретной информации от датчиков и передачи ее в устройства обработки данных или в управляющую вычислительную машину.

Цель изобретения - повьшение помехозащищенности устройства.

, На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для сбора информации от дискретных датчиков; на фиг.2 - диаграмма работы информационного канала; на фиг.З - 5 - пример реализации устройства; на фиг.6 - диаграмма работы элементов синхронизации блока фиксации изменения состояния датчиков; на фиг.7

-

диаграмма работы блока разрешения передачи информации.

Устройство содержит входы 1, блок 2 контроля четности, блок 3 памяти, первый D-триггер 4, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, первый элемент И-НЕ 6, первый элемент НЕ 7, первый элемент И 8, второй элемент И-НЕ 9, второй D-триггер 10, третий элемент И-НЕ 11, второй элемент НЕ 12, пер вый и второй RS-триггеры 13 и 14, четвертый и пятый элементы И-НЕ 15 и 16, третий элемент НЕ 17, третий RS-триггер 18, IK-триггер 19, второй и третий элементы И 20 и 21, третий D-триггер 22, элемент ИЛИ 23, генератор 24 импульсов, блок 25 фикса4

ю

Од САЭ 4

ю

ции изменения состояния датчиков, блок 26 разрешения передачи инфор- мапни, блок 27 формирования адреса, регистр 28 числа, регистра 29 адреса, выходы 30 и 31 числа и адреса, выход 32 для сигнала изменения состояния датчиков и вход 33 для поступающего из устройства обработки данных сигнала считывания.

Блок 3 памяти (фиг.З) содержит m групп элементов И ЗА - 36 (по чис.- лу каналов) по п элементов в каждой (по числу разрядов датчика), группу элементов ИЛИ 37, состоящую из п эле- 15 ментов, элемент 38 памяти (оперативное запоминающее устройство), шифратор 39 (постоянное запоминающее устройство), регистр 40, одновибра- . тор 41, формирователь 42 одиночного 20 импульса,

Блок 25 фиксации изменения датчиков содержит группу элементов ИЛИ 43 (га элементов), группу элементов И 44 (т элементов), группу 1К-триг- геров 45 (т триггеров), группу элементов И 46 (т - 1 элемент), группы элементов И 47 и 48 (по m элементов в каждой), группу 1К-триггеров 49, (т триггеров), группу элементов И 50- (т элементов), элементы ИЛИ 51 и 52, группу элементов И 53 и 54 . (по га элементов), группу элементов ИЛИ 55, элемент НЕ .56, элементы

триггеры 10, 13, 14, 18, 19 и 22 устанавливаются в исходное (нулевое) состояние, а сигнал на выходе тригге- g ра 4 соответствует уровню сигнала на выходе блока 2 контроя четности.

С генератора импульсов 24 на входные каналы и в блок фиксации иэмене( ния состояния датчиков (для синхрони- 10 зации) поступайт тактирующие импульсы frgH (фиг,2) с длительностью импульса Г, и длительностью паузы 2 Для успешн ой работы устройства необходимо, чтобы 2. С; . Период следования импульсов выбирается из условия €„ с (е, + ) « -, где С длительно.сть импульса помехи; f - частота изменения кода датчиков. Чем длиннее пауза б тем больше вероятность обнаружения помех, появляю-, щихся при изменении кода датчиков. Обычно выбирают С. + С (3-4) . Кроме этого длительность паузы ,

25 должна быть достаточной для осуществления записи информации с датчиков в блок 3 памяти.

На входы 1 (фиг.1) каждого из входных каналов устройства поступает

30 информация с многоразрядных (одноразрядных) датчиков. При работе с датчиками, работающими в отраженном коде (коде Грея), на вход блока 2 контроля четности поступают все V. iiiv, 1 ja iiwi 1 yiictn; i: bCu раз

И Ь/ И 58, элемент ИЛИ 59, одновибра- Рядные шины датчика, а при работе в

тор 60, формирователь 6 одиночногопозиционном коде и одноразрядными импульса, элемент НЕ 62, формирователь 63 одиночного импульса, однодатчиками - младший .(рдин) разряд.

.- - .. Блок 2 определяет факт изменения сосвибратор.64, фop nipoвaтeль 65 одиноч- тояния датчика (U.,,,5 - выходное ного импульса, элемент НЕ 66, форми- до напряжение .элемента 5 на фиг.2).

Изменение сигнала на выходе блока

рователь 67 одиночного импульса, од : новибратор 6В, формирователь .69 одиночного импульса.

Блок 26 разрешения передачи нпформа- : ции содержит RS-триггер 70, элемент И 71,элемент ШШ 72,Т-триггер 73, D-триггеры 74 и 75.

Устройство работает следующим образом.

Установка устройства в исходна:е состояние после включения производится с помощью блока 25 фиксирования изменения состояния датчиков. При этом Йлок производит последовательный (приоритетный) опрос всех датчиков с выдачей сигнала 1 на D-вход D-триггера 22 опрашиваемого канала. После опроса всех датчиков и записи их кода в блок 3 памяти

контроля четности с 1 на О или

наоборот означает изменение кода датчика (чет или нечет, или

45 наоборот). В реальных условиях, когда датчики находятся на значительных расстояниях, сигналы с разрядных шин датчика искажены переходными процессами и наводимыми помехами

50 (Uex. на фиг.2).

При изменении кода датчика на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 (фйг.1) вырабатывается сигнал 1 с повторением помех ( на фиг.2).

55 С приходом тактового импульса с генератора 24 в RS-триггер 13 записывается сигнал 1 (Uewxtj, на фиг.2), а на инверсном выходе - О. При

15 . 20

62334

триггеры 10, 13, 14, 18, 19 и 22 устанавливаются в исходное (нулевое) состояние, а сигнал на выходе тригге- g ра 4 соответствует уровню сигнала на выходе блока 2 контроя четности.

С генератора импульсов 24 на входные каналы и в блок фиксации иэмене( ния состояния датчиков (для синхрони- 10 зации) поступайт тактирующие импульсы frgH (фиг,2) с длительностью импульса Г, и длительностью паузы 2 Для успешн ой работы устройства необходимо, чтобы 2. С; . Период следования импульсов выбирается из условия €„ с (е, + ) « -, где С длительно.сть импульса помехи; f - частота изменения кода датчиков. Чем длиннее пауза б тем больше вероятность обнаружения помех, появляю-, щихся при изменении кода датчиков. Обычно выбирают С. + С (3-4) . Кроме этого длительность паузы ,

25 должна быть достаточной для осуществления записи информации с датчиков в блок 3 памяти.

На входы 1 (фиг.1) каждого из входных каналов устройства поступает

30 информация с многоразрядных (одноразрядных) датчиков. При работе с датчиками, работающими в отраженном коде (коде Грея), на вход блока 2 контроля четности поступают все V. iiiv, 1 ja iiwi 1 yiictn; i: bCu раз

Рядные шины датчика, а при работе в

контроля четности с 1 на О или

наоборот означает изменение кода датчика (чет или нечет, или

45 наоборот). В реальных условиях, когда датчики находятся на значительны расстояниях, сигналы с разрядных шин датчика искажены переходными процессами и наводимыми помехами

50 (Uex. на фиг.2).

При изменении кода датчика на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 (фйг.1) вырабатывается сигнал 1 с повторением помех ( на фиг.2).

55 С приходом тактового импульса с генератора 24 в RS-триггер 13 записывается сигнал 1 (Uewxtj, на фиг.2), а на инверсном выходе - О. При

в

III II

этом запрещается работа элемента И- НЕ 11, и с наступлением паузы триггер 10 переписывается сигнал

вых.ю j фиг. 2), а в случае помехи (наличия производной сигнала в интервале е ) ив триггер 14 (UgbixH,

на фиг.2) также записьюается 1, При этом импульс изменения кода датчика на элементах И-НЕ 16 и 17 не вырабатьгоается до тех пор,пока в интервале не будет помех (Ug, ).

По срезу этого импульса триггер 4

U62334

10

на фиг.2) на инверсных выходах записывается сигнал О.

Сигнал с инверсного выхода триггера 18 поступит на вход блока 25 и запрещает вьщачу кода датчика данного канала в устройство обработки информации, а на элементе И 20 (Ug,, 2о

на фиг.2) вырабатьшается импульс, который через элемент ИЛИ 23 (,

на фиг.2) поступает на блок 25 фиксации изменения состояния датчиков для повторной записи в блок 3. По срезу

iiw wjt/coy i IUIAJ иМИулъСа триггер ц--. . л

(фиг.1) изменяет свое состояние в со- 5 этого импульса 1К-триггер 19 устанавответствии с сигналом с блока контроля четности (Ugj,,4 на фиг.2).

На диаграмме работы устройства (фиг.2) показано, что независимо от длительности помех входной канал вырабатывает импульс изменения кода датчика только при отсутствии в ин- тррвале паузы помех с блока контроля четности. Этот импульс с элемента НЕ 17 (Ugb, 7 J на фиг.2) через элемент ИЛИ 23 (иg,23эна фиг.2) поступает на один из входов блока 25, который осуществляет запоминание указанньгх сигналов, производит очередную или приоритетную запись кодов датчика в блок 3 памяти в интервале пауз ZTj и с помощью блока .26 .разрешения передачи информации также очередную или приоритетную вьща- чу кода с блока памяти в устройство , обработки информации. Синхронизация работы блока 25 осуществляется с помощью импульсов с генератора 24, поступающих на его вход.

При записи в блок 3 памяти блок 25 вырабатывает сиУ-нал I, поступающий на D-вход D-триггера 22 (Ug на фиг.2) и вход элемента И 8. По окончании импульса с генератора на выходе D-триггера устанавливается сигнал 1 (, фиг.2). На

входы элемента И 8 поступает сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 ( фиг.2) и инвертированный

20

25

30

35

40

45

50

ливается в исходное состояние ( на фиг.2), -а состояние триггера 22 вых ггэ фиг.2) зависит от сигнала с блока 25 на его входе. Блок фиксации изменения состояния датчиков повторно производит запись кода датчика в блок памяти, и этот процесс повторяется до тех пор пока в интервале записи будут отсутствовать помехи. , При этом 1К-триггер 19 в процессе записи не изменяет свое состояние ( на фиг.2), сигнал

I с его выхода разрешает работу элемента И 21, и импульс с генератора устанавливает триггер 18 (Un.,,,. на

О01лт э

фиг.2; в исходное состояние. Сигнал 1 с инверснЕлм выходом триггера 18 разрешает считьгоание кода датчика с блока памяти в устройство обработки информации.

При приходе из устройства обработки информации сигнала считывания на вход 33 блок 25 разрешает вьдачу с блока 3 памяти в регистр 28 кода датчика соответствующего канала, изменившего свое состояние, а также передает сигналы в блок 27, который формирует адрес датчика в регистре

29.

I

На диаграмме работы устройства (фиг.2) показано,что. независимо от длительности и вида помех, возникающих как при изменении кода датчика, так и в процессе записи в блок памяти, в устройство обработки не поступает ложная информация. Наиболее эффективно устройство работает при сборе информации от датчиков, рабоНа диаграмме работы устройства (фиг.2) показано,что. независимо о длительности и вида помех, возника щих как при изменении кода датчика так и в процессе записи в блок па ти, в устройство обработки не пост пает ложная информация. Наиболее э фективно устройство работает при сборе информации от датчиков, рабо

импульс с генератора (с выхода элемента НЕ 12). В случае появления по:Гв а„оГГ :.гг.й яв ле::г - од„ора,р„

та и 8 вырабатывается импульс помехи. При этом в RS-триггере ,18 (Ug, ,3}

на ) л 1К-триггере 19 (U

вы)с19 J

датчиков.

В устройстве, кроме контроля наличия помех при изменении кода д чика, осуществляется контроль инU62334

10

на фиг.2) на инверсных выходах записывается сигнал О.

Сигнал с инверсного выхода триггера 18 поступит на вход блока 25 и запрещает вьщачу кода датчика данного канала в устройство обработки информации, а на элементе И 20 (Ug,, 2о

на фиг.2) вырабатьшается импульс, который через элемент ИЛИ 23 (,

на фиг.2) поступает на блок 25 фиксации изменения состояния датчиков для повторной записи в блок 3. По срезу

--. . л

5 этого импульса 1К-триггер 19 устанав

20

25

30

35

40

45

0

ливается в исходное состояние ( на фиг.2), -а состояние триггера 22 вых ггэ фиг.2) зависит от сигнала с блока 25 на его входе. Блок фиксации изменения состояния датчиков повторно производит запись кода датчика в блок памяти, и этот процесс повторяется до тех пор пока в интервале записи будут отсутствовать помехи. , При этом 1К-триггер 19 в процессе записи не изменяет свое состояние ( на фиг.2), сигнал

I с его выхода разрешает работу элемента И 21, и импульс с генератора устанавливает триггер 18 (Un.,,,. на

О01лт э

фиг.2; в исходное состояние. Сигнал 1 с инверснЕлм выходом триггера 18 разрешает считьгоание кода датчика с блока памяти в устройство обработки информации.

При приходе из устройства обработки информации сигнала считывания на вход 33 блок 25 разрешает вьдачу с блока 3 памяти в регистр 28 кода датчика соответствующего канала, изменившего свое состояние, а также передает сигналы в блок 27, который формирует адрес датчика в регистре

29.

I

На диаграмме работы устройства (фиг.2) показано,что. независимо от длительности и вида помех, возникающих как при изменении кода датчика, так и в процессе записи в блок памяти, в устройство обработки не поступает ложная информация. Наиболее эффективно устройство работает при сборе информации от датчиков, рабо - - од„ора,р„

- од„ора,р„

датчиков.

В устройстве, кроме контроля наличия помех при изменении кода датчика, осуществляется контроль инормации в процессе записи в запоминающее устройство, что обеспечивает полное исключение передачи ложной информации в устройство обработки.

На фиг.З - 5 приведены схемы реа- лизации основных блоков устройства для сбора информации от дискретных датчиков,

Блок 3 памяти (фиг.З) содержит группы элементов И ЗА - 36, число которых соответствует числу каналов т, а количество элементов в группе - числу разрядов датчика п, элемент ИЛИ 37, элемент 38 памяти (оперативное запоминающее устройство, шифратор 39 (постоянное запоминающее устройство) и регистр 40 адреса блока памяти. На первые входы группы элементов И 34 - 36 поступает информация с датчиков. На вторые входы этих элементов поступают сигналы управления, определяющие канал, с которого произ10

15

20

25

30

водится съем информации, с блока 25 фиксации, изменения состояния датчиков . Шифратор 39 (обычно программируемое постоянное запоминающее устройство) осуществляет формирование кода адреса блока 3 памяти для установки его в регистр 40 адре- са с числом разрядов 2 т. Управление записью информации осуществляется с блока 25 фиксации изменения состояния датчиков. Одновибратор 41 и формирователь .42 одиночного импульса производят задернску на время переходник процессов (после установки адреса в. регистре 40 при считьгоании. информации с элемента- памяти 38). .Блок 25 фиксдции изменения состояния датчиков (фиг.4) производит установку устройства в исходное состояние после включения. Для этого размыкается контакт переключателя S и через группу элементов ИЛИ 43 триггера 45 устанавливаются в единичное состояние. При этом устройство осуществляет опрос всех датчиков, запо мияает их коды в элементе 38 памяти (фиг.З) и производит отсылку в блок обработки информации.

В рабочем состоянии контакт пере- ключателя S замкнут, и на группу триггеров 45 блока 25 (фиг.4) через эле- gg менты ИЛИ 43, при изменении кода датчиков, с выхода информационных каналов (элементы ИЛИ 23, фиг.1) поступают импульсы, которые устанавливают

32

40

45

50

0

5

0

5

0

gg

триггера 45 в состояние I, С помощью элементов У 46 осуществляется приоритетная выборка канала, информацию которого необходимо записать в блок памяти. Для этого сигналы с элементов И 46 поступают через элементы И 53 и ИЛИ 55 на шифратор 39 (фиг.З) б л p:t а памяти для формирования адреса запоминающего устройства и через элемент ИЛИ 52 на элемент И 58 (фиг.4) для формирования импульсов записи в регистр адреса и записи информации в блок 3 памяти.

Импульсы записи формируются с помощью элемента И 5В и через элемент ИЛИ 59 поступают на запись в регистр адреса блока памяти. Одновибратор 60 и формирователь 61 одиночных импульсов формирзпот импульс записи в элемент 38 памяти. Длительность импульса с формирователя 61 должна быть достаточной для записи ..в элемент 38 памяти, а длительность импульса одновибратора 60 должна „ быть не меньше переходных процессов в элементах памяти при установке адреса.

На фиг.6 предс тавлена диаграмма работы элементов 63-69 синхрониза- ; ции блока 25 (фиг.4), из которой видно, что запись информации в блок 3 памяти осуществляется ..в интервале пауз импульсов с генератора, а сни32 тьгоание в блок обработки информации синхронизируются импульсами с генератора. С помощью одновибраторов 64 и 68 осуществляется задержка импульсов синхронизации на время, большее

40 переходных процессов в элементах 43, 45, 46, 53, 55 при записи в элемент 38 памяти и в элементах 47, 49, 54, 55 при считывании информации в блок обработки. Обычно ввиду достаточно

45 большой длительности переходных процессов при изменении информации с , датчиков длительность паузы с существенно больше времени, необходимого для записи информации в запоминающее устройство. Считывание информации с элемента 38 памяти может иметь длительность больше длительности €-., импульса с генератора (фиг.7).

Сигналы с триггеров 45 и элементов И 46 (фиг.4) поступают на группу элементов И 53 для формирования адреса и на элементы 8 и 22 каналов (фиг.1) для определения канала, ho

50

которому производится запись в блок 3 памяти. После записи информации в блок памяти триггер 45 устанавливается в исходное состояние, а триггер 49 - в состояние 1, импульсом с формирователя 61 одиночных импульсов, поступающим на входы элементов И 44 и 47 соответствующего канала,

В случае, если запись кода датчика в блок памяти пропша в отсутствие помех (сигнал 1 с элемента 18 информационного канала на входе элемента И 50), сигналы с элементов И 50 поступают на входы элементов ИЛИ 51 для формирования сигнала прерывания и импульсов считывания в регистры адреса 29 и числа 28 и входы группы алементов И 54 для формирования адреса считывания кода датчика. Переключение элементов И 53 и 54 (запись, считьшание) осуществляется с помощью сигнала с блока 26 и элемента НЕ 56.

Запрос прерывания через блок 26 разрешения передачи информации (фиг.5) поступает на устройство обработки информации, которое выраба- тьшает сигнал 1 (разрешение прерывания) . По этому сигналу бдок 26 осуществляет его синхронизацию фиг.7) с импульсами, поступающими на его вход с формирователя одиночных импульсов 69 (фиг.4),и вырабатывает импульс, который поступает на вход элемента И 57. С вькода И 57 этот импульс ..-поступает на элементы И 48 для установки триггера 49 опрашиваемого канала в исходное состояние через элемент ИЛИ 59 для установки адреса в регистр 29 через формирователь адреса 27 и на запись информации из блока 6 памяти в регистр 28 числа.

; Из диаграммы работы блока 26 (фиг.7) видно, что в предлагаемом варианте схемы реализации после счи- тьшания информации в блок обработки должен поступить сигнал О (разрешение прерывания) и вновь сигнал 1

46233410

в случае, если запрос прерывания не меняет своего значения. Когда запрос прерывания установится в состоящие О, устройство обработки информации должно выработать сигнал 1 (конец приема), который установит триггер 70 в исходное состояние.

10 Формула изобретения

5

0

5

Устройство для сбора информации от дискретных датчиков по авт. св. СССР № 1259272, отличающееся тем, что, с целью повьппения помехозащищенности, в каясдый канал введены три элемента И, элемент ИЛИ, третий RS-триггер, 1К-триггер, тре- тий D-триггер, первый вход первого элемента И соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход первого элемента И и вход синхронизации третьего D-триггера соединенй с вьгеодом второго элемента НЕ, выход первого элемента И соединен с входом установки третьего RS-триггера и 1-входом 1К-триггера, прямой и ин- .версный BI)fkoды которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены с выходом третьего D-триггера, третий вход .первого элемента И и информационный вход D-триггера соединены с соответствующим выходом второй группы блока фиксации изменения состояния датчиков f. вьпсод третьего элемента И соединен с входом сброса третьего RS-триггера, выход второго элемента И и третьего элемента НЕ соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого и выход третьего RS-триггера соедзшены с соответст- взпощими входами первой и второй групп блока фиксации изменения состояния датчиков, третьи входы второго и третьего элементов И, К-вход 1К-триг- гера и вход синхронизации блока фиксации изменения состояния датчиков соединены с выходом генератора им- / -- пульсов.

0

5

0

5

0

Изобретение относится к автома- - тике и вычислительной технике и может быть использовано для решения задач сбора и обработки дискретной информации-от датчиков и передачи ее в устройства обработки данных или в управляющую вычислительную машину. Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства. Устройство- содержит входные каналы, блок памяти, блок фиксации изменения состояния датчиков, блок формирования адреса, блок разрешения передачи, генератор импульсов, регистры числа и адреса.Цель-изобретения достигается за счет введения в каж,цый входной канал известного устройства трех элементов И, элемента ИЛИ и трех триггеров, что позволяет осуществлять дополнительный контроль наличия помех в канале связи при записи в блок памяти и исключить запись ложной информации. 7 ил. 2 $

pwej

CSjtOKa 25 1ликсации- изпенения состояния aomvuifoS

SJ

/-Ш-©- -,

Фие.З

/to SjioH J папяти

-Кг- t ff faux 27

-f- I tftnH IWif .

m Ф01 Г1иро1ания offpKo числа

9ut.ii