Многоканальное устройство для регистрации сигналов Советский патент 1990 года по МПК G01D9/00 

0

00

Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретения - увеличение частотного диапазона регистрируемых процессов и расширение функциональных возможностей устройства путем одновременной реализации режимов преобразования масштаба времени и реального масштаба времени и реального масштаба времени в различных каналах. В устройство, содержащее N измерительных каналов, в каждый из которых входят нормирующее устройство, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, блок синхронизации и цифроаналоговый преобразователь, многоканальное регистрирующее устройство, блок синхронизации запуска, программируемый таймер, счетчик адреса, счетчик циклов, первый и второй коммутаторы, пульт управления и блок управления, введены первый и второй регистры, первый и второй шинные формирователи, первый и второй счетчики каналов, третий дешифратор, третий шинный формирователь, третий и четвертый регистры, блок обработки информации, четвертый дешифратор. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов.

Цель изобретения - увеличение частотного диапазона регистрируемых процессов и расширение функциональных возможностей устройства путем

одновременной реализации режимов преобразования масштаба времени и реального масштаба времени в различных каналах.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - вариант выполнения блока синхронизации} на фиг. 3-6 временные диаграммы} на фиг.7 - блок-схема алгоритма функционирования блока обработки информации; на фиг. 8 и 9 - блок-схемы

подпрограмм цифровой обработки и управления вводом-выводом.

Многоканальное устройство для регистрации сигналов содержит п измерительных каналов (ИКН) 1-1,..., 1-п, каждый из которых состоит из нормирующего устройства (НУ) 2, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3, блока синхронизации (БС) 4 запоминающего устройства (ЗУ) 5, регистров (Рг) 6 и 7, шинных формирователей (ШФ) 8 и 9, цифроаналого- вого преобразователя (ЦАП) 10 и сглживающего устройства (СУ) 11. В его состав также входят многоканальное регистрирующее устройство (РУ) 12, блок 13 синхронизации запуска (БСЗ) счетчики 14 и 15 каналов, коммутаторы 16 и 17, дешифраторы (Дш) 18 - 2 счетчик 22 адреса (СчА), счетчик 23 циклов (СчЦ), ШФ 24, программируемы таймер (ПТ) 25, пульт 26 управления (ПУ), регистры 27 и 28, блок 29 обработки информации (БОИ) и блок 30 управления (БУ).

Блок 29 содержит микропроцессорный блок (МПБ) 31, ЗУ 32 и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3 которые соединены между собой через шину данных (ШД МП) и шину адреса (ША МП) .

На фиг.1 в шину адреса условно включены также сигналы чтения и записи.

Блок 30 управления включает восемь триггеров (Тг) 34 - 41, элементы И 42 и 43 и элемент ИЛИ 44.

Блок 4 синхронизации (фиг.2) включает в себя элементы И 45 - 57, элементы ИЛИ 58 - 56 и элементы И-НЕ 67 - 70, причем элементы 67 и 70 с открытым коллектором, а также инверторы 71 - 73 и одновиб ратор 74. БС 4 может также включать элемент 75 задержки. Элементы 61, 62, 68 - 70, 72 и 73 образуют схему 76 арбитра шин.

В каждом измерительном канале входная шина через НУ 2 связана с аналоговым входом АЦП 3, шина данных АЦП 3, ЗУ 5 и ШФ 8 и 9 объединены в локальную шину данных, которая через ШФ 8 может быть связана с общей для всех ИКН 1-1,...1-п шиной данных канапов (ШД КН)(а че- ШФ 9 - с шиной данных микропрорез

цессорного блока 31 (ШД МП). Входы записи (ЗпЗУ) и выбора (ВбЗУ) ЗУ 5, входы запуски (пуск АЦП) и разреше

0

5

0

5

0

5

0

5

ния выдачи информации (ВбАЦП) АЦП 3, входы управления направлением передачи данных ШФ 8 (ШДКН АЦП ЗУ ШДКН) и ШФ 9 (ШД МП ЗУ, АЦП), вход синхронизации занесения информации в регистр 7 (ЗпРгА) соединены, соответственно, с первым - восьмым выходами БС 4. Девятые двунаправленные выходы всех БС 4, которые образуют шину готовности данных (ГтД), объединены между собой. Десятые выходы всех БС 4 также объединены между собой и подключены к входу готовности (Гт) МПБ 31. Регистр 6, выходные сигналы которого определяют режим работы ИКН: ввод параллельный (ВВПР), ввод последовательный (ВВПС) или работу в реальном масштабе времени (РМВ),подключен к первому, второму и третьему входам БС 4, а регистр 7 - к адресной шине ЗУ 5. Выход ЦАП Ю через СУ 11, выход которого является аналоговым выходом сооветствующего ИКН 1, подключен к соответствующему входу РУ 12.

Выход Т1 первого канала -ПТ 25 подключен к первому входу коммутатора 16 и к счетному входу счетчика 14. Информационный выход счетчика 14 связан с вторым входом коммутатора 16, а через дешифратор 18 - с первыми входами запуска (Вбр1) БС 4 в каждом ИКН, причем выход старшего разряда счетчика 14 соединен также с первым входом синхронизации, БУ 30 - с входами синхронизации триггеров 34 и 35. Выход Т2 второго канала ПТ 25 подключен к входу разрешения прерывания (Пр) МПБ 31, третьему входу коммутатора 16 и счетному входу счетчика 15. Информационный выход счетчика 15 связан с первым входом ШФ 24, четвертым входом коммутатора 16, а через дешифратор 19 - с вторыми входами запуска (Вбр2) БС 4 в каждом ИКН, причем выход старшего разряда счетчика 15 соединен также с вторым входом синхронизации, БУ 30 - с входом синхронизации триггера 36.

Первый выход коммутатора 16 соединен с счетным входом счетчика 22, входы установки которого подключены к информационному выходу регистра 27. Второй выход коммутатора 16 подключен к адресному входу коммутатора 17, шина данных которого соединена с информационным выходом регистра 28, причем выход старшего разряда второго

/коммутатора 16 присоединен также к счетному входу счетчика 23, а выход коммутатора 17 - к входу разрешения счета (Р) счетчика 22.

Выходы младших разрядов счетчика адреса 22 через дешифратор 20 связаны с третьими входами запуска (Вбр 3) БС 4 в каждом ИКН, а выходы старших разрядов счетчика 22 соеди- йены во всех ИКН через регистры 7 с шинами адреса ЗУ 5.

Вход запуска через БСЗ 13 соединен с первым входом БУ 30 (с вторым входом установки триггера 37), второ вход БУ 30 (вход установки триггера 40) подключен к выходу переполнения (П) счетчика 22, а третий вход БУ 30 (вход установки триггера 41) - к выходу переполнения счетчика 23.

Первый выход БУ 30 (выход элемента ИЛИ 44) подключен к входу разрешения счета счетчика 23, а второй, третий и четвертый выходы БУ 30 (выходы триггеров 34 - 36 соответственно) подключены к второму, третьему и четвертому входам ШФ 24, при этом третий и четвертый выходы БУ 30 соединены также с входами управления коммутатора 16, а третий выход БУ 30 (выход триггера 35) подключен в каждом ИКН еще и к четвертому входу (ВВ БС 4.

Шина данных БОИ 29 (ЩЦ МП) в каждом ИКН, кроме ШФ 9, подключена к информационным входам регистров 6, ЦАП 10, ШД МП подключена также к входам установки счетчика 23, информационным входам, регистров 27 и 28 к выходам ШФ 24 и шинам данных ПУ 26 и ПТ 25. Шина адреса БОИ 29 соединен с входом дешифратора 21, соответствующие выходы которого.подключены в каждом ИКН к пятому и шестому входам (Чт ЗУ, Чт АЦП) БС 4, входам управления регистров 6 и ЦАП Ю, а. также к входам управления ПТ 25, ПУ 26, ШФ 24, счетчиков 22, 23, регистров 27, 28 и БУ 30 (входы Уст ТгФ, Уст.ТгВВ, Уст„ ТгВВ1В - входы установки триггеров 37 - 39, вход НУ - входы сброса триггеров 37 - 41).

В БУ 30 второй и третий входы сброса триггера 40 объединены с входами установки (Уст,ТгВВ, Уст.ТгВБ1В триггеров 38 и 39, а выходы триггеров 40 и 41 через элемент И 43 связан с вторыми входами сброса триггера в 38 и 39. Прямые и инверсные

0

5

Q

5

0

5

0

5

0

5

выходы триггеров 37 и 38 подключены к Д-входам и к входам сброса триггеров 34 - 36„ Выходы триггеров 34 и 35 через элемент И 42 соединены с первым входом элемента ИЛИ 44, второй вход которого подключен к выходу триггера 36„

Выходные сигналы БС 4 (фиг.2) описываются следующими логическими функциями, по которым его легко формально синтезировать:

ЗпЗУ ГтАЦП.ВВПР + ГтД0В6рЗсГт1;

ВбрЗУ ЗпЗУ + ЧтЗУоВбрЗ,Гт2, Пуск АЦП Вбр10(ВВПС+ВВПР),ВВ + + Вбр20РМВ,

Вбр АЦП . ВВПР.ВВ + ГтД.Вбр1.Гт1 + + ЧтАЦП.Гт2,

(ШДКН« АЦП) ГтД,Вбр1.Гт1,

(ЗУ - ЧОЦКН) ГтД.Вбр1.ВбрЗ,

(ШДМП -ЗУ, АЦП) ЧтЗУ.ВбрЗ0Гт2 + + ЧтАЦП.Гт2;

ЗпРгА Вбр1 + ВВПР + ВВ;

ГтД (вых) ГтАЦП.ВВПС,

ГтМПБ (ЧтЗУ.ВбрЗ + ЧтАЦП).Гт2.

Сигналы S и R на выходах элементов ИЛИ 61 и 62 описываются следующими логическими функциями:

S ГтД„Вбр1 + ГтД.ВБрЗ;

R ЧтЗУ.ВбрЗ + ЧтАЦП.

Сигнал готовности АЦП (ГтАЦП) может быть получен на выходе АЦП 3, если в качестве АЦП 3 используется микросхема, имеющая такой сигнал (например, К 1108 ПВ 1), либо получен путем задержки сигнала Пуск АЦП в элементе 75 на время t, равное длительности цикла преобразования входного напряжения АЦП 3 в код. Сигнал ГтД (вых.) формируется в БС 4 на выходе элемента И 67 и выдается низким уровнем на общую для всех ИКН шину ГтД, но при формировании сигналов ШДКН -АЦП, ВбрАЦП, . ЗУ ЩДКН, используются сигнал на шине ГтД, который может быть получен как в этом же БС 4, так и в другом ИКН„

Общее число ИКН равно восьми ().

После включения устройства формируется сигнал сброса МПБ 31, который устанавливает его в начальные состояния (фиг.7а). Затем в момент времени t0 (фиг06) программа, заложенная в БОИ 29, формирует сигнал начальной установки (НУ), который сбрасывает все триггеры 34-41 БУ 3.0 (триггеры 34 - 36 сбрасываются 1

на инверсных выходах триггеров 37 - 39). Этот сигнал образуется на выходе дешифратора 21 путем обращения МПБ 31 к некоторой фиктивной ячейке„ В дальнейшем устанавливаются нулевые выходные напряжения на выходах всех ЦАП 10-1, „о о, Ю-8, для чего на 11ЩМП выставляется код нуля, а на ШАМП последовательно во времени коды JQ адресов ЦАП 10-1, „ „, . Код на ЫАШ1 дешифратором 21 преобразуется в сигнал занесения или считывания информации в конкретный блок (регистры 6, ЦАП 10, БС 4, счетчики 15 22 и 23, регистры 27 и 28, ШФ 24, ПТ 25, ПУ 26 и в сигналы управления БУ 30)„

Затем МПБ 31 считывает с ПУ 31 код Т1, пропорциональный шагу дис- 20 кретизации Т Л, входных сигналов ( - 8 Т) и заносит его в соответствующую ячейку ЗУ 32. Далее параметр i принимает значение 1, а в ячейки F, , F.J, заносится О 25 (фиг.7а). Параметр i соответствует номеру обрабатываемого канала, F, соответствует числу ИКН, включенных в режиме преобразования масштаба времени (РПМВ), a FI - позициям ка- 30 налов в РПМВ, т.е. единица в i-м разряде Ffl указывает, что i-й ка- / нал в РПМВ, а ноль - что канал отключен или работает в реальном масштабе времени.35

После этого выполняется п () циклов установки режимов ИКН в соответствии с состоянием соответствующих переключателей режимов каналов на ПУ 26 (фиг. 7а). Сначала с ПУ дд 26 считывается код R,, соответствующий режиму работы ИКН 1-i. Если R . 0, то ИКН1-1-i отключен, т.е. сигнал и,- на его входе не регистрируется,, В этом случае, в регистр д$ б-i заносится двоичный код 000 (в регистрах 6 только 3 разряда, сигналы этих разрядов определяют режим работы ИКН). Содержимое ячейки F сдвигается на один разряд вправо (операция Fе У1/2}.

Если RJ 1, то ИКН работает в РПМВ„ В этом случае сравниваются код Т, и код tn, соответствующий длительности преобразования сигнала в код в АЦП 3. Если Т, f tn, то устройство может работать в режиме последовательного ввода информации (ВВИС), который позволяет перерас50

55

Q 5

0 5 0 5

д $

0

5

пределять общий объем всех ЗУ 5 между ИКН. В этом случае, в регистр б-i заносится код 100. В противном случае, т.е. когда Т, tn устройство работает в режиме параллельного ввода информации (ВВ ПР), при котором каждое ЗУ 5 используется только для накопления информации в своем ИКН. В регистр 6-i заносится код 010. Далее при любых соотношениях Т1 и tn код в ячейке F., увеличивается на единицу, а содержимое ячейки F сдвигается на один разряд вправо, причем в старший разряд заносится единица (операция F2 128 + Гз/2), тем самым создаются условия, при которых в некоторых разрядах ячейки F2 имеются единицы, если соответствующие им ИКН установлены в РПМВ.

Если RJ 2, то ИКН работает в реальном масштабе времени. В этом случае, в регистр б-i заносится код 001, а содержимое ячейки F- сдвигается на один разряд вправо.

После завершения установки режимов всех ИКН осуществляется программирование первого и второго каналов ПТ 25 как генераторов импульсов„ В первый и второй канал заносятся коды Т1 и Т2 соответственно. Код Т2, пропорциональный шагу дискретизации Тдг сигналов в реальном масштабе времени или при выводе информации (Тд2 8 Т), определяется быстродействием используемого РУ 12. Если в качестве РУ 12 используется быстродействующий самопишущий прибор с частотным диапазоном 50-100 Гц, то Тдг 2-4 мс. КодТ2 может храниться в ПЗУ 33 или считываться с ПУ 26 так же, как код Т1. с ПУ 26 можно задавать различные параметры, связанные с кодами периодов выходных импульсов ПТ 25 Т1, Т2 - шаг дискретизации сигналов Тд частоту дискретизации fD, частотный диапазон f wKt регистрируемых сигналов и т.п. В любом случае БОИ 29 преобразуют этот код в Т1 или Т2 (Т 1/8f0 1/40 fwafcc) . Для простоты на фиг.7а показан простейший случай задания

Т т

Далее (фиг.76) анализируется содержимое ячейки F. Если F, 7 0, то имеется, по крайней мере, один ИКН, работающий в РПМВ. В этом случае анализируется соотношение между Т1 и t n и, если Т1 7/ tft , то устройство

может работать в режиме последовательного ввода (ВВПС), параметры F3, F4 принимают значения F1, F2, которые были определены ранее (фиг.7а). Если Т1 tn, то независимо от числа ИКН работающих в РПМВ, F3 принимает значение 8, а в ячейку F4 заносится двоичный код 1111 1111. Код F4 переписывается в регистр 28, после чего с ПУ 26 считывается код N кв количества выборок, который используется для вычисления параметров F NK. , F6 F5 F3. Величина F6 сравнивается с общим объемом У™ всех ЗУ 5, и если F6 УЗ„, то F5 и F6 принудительно устанавливаются максимально возможными при данном количестве F3,включенных в РПМВ каналов и объеме ЗУ : F5 У /F3, F6 F5xF3, а на ПУ 26 выводится сигнал 0ЫЫКВ, указывающий оператору, что при данном числе каналов, включенных в РПМВ, или данном шаге дискретизации (когда осуществляется параллельный ввод) заданное на ПУ 26 количество выборок NKB в регистрируемых сигналах не может быть реализовано. В регистр 27 заносится уменьшенный на 1 код F5.

После этого с ПУ 26 считывается код N п ф предварительной фиксации, который соответствует процентному отношению числа выборок, фиксируемых в интервале времени, предшествующем моменту запуска к общему количеству выборок NRfl. Код Njp используется

для вычисления величины F7 1°°0 Мяф- F5. Наконец, с ПУ 23 считывается код R-, который заносится в соответствующую ячейку ЗУ 32 и определяет режим запуска (Р3 0 соответствует ручному запуску, R j 1 - автоматическому непрерывному, a RJ 2 - автоматическому однократному).

Управление режимом БСЗ 13 в зависимости от закона изменения сигнала (возрастание, убывание, уровень, и т,д„) может осуществляться либо соответствующими переключателями, либо программированием режимов БСЗ 1 (эти цепи не показаны, так как для достижения поставленной цели структура БСЗ 13 существенной роли не играет. После этого, параметр F8 принимает значение, равное нулю (режим ввода-вывода не установлен)0

10

15

20

3560980Ю

На этом этап предварительной установки узлов устройства заканчивается и разрешается обработка прерываний. Если же в результате анализа содержимого ячеики F1 выясняется, что F1 0, т.е. ни один и ИКН не работает в РПМВ, то вместо вычисления величин F3 - F6 сразу разрешается обработка прерываний. Выполняется останов МПБ 31, и он переходит в режим ожидания прерывания (фиг„5б).

В дальнейшем после прихода каждого импульса Т2 с выхода ПТ 25 на вход прерывания (Пр) МПБ 31 БОИ 29 циклически выполняет подпрограммны цифровой обработки и управления вводом-выводом.

Рассмотрим работу ИКН в различных режимах 0

Когда , то ТКН, включенные в РПМВ, работают в режиме параллельного ввода (ВВПР), который иллюстрируется диаграммами на фиг.З. 25 Выходные состояния счетчика 14

преобразуются в сигналы B6p1-i при помощи дешифратора 18. В i-м ИКН сигнал B6p1-i запускает БС 4, на выходе которого формируются сигналы ЗпРгЛ и Пуск АЦП, совпадающие во времени с сигналом Вбр1 (фиг.З), эти сигналы показаны одной временной диаграммой)„ При эт9м в регистре 7 фиксируется выходной код старших разрядов (без первых трех младших 35 разрядов) счетчика 22. Через время f, когда появляется сигнал ГтАЦП, выходной код АЦП 3 заносится в ячейку ЗУ 5, адрес которой определяется выходным кодом регистра 7. В режчме ВВПР сигналы ГтАЦП, ЗпЗУ и ВбрЗУ совпадают во времени (фиг.З), сигнал ВбрАЦП принимает значение 1, а сигналы ЩЦКН -АЦП, ШДМП ЗУ, АЦП - О. Благодаря схватыванию на лету в регистре 7 выходного кода счетчика 29, ИКН 1-1,..3,1-п могут выполнять преобразование сигнала в код и занесение их в ЗУ 5 параллельно во времени, причем моменты фиксации мгновенных значений сигналов сдвинуты относительно друг друга„ Впоследствии это позволяет выводить сигналы на входы ру 12 без взаимных фазовых искажений, т.е. сохраняются временные соотношения между мгновенными значениями сигналов в различных каналах.

30

40

45

50

55

Если , то ИКН, включенные в РПМВ, работают в режиме последовательного ввода (ВВПС), который иллюстрируется временными диаграммами на фиг.4с, В этом случае сигнал B6p1-i передним фронтом запускает в ИКН 1-i АЦП 3 (временные диаграммы сигналов Вбр1 и Пуск АЦП совпадают, фиг о 4) и через время tM фор- мируется сигнал ГтАЦП, который в БС 4 запускает одновибратор 74, выходной сигнал которого им еет длительность, примерно в два раза большую, чем длительность цикла записи-чтения в ЗУ 5. Выходной сигнал одновибрато- ра 74 проходит через элемент И-НЕ 67 и выдается низким уровнем на шину ГтД. Одновременно формируются сигналы ВбрАЦП, ШДКН - АЦП и выходной код АЦП 3 через № 8 поступает на ШДКН (фиг.4а). Если в этом же интервале времени сигнал ВбрЗ-j, который формируется дешифратором 20 из выходного состояния трех младших разрядов счетчика 22, поступает на другой ИКН 1-j (i т j), то выходной код из АЦП З-i через ШФ 8-i, ШДКН, ШФ 8-j поступает в ЗУ 5-j в ИКН 1r-j (на фиг04а показаны временные диаграммы ИКН 1-i, когда выходной код АЦП З-i пе чдается из ИКН 1-i в ИКН 1-j, а на фиг,46 - временные диаграммы ИКН 1-i когда в него по ЩЦКН поступает выходной код из АЦП З-j какого-то другого ИКН 1-j).Если сигналы B6p1-i и ВбрЗ-i перекрываются , т„е, одновременно приходят в ИКН 1-i, то выходной код АЦП З-i заносится в ЗУ 5-i непосредственно (ЛиГсЛв) ..

Если ИКН работает в режиме реального масштаба времени (РМВ)то запуск АЦП осуществляется от сигнала Вбр2, а его выходной код по сигналу ЧтАЦП через ШФ 9 и ШДМП поступает в БОИ 29 для дальнейшей обработки. Следует отметить, что если часть каналов работает в режиме РМВ, а часть - в РПМВ, причем осуществляется последовательный ввод (ВВПС), то возможна конфликтная ситуация 3 локальной шине данных ИКН, связывающей между собой АЦП 3, ЗУ 5, и ШФ 8,9, так как эта шина данных может одновременно потребоваться для передачи выходного кода АЦП З-i в БОИ 29 и для занесения выходного кода АЦП 3-j из другого ИКН 1-j в ЗУ 5-i,. Для предотвращения нежелательных последствий наложения данных из двух разных

5

0

5

0

5

0

5

0

5

источников на одну шину в БС 4 используется схема 76 арбитра шин (фиг.2), принцип действия которой основан на следующем. На выходе S элемента ИЛИ 61 имеется сигнал 1 в том случае, если локальная шина данных нужна для передачи кода из одного ИКН в другой ИКН ,что необходимо в связи с тем, что в режиме ВВПС все ЗУ 5-1,.,.,5-п образуют одно общее ЗУ, объем которого равномерно распределен только между каналами в РПМВо Сигнал на выходе S совпадает с моментом появления сигнала ГтД (фиг.5). На выходе R элемента ИЛИ 62 имеется 1 только в том случае, если локальная шина данных нужна для передачи кода из АЦП 3 или ЗУ 5 в БОИ 29„ Когда локальная шина данных не задействована, то сигналы S и R принимают значение О, следовательно, на выходах () и Q бистабильной ячейки на элементах И-НЕ 68 и 69 имеются 1, сигналы Гт1, Гт2, которые стро- бируют подключения АЦП 3, ЗУ 5 ШФ 8 и 9 к локальной шине данных имеют низкий уровень, а сигнал ГтМПБ на выходе элемента И-НЕ 70 - высокий уровень (фиг.5). Если сигналы ГтД (обмен информацией между ИКН) и сигнал обращения БОИ к ИКН (например, ЧтАЦП) не перекрываются,то в момент появления сигнала ГтД (S: 1, R: 0) на выходе ГТ1 имеется 1 момент появления сигнала ЧтАЦП (S: 0, К: 1) на выходе Гт2 - также 1 (фиг.5а,б).

i

Если же эти сигналы перекрываются, например, сигнал ГтД появился раньше (фиг.5в), то сначала формируется сигнал Гт1. Затем, когда пришел ЧтАЦП, цикл обмена данными между ИКН не прекращается, а на выходе элемента 70 устанавливается низкий уровень сигнала ГтМПБ, который приостанавливает работу МПБ 31. После окончания обмена данными между ИКН (сигнал ГтД стал равным О), появляется сигнал на выходе Гт2, сигнал, ГтМПБ принимает значение 1 и совершается передача кода из АЦП 3 в БОИ 29. Если-же раньше пришел сигнал ЧтАЦП, то сначала передается код из АЦП 3 в БОИ 29, а затем завершается обмен данными между ИКН (для того, чтобы последняя операция совершалась правильно, необходимо, чтобы длительность сигнала ГтД была примерно в

два раза больше длительности цикла обращения к ЗУ, тогда длительность сигнала ГТ1 при любом соотношении между моментами появления сигналов ГтД и ЧтАЦП не меньше длительности сигнала ГТ2, фиг.Зг).

В режиме вывода информации по сигналу ЧтЗУ код из выбранного сигналом Вбр З-i ЗУ 5-i через ШФ 9, ШДМП передается в БОИ 29. Те каналы которые были установлены в режим РМВ, продолжают оставаться в этом режиме и передают в БОИ 29 выходные коды АЦП 3. Конфликтных ситуаций в режиме вывода информации шине данных ИКН нет, так как весь обмен информацией осуществляется под управлением БОИ 29 0

Рассмотрим теперь работу устройства в цел ом о

После завершения предварительной установки узлов устройства разрешаеся обработка прерываний (выходных импульсов Т2 второго канала ПТ 25, выполняется останов МПБ 31, фиг. 76 После прихода очередного импульса Т2 выполняется подпрограмма цифрово обработки (фиг.8) и управление вводом-выводом (фиг.9), после чего опять выполняется останов МПБ 31 и он переходит к ожиданию следующего прерывания.

Подпрограмма цифровой обработки начинается со считывания ШФ 24. Код на входах ШФ 24 (состояние счетчика 15 и триггеров 34 - 36) заносится в ячейку F9 ЗУ 320 В коде F9 выделяются младшие разряды, которые указы ют номер обрабатываемого канала, i (F9A00011D+1, i 1,...,8 и код F10 F9A111000, указывающий состояние триггеров 34 - 36 (знак Л11- поразрядная конъюнкция)„ Затем анализируется содержимое ячейки R. (режим ИКН).

Если ИКН 1-i отключен (), то величина Y. принимает значение, равное нулю и переписывается в ЦАП 10-1.

Если ИКН 1-i работает в режиме преобразования масштаба времени (РПМВ), то анализируется состояние триггера 36 путем анализа соответствующего разряда ячейки F100 Если этот триггер в состоянии О, то устройство находится в режиме ввода

или останова в этом случае Y( принимает значение, равное нулю и переписывается в ЦАП Ю-i (на i-й вход РУ

12 подается нулевой сигнал) Если триггер 36 в состоянии 1, то устройство находится в режиме вывода информации. В этом случае формируется сигнал ЧтЗУ, и из ячейки ЗУ 5, адрес которой и номер канала, в котором находится это ЗУ 5, определяется выходным кодом счетчика 22, заносится код в ячейку Х; ЗУ 32 в БОИ 29. Далее, содержимое ячейки Х обрабатывается в БОИ 29, В простейшем случае - только регистрация входных сигналов - процедура Xj f(X.) сводится к перезаписи содержимого ячейки Хч в ячейку Yf, а затем в ЦАП 10-i.

Если ИКН 1-i работает в режиме РМВ, то формируется сигнал ЧтАЦП-i и в ячейку X ЗУ 32 заносится выходной код из АЦП З-i, который подвергается такой же обработке, как и код из ЗУ 5о Содержимое ячейки Х)9 как и в ранее рассмотренных случаях, переписывается в ЦАП Ю-i. Выходной 5 сигнал ЦАП Ю-i, который имеет сту- . пенчатую форму, сглаживается в уст- ройствс 11-i и поступает на i-й вход РУ 120 В качестве сглаживающих устройств 11-i могут быть использованы фильтры нижних частот, например аналоговые интерполяторы,,

5

0

0

Далее БОИ 29 переходит к выполнению подпрограммы управления вводом- ыводом (фиг о 9)о В начале анализифуется состояние ячейки F1 (количество каналов в РПМВ) и, если ее содержимое равно нулю (все каналы отключены или работают в режиме РМВ), то подпрограмма заканчивается. Затем анализируется состояние триггеров 34 - 36 путем анализа содержимого ячейки F10. Если триггер 35 или 36 установлен в 1, тае. устройство работает в режиме ввода, то

ячейка F8 устанавливается в нуль (или подтверждается ее нулевое состояние) , и эта подпрограмма также заканчивается Если все триггеры 34 - 36 находятся в состоянии О, т.е. устройство находится в состоянии останова (нет ни ввода, ни вывода и содержимое ячейки F8 равно нулю), то производится настройка устройства на режим ввода Для этого анализируетсяпуска).

Если режим запуска ручной (R3 0) или автоматический однократный (Rj 2), то с ПУ 26 считывается

содержимое ячейки R.. (режим за151

состояние кнопки Ввод, Если она не нажата, то выполнение этой подпрограммы заканчивается. В противном случае формируется сигнал НУ и установки счетчика 22 (момент времени to на фиг.6), при этом в счетчик 22 заносится из регистра 27 код (F6-1), который был ранее занесен в него из БОИ 29 (фиг.76). Если же режим запуска автоматический (R3 1), то состояние кнопки Ввод не анализируется, а сразу происходит формирование сигналов НУ и УстСч22. После этого параметр F11 принимает зна

чение, равное нулю, и опять анализируется содержимое ячейки Р3. Если ввод ручной (R3 0), то в счетчик 23 заносится из БОИ 29 код (F5-1) - количества обрабатываемых- выборок в каждом канале и формируются сигналы УстТгФ и УстТгВВ, которые устанавливают триггеры 37 и 38 в 1, Если же ввод автоматический непрерывный или однократный (R3 1|2), то в счетчик 23 из БОИ 29 заносится код (F7-1) (момент времени t на фиг.6) равный количеству выборок, фиксируемых после момента запуска, и устанавливается триггер 38 (момент времени t3 на фиг.6)с После этого ячейка F8 устанавливается в единицу (режим ввода установлен).

После установки триггера 38 триггер 35 устанавливается в 1 по переднему фронту сигнала на выходе старшего разряда счетчика 14 (момент времени t на фиг.6)с Выходной сигнал этого триггера используется как сигнал ВВ в БС 4, одновременно этот сигнал подключает через коммутатор 16 импульсы Т1 к счетному входу счетчика 22 и выход счетчика 14 к адресным входам коммутатора 17 (фиг.6). Так как на вход данных коммутатора 17 поступает выходной код регистра 28, в который ранее из БОИ был занесен код F4, 1 в i-м разряде которого указывает, что ИКН 1-i работает в режиме ПМВ (если ввод последовательный) , то на вход разрешения счета (РСч22) счетчика 22 поступает сигнал 1 только в том случае, если выходной код счетчика 14 соответствует номеру ИКН в РПМВо Поэтому выходной код счетчика 22 изменяется только после обработки очередной выборки из канала в РПМВ„

Если частота дискретизации входных сигналов достаточно большая

16

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

(Т1 tf,) то ввод может осуществляться только в режиме ВВПР, когда код из АЦП З-i заносится только в ЗУ 5-i в том же канале В этом случае в регистр 28 заносится код 1111 1111 и устройство работает как бы со всеми каналами в РПМВ. Однако только в некоторых из них на выходах регистров 6 есть сигнал ВВПР, поэтому только эти каналы регистрируют сигналы в РПМВ.

После заполнения ЗУ 5-i новой, информацией, когда счетчик 22 выдал все адреса от (F6-1) до нуля, сигнал на выходе переполнения счетчика 22 устанавливает триггер 41 в состояние 1 (момент времени t, на фиг06). Это необходимо для исключения возможности окончания ввода информации до момента заполнения ЗУ 5-i.

Пусть в момент времени tr- произошел запуск устройства внешним сигналом U3 - сигнал на выходе БСЗ 13 установит в 1 триггер 37 (момент времени t на фиг.6). Следующий за этим моментом времени передний фронт сигнала на выходе старшего разряда счетчика 14 устанавливает триггер 34 в 1 (момент времени tfe на фигоб), открывая элемент И 42, и на входе разрешения счета счетчика 21 появляется 1. Счетчик 23 начинает подсчет количества выборок, регистрируемых после момента запуска. Сигнал на выходе переполнения счетчика 23 устанавливает в 1 триггер 40 и, если к этому моменту времени триггер 41 находится в состоянии I,то сигнал на выходе элемента И 43 сбрасывает триггеры 38 и 39 (момент времени t на фиг.6)0 После этого устройство переходит в режим останова, но триггер 34 остается в состоянии 1, которое свидетельствует о том,

что информация зафиксирована.

i

В начале выполнения следующего цикла подпрограммы управления вводом-выводом, в результате анализа содержимого ячейки F10 установлено, что триггеры 35 и 36 сброшены, триггер 34 находится в состоянии 1 (т.е. ввод информации уже произошел и закончился), и содержимое ячейки F8 равно нулю. Поэтому производится настройка устройства на режим ввода Для этого проверяется содержимое ячейки F11 и, так как оно равно нулюо т.е. не было проведено ни

17

одного цикла вывода после занесения информации в ЗУ 5, то в счетчик 23 заносится из БОИ 29 код F5-1 количество зарегистрированных выборок каждом канале (момент времени tg на фиг.6), формируется сигнал УстТгВЫВ, который сбрасывает триггер -40 и устанавливает в 1 триггер 39 (момент времени tto на фиг.6)„ После этого, ячейки Р8и F 11 устанавливаются в единицу (режим вывода установлен и обеспечен, по крайней мере, один цикл вывода).

После установки триггера 38 триггер 36 устанавливается в 1 по переднему фронту сигнала на выходе старшего разряда счетчика 15 (момент времени t11) . Сигнал на выходе триггера 36 подключает через коммутатор 16 импульсы Т2 к счетному входу счетчика 22 и выходы счетчика 15 к адресным входам коммутатора 16. Одновременно этот сигнал через элемент ИЛИ 44 поступает на вход разрешения счета счетчика 23, счетчик 23 начинает подсчет количества выводимых выборок (фиг.6). В режиме вывода счетчик 22 работает аналогично тому, как он работал в режиме ввода.

После того, как все выборки из ЗУ 5 выведены, сигнал на выходе переполнения счетчика 23 устанавливает в 1 триггер 40, что приводит к сбросу триггеров 38, 39, 35 и 36 (момент времени Ц2на Фиг«6). На этом цикл вывода заканчивается и устройство переходит в режим останова, но триггер 34 .продолжает оставатся в состоянии 1.

В следующем цикле выполнения подпрограммы управления вводом-выводом проверяется содержимое ячейки F11 и, так как оно равно 1 (был проведен, по крайней мере, один цикл вывода), то анализируется содержимое ячейки R3 (режим запуска). Если устройство работает в режиме автоматического непрерывного запуска (), то производится настройка устройства на режим ввод (для чего управление в подпрограмме передается блоку, в котором формируется сигнал НУ (фиго9)„ Если устройство работает в режиме ручного или автоматического однократного запуска (R3 1,2), то с ПУ 26 считывается состояние кнопки Вывод и, если она нажата, производится повторная настройка устройст1

1560980

18

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

за на режим вывода. Если кнопка Вывод не нажата, то с ПУ 26 считывается состояние кнопки Ввод и, если она не нажата, то устройство остается в состоянии останова, в противном случае, т.е. если кнопка Ввод нажата, производится настройка устройства на режим ввода

При необходимости изменить режимы работы каналов, шаг дискретизации входных каналов или количество регистрируемых выборок надо устан лвить новые значения этих параметров на ПУ 26 и нажать кнопку Сброс. В этом случае, происходит сброс МПБ 31 в начальное состояние и начинает выполняться программа предварительной установки узлов устройства (фиг.7)о

Таким образом, устройство позволяет увеличить частотный диапазон регистрируемых процессов, так как оно позволяет регистрировать сигналы одновременно во всех каналах с минимально возможным при данной используемой элементной базе шагом дискретизации Сдцп +-03V. С другой стороны расширяются функциональные возможности устройства, т.к. в нем имеется возможность работы части каналов в реальном масштабе времени, а части каналов в режиме преобразования масштаба времени.

Формула изобретен.и я.

равления, четыре дешифратора и четыре регистра, первый и второй счетчики, блок управления, три шинных формирователя, а в каждый измерительный ка- йагГдополнительно введены блок синхронизации, первый и второй регистры |тервый и второй шинные формирователи причем в каждом измерительном канале выход нормирующего устройства связан Ј входом аналого-цифрового преобра- ователя, выходы первого регистра Соединены с первым, вторым и третьим Ьходами блока синхронизации, а выходы второго регистра - с адресной шиной запоминающего устройства, шина данных которого связана с первыми ши- яами данных первого и второго шинных формирователей, входы записи и выбо- эа запоминающего устройства подключены к первому- и второму выходам Злока синхронизации, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с входом запуска и ходом разрешения выдачи информации аналого-цифрового преобразователя, входы управления первого шинного формирователя подключены к пятому |и шестому выходам блока синхрониза- |Ьии, входы управления второго шинно- lro формирователя и второго регистра -соединены соответственно с седьмым

восьмым выходами блока синхрониза- ш, информационные выходы первого

второго счетчиков через первый и ;торой дешифраторы соответственно |связаны в каждом измерительном кана- 1пе с первым и вторым входом запуска |блока синхронизации, третий дешифратор, подключенный к выходам млад- |Ших разрядов счетчика адреса, старшие разряды которого подключены в каждом измерительном канале к информационному входу второго регистр третий шинный формирователь, третий и четвертый регистры, блок обработки информации и подключенный к его адресной шине четвертый дешифратор, первый выход программируемого таймера подключен к первому входу первого коммутатора и счетному входу первого счетчика каналов, информационный выход которого связан с вторым входом первого коммутатора, причем выход старшего разряда первого счетчика каналов соединен также с первым входом синхронизации блока управления, второй выход программируемого таймера подключен к входу разрешения прерывания блока информации, третьему

0

5

0

5

0

5

0

5

входу первого коммутатора и счетному входу второго счетчика каналов, информационный выход которого связан с четвертым входом первого коммутатора и первым входом третьего шинного формирователя, причем выход старшего разряда этого счетчика соединен также с вторым входом синхронизации блока управления, первый выход первого коммутатора соединен с счетным входом счетчика адреса, выходы устачов- ки которого подключены к информационному входу третьего регистра, второй выход первого коммутатора подключен к адресному входу второго коммутатора, шина данных которого соединена с информационным выходом регистра четвертого, причем выход старшего разряда второго выхода первого коммутатора присоединен также к счетному входу счетчика циклов, а выход второго коммутатора - к входу разрешения счета счетчика адреса, первый, второй и третий входы блока- управления соединены соответственно с выходом блока синхронизации и выходами переполнения счетчика адреса и счетчика циклов, вход разрешения счета которого подключен к первому выходу блока управления, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены к второму,третьему и четвертому входам третьего шинного формирователя, третий и четвертый выходы блока управления соедине- |ны также с входами управления первого коммутатора, а третий выход блока управления подключен в каждом измерительном канале еще и к четвертому входу блока синхронизации, третий вход запуска которого подключен к соответствующему выходу третьего дешифратора, кроме того, девятые и десятые выходы блока синхронизации соединены между собой, вторые шины данных первых и вторых шинных формирователей соединены между собой, десятые выходы блоков синхронизации подключены к входу готовности блока обработки информации, а вторые шины данных шинных формирователей соединены также с информационными входами первых регистров и цифроаналоговых преобразователей в каждом измерительном канале И с входами установки счетчика циклов, информационными входами третьего и четвертого регистров, выходом третьего шинного формирователя и с шинами данных программируемого

таймера, пульта управления блока обработки информации, а соответствующие выходы четвертого дешифратора подключены в каждом измерительном канале к пятому и шестому входам блока синхронизации, к входам управления первого регистра и цифроанапо- гового преобразователя, а также к входам управления блока управления, программируемого таймера, пульта управления, третьего шинного формирователя, счетчика адреса и циклов, третьего и четвертого регистров.

рым входом синхронизации блока управления, выходы первого, второго и третьего триггеров являются соответственно вторым, третьим и четвертым выходами блока управления, а Д-вход и входы сброса этих триггеров подключены соответственно, к прямым и инверсным выходам четвертого, пятого и шестого триггеров, входы установки которых являются входами управления блока, причем второй вход установки четвертого триггера является первым входом блока управле5 ния-, входы сброса четвертого, пятого и шестого, и седьмого, и восьмого триггеров объединены и являются входом управления блока, вторые входы сброса пятого и шестого триггеров

подключены к выходу второго элемента И, входы которого соединены с выходами седьмого и восьмого триггеров, причем входы установки этих триггеров являются соответственно вторым

5 и третьим входами блока управления, а второй и третий входы сброса седьмого триггера подключены соответственно к входам установки пятого и шестого триггеров.

Г/ П П И П П П П П П ПП И П П (1

Фиг. 5

JJ

ч

I

Г

W- t

§ S S2

С

Начало

L

Сброс ПП5 31

Считыдание с ПУ 26 кода TJ

Форпиробоние сигнала „НУ

Ff:-0, F2

Считывание с ПУ 26 кода № (режин L-го ИКН)

Установка Pr6-i 1002

Установка Pr-6-i Рг6-1- ь-010г

Программирование 1-го и Z-w каналоб ПТ 25 как генератврад импульсод. Занесение В 1й {/ 2и котлы ПТ25

и и тг

Фиг. 7а

2(РПВ)

Установка Pr6-t- -001g

да

Установка Рг28 F4

Считывание с ПУ26 кода /V кв

Установка РП7 (F6-1)

F5

Считывание с ПУ 26 кодов

нет,

вычисление F7 D7. юо-нпфгч Р7 - юо F5

Считывание с ПУ 26 кода R}, (режим запуска

Фиг. 76

(только РМВ)

Разрешение обработки прерыбания

Останов ПП5 31

/ожидание прерыЬ 6ания МП6 31 J

ъраппй цифровой обработки

Подпрограмма управления вводом йыбодом

j

dZ

I f В i 0 | {Otmoneij

Фиг 8

С

начала

(только РНК)

хм.ш,

(Ю ил JUtl sKaMf- Oei (ктшвЮ

CL ftwi )

(Bus 9