Устройство для сопряжения масс-спектрометра с ЭВМ Советский патент 1990 года по МПК G06F13/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в системах сбора и обработки информации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности подключения нескольких масс- спектрометров различных типов.

.На фиг.1 представлена структурная схема устройства для сопряжения масс-спектрометра с ЭВМ;на фиг.2 - структурная схема блока синхрони- зациииобмена;на фиг.З - структурная схема контроллера напряжения; на

фиг.4 - структурная схема гене- ратора цифровой развертки; на фиг.5 - структурная схема блока прерываний.

Устройство для сопряжения (фиг.. 1) содержит блок 1 синхронизации и об- | мена, буферный регистр 2, контроллер 3 напряжения, регистр 4, цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП) 5, генератор 6 цифровой развертки, блок 7 прерываний и шифратор 8.

Блок 1 (фиг.2) состоит из группы

элементов НЕ 9, блока 10 сравнения,

элемента И 11, триггера 12, регистр

сд

00

о со

1

СО

pa 13, дешифратора 14, элементов ИЛИ 15 и И 16 и одновибратора 17.

Контроллер 3 напряжения (фиг.З) сострит из коммутатора 18,триггера 19, аналого-цифрового преобразовате- ля (АЦП) 20 и селектор а 21 вывода, причем коммутатор 18 предназначен для выбора одного из контролируемых напряжений, триггер 19 - дня запоми- нания сигнала Конец преобразований АЦП, АЦП 20 - для преобразования напряжения в цифровой код, а селектор 21 вывода - для развязки выходных цепей блока 3.

Генератор 6 цифровой развертки (фиг.4) содержит регистр 22 полярности, счетчик 23, дешифратор 24 и формирователь 25 импульсов, тока, причем регистр 22 полярности предназначен для запоминания полярности формируемых импульсов, счетчик 23 - для подсчета количества импульсов, выданных на масс-спектрометр, дешифратор 24 - для Определения нулевого состояния счетчика,, а формирователь 25 - для прецизионного термостабилизированно- г о формирования нормированных импульсов тока.

Блок 7 прерываний (фиг.5) состо- ит из триггеров 26-31, элементов И 32-40 и элементов ИЛИ 41 и 42. Триггеры 26 и 27 предназначены для запоминания сигналов разрешения прерывания по запросам отдельных блоков устройства. Элементы И 32 и 33 предназначены для формирования сигналов, устанавливающих триггеры 28 и 29 в состояние 1. Триггеры 28 и 29 предназначены для запоминания сиг налов с выходов элементов И 32 и 33, а элементы И 34 и 35 - для формирования сигналов, устанавливающих триггеры 30 и 31 в состояние 1. Триггеры 30 и 31 предназначены для запо- минания сигналов с выходов элементов И 34 и 35, а элемент ИЛИ 41 - дл формирования сигнала Требование прерывания. Элементы И 40 и 36 предназначены для формирования сигналов, У устанавливающих триггеры 28 и 29 в состояние О, элемент И 37 - для формирования сигнала Предоставление прерывания, элемент ИЛИ 42 - для формирования сигнала Вектор, элемент И 39 - для формирования сигналов, управляющих элементами И 40 и 38, а элемент И 38 - для формирования различных векторов прерывания.

Q 5

0 5

Q Q 5 /

5

5

Шифратор 8 предназначен для развязки выходов устройства и магистрали, а также для формирования вектора прерывания. На входы шифратора 8 приходят следующие сигналы с первого выхода блока 7: ТПР, ППР1, Требование прерывания, Предоставление прерывания, Вектор и Выбор группы. Сигналы Требование прерывания и Предоставление прерывания просто пропускаются через отведенные для них элементы И без стробиро- вания,

Обмен сигналами между ЭВМ и блоком 1 производится по системной магистрали МПИ по стандарту. Обмен производится 16-разрядными словами по совмещенным шинам данных-адреса, разделение Данные - адрес производится подачей совместно с адресом строба адреса . В адресном пространстве ЭВМ последние 4096 адресов отведены для подключения внешних устройств.Каждому внешнему устройству может быть отведено несколько адресов из этого количества для адресации к отдельным блокам устройства, так как внешние устройства рас положены в старших адресах адресного пространства, то при передаче их адреса используются только 13 шин Данные - адрес, старшие адресные сигналы Данные - адрес заменяются - - сигналом Внешнее устройство. Для адресации к отдельным блокам устройства используются три младших разряда Данные - адрес. Для передачи данных во внешнее устройство используются сигналы всех 16 шин Данные - адрес (Д-А), сопровождаемые стробом Вывод. Для чтения данных из внешнего устройства также используются сигналы всех шин Данные - адрес, сопровождаемые стробом Ввод.

Для сброса устройства выдается сигнал Сброс. Опознав свой адрес, устройство должно ответить ЭВМ об этом. Группа элементов НЕ 9 предназначена для развязки цепей устройства и магистрали ЭВМ. Блок 10 и элемент И 11 предназначены для опознания адреса данного устройства, передаваемого старшими разрядами сло- вообращения ЭВМ. Триггер 12 предназначен для запоминания обращения к данному устройству, а регистр 13 - для запоминания младших разрядов адреса устройства из словообращения

ЭВМ. Дешифратор 14 предназначен для выдачи синхросигналов на те блоки устройства, к которым обращается ЭВМ, а элемент ИЛИ 15, элемент И 16 и одновибратор 17 - для ответа ЭВМ о факте опознания устройством своего адреса.

Блок 1 работает следующим образом

На первый вход блока 1, являющийс входом группы элементов НЕ 9, поступают сигналы Данные - адрес и сопровождающие их стробы Ввод, Вывод, Сброс, строб адреса, Внешнее устройство с магистрали ЭВМ. С первого выхода группы элементов НЕ 9 сигналы Данные - адрес поступают на первый выход блока 1, сигналы Данные - адрес разрядов 0-2 - на первый вход регистра 13, а сигналы Данные - адрес разрядов 3-12 - на вход блока 10 сравнения. В случае совпадения сигнал с выхода блока 10 поступает на первый вход элемента И 11, на второй вход.которого поступает сигнал Внешнее устройство с второго выхода группы элементов НЕ 9. Сигнал Опознание адреса с выхода элемента И 11 поступает на первый вход три:- гера 12 и на первый вход элемента И 16. Запоминание этого сигнала на триггере 12 происходит по стробу адреса, поступающего на второй вход триггера 12 с третьего выхода группы элементов НЕ 9. С выхода триггера 12 на первый вход дешифратора 14 поступает сигнал, разрешающий работу дешифратора. В регистре 13 по стробу адреса, поступающему на его второй вход, происходит запоминание сигналов Данные - адрес 0-2 разрядов. С выхода регистра 13 эти данные поступают на второй вход дешифратора 14. В зависимости от комбинаций этих сигналов на одном из выходов дешифратора 14 появляется сигнал. На третий и четвертый входы дешифратора 14 поступают с четвертого и пятого выходов группы элементов НЕ 9 стробы Ввод и Вывод, выбирая ту или иную группу выходных сигналов дешифратора 14. Дешифратор 14 имеет пять выходов, являющихся выходами блока 1 с второго по шестой. Второй и третий выходы блока 1 выбираются по стробу Ввод, остальные выходы по стробу Вывод. Сигналы Ввод и Вывод с выходов группы элементов НЕ 9 поступают на первый и вто

рой входы элемента ИЛИ 15, а на третий вход поступает сигнал Вектор при организации работы устройства в режиме прерывания. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 15 поступает на первый вход элемента И 16, на второй вход которого подается сигнал опознания адреса устройства с выхода элемента И 11. Сигнал совпадения с выхода элемента И 16 поступает на вход одно- вибратора 17, ас выхода одновиб- ратора 17 сигнал Ответ определенной длительности поступает на маги5 страль ЭВМ.

Таким образом, блок 1 производит опознание адреса обращения, о чем сообщает ЭВМ сигналом Ответ, а также производит выдачу управляющих сигналов на те блоки устройства, к которым производится обращение. Сигнал с второго выхода блока 1 стробирует ввод информации из регистра 2. Сигнал с третьего выхода блока 1 производит запуск контроллера 3. Сигнал с выходов 4-6 блока t стробирует запись информации соответственно в блоки 4-6. Для установки блока 1 в исходной состояние используется сигнал Сброс,

0 поступающий с шестого выхода группы элементов НЕ 9 на входы триггера 12 и регистра 13.

0

5

5

0

Устройство для сопряжения (фиг.1) начинает функционировать по инициативе ЭВМ, которая выставляет на шины

Данные - адрес адрес устройства и

данные для записи в определенные блоки устройства, сопровождая их необходимыми стробами. Устройство опознает адрес и выставляет на магистраль ЭВМ сигнал Ответ. Выставленные в ЭВМ данные записываются либо в ЦАП 5, если ЭВМ предполагает рабо- с ту с масс-спектрометром типа МХ-7304, либо в счетчик генератора 6, если предполагается работа с масс-спектрометром типа МИ-1201. Следующей командой ЭВМ производит установку в состояние 1 соответствующего входного триггера блока 7, чем разрешает прохождение запроса от обслуживаемого устройства. На этом цикл управления работой одного из масс-спектрометров заканчивается и ЭВМ может перейти к циклу управления работой другого масс-спектрометра. После этого ЭВМ переходит к выполнению какой- либо текущей программы.

0

5

После записи кода, например, в ЦАП 5 происходит его преобразование в напряжение, поступанлцее как управляющее воздействие в масс-спектромет типа МХ-7304. По окончании преобразования сигнал Конец преобразования с выхода ЦАП 5 поступает как запрос на вход блока 7. Блок 7, получи этот запрос, устанавливает на маги- страль ЭВМ сигнал требования прерывания, который прерывает выполнение те кущей программы ЭВМ. ЭВМ выдает в устройство сигналы Ввод и Предоставление прерывания1 , по которым |устройство выставляет на шины Данные - адрес вектор прерывания,соответствующий данному запросу.Получив вектор, ЭВМ уходит на программу обслуживания данного прерывания. Если же была произведена запись кода в счетчик генератора 6, то на его выходе формируется последовательность калиброванных импульсов заданной полярности, поступающих как управля- ющее воздействие масс-спектрометров типа МИ-1201. Сигнал обнуления счетчика прекращает формирование этой последовательности, а на вход блока 7 с выхода генератора 6 подается запрос. Как и в предыдущем случае этот запрос вызывает появление сигнала Требование прерывания, а в ответ на сигналы Ввод и Требование, прерывания устройство выставля- ет на шины Данные - адрес век- тор прерывания, соответствующий данному запросу, и ЭВМ переходит на программу обработки дан- ного прерывания. Программа обработ- ки прерывания от этих запросов заключается в следующем: по истечении определенного времени, необходимого для установления магнитного поля мас спектрометра, производится ввод зна- чения выходного сигнала масс-спектрометра в память ЭВМ для дальнейшей обработки.Для этого производится запись в регистр 4 кода, управляющего . работой контроллера 3.Преобразован- ное в код напряжение с выходов масс- спектрометра запоминается в регистре 2 и по команде ЭВМ производится его ввод в память ЭВМ.

Таким образом, устройство может управлять работой масе-спектромет- ров типов МИ-1201 и МХ-7304 с одновременной регистрацией и обработкой принимаемых от них сигналов.

Возможно подключение одного масс- спектрометра типа МИ-1201 и одного масс-спектрометра типа МХ-7304. Управление их работой и обработка принимаемых от них данных осуществляются параллельно. Эта возможность достигается тем, что работа с масс- спектрометром осуществляется в режиме прерывания.

Формула изобретения

Устройство для сопряжения масс- спектрометра с ЭВМ, содержащее буферный регистр, контроллер напряжения, генератор цифровой развертки, - причем линейный вход контроллера напряжения является входом устройства для подключения к информационному выходу масс-спектрометра, выход контроллера напряжения соединен с информационным входом буферного регистра, а выход генератора цифровой развертки является выходом устройства для подключения к входу калибровочных импульсов масс-спектрометра,о т- л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения подключения к ЭВМ нескольких масс-спектрометров различных типов, в него введены блок синхронизации и обмена,регистр, цифроаналоговый преобразователь, блок прерываний, шифратор, причем выход буферного регистра подсоединен к входу-выходу устройства для подключения к общей шине ЭВМ и соединен с информационным входом блока синхронизации и обмена, входом сброса блока прерываний и выходом шифратора, группа входов данных регистра соединена с информационным выходом блока синхронизации и обмена, с информационными входами цифроаналогового преобразователя, генератора цифровой развертки, блока прерываний, причем первый, второй, третий, четвертый синхро выходы блока сихронизации и обмена соединены с синхровходами буферного регистра, контроллера напряжения, цифроаналового преобразователя и генератора цифровой развертки, пятый синхровыход блока синхронизации и обмена соединен с входом записи регистра и входом запроса блока прерываний, выход разрешения которого соеди- нен с входом подтверждения прерывания блока синхронизации и обмена,

выход вектора прерывания блока пре- рываний соединен с входом шифратора, второй и третий входы запроса прерываний соединены с вторым выходом генератора цифровой развертки и выходом Конец преобразования цифроана- логового преобразователя, выход регистра соединен с входом данных контроллера напряжения, а второй выход цифроаналогового преобразователя является выходом устройства для подключения входа управления масс-спектрометра.

Изобретение может быть использовано в системах сбора и обработки информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения подключения к ЭВМ нескольких масс-спектрометров различных типов. Устройство содержит буферный регистр, контроллер напряжений, генератор цифровой развертки, блок синхронизации и обмена, регистр, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), блок прерываний и шифратор. По команде ЭВМ устройство формирует сигналы, необходимые для управления магнитным полем масс-спектрометра. После выдачи управляющего сигнала производится преобразование выходного напряжения массспетрометра в двоичный код и ввод его в память ЭВМ. Изменяя управляющий сигнал в необходимых пределах с последующим вводом выходного кода, соответствующего каждому значению управляющего сигнала, получают развертку спектра исследуемого вещества. 5 ил.

W

19

21

20

фиг.З