Устройство для сопряжения датчиков аналоговых сигналов с вычислителем Советский патент 1990 года по МПК G06F13/00 

Изобретение относится к автоматизированным системам и может быть использовано для создания устройств:, в которых имеется большое число объектов контроля и управления и требуется обеспечить автоматический сбор и обработку информации.

Целью изобретения является повышение достоверности выходной информа- ции.

На чертеже изображена схема устройства сопряжения вычислителя с дат- чиками аналоговых сигналов,

Устройство сопряжения вычислите- ля с датчиками аналоговых сигналов - содержит генератор 1 тактовых импульсов, регистр 2, первый счетчик 3,, цифроаналоговый преобразователь 4, нуль-органы 5, блок 6 формирователей импульсов, первый мультиплексор 7, селектор 8 адреса, второй счетчик 9, триггер 10 и второй мультиплексор П.

-На чертеже обозначено: первый и второй информационные выходы 12, 13, управляющий выход 14,, тактовый вход

15, вход 16 записи, вход 1,7 адреса, группа информационных входов 18 и информационный вход 19.

Первый счетчик 3 предназначен для формирования числовой последовательности в коде , начиная с нулевого числа. Счетчик 3 может быть выполнен на микросхемах типа 564ИЕП, 133ИЕ5.

Цифроаналоговый преобразовате-пъ 4 выполняет функцию преобразования. цифрового кода в аналоговую величину и может быть выполнен на основе микросхем типа 572ПА1.

Нуль-органы 5 предназначены для преобразования пороговых сигналов в циЬровую форму и могут быть выполнены на основе операционных усилителей а также с использовани-ем интеграль- ньпс компараторов типа К554СА1 . 521СА4.

Блок 6 формирователей импуль.сов предназначен для фор1 фования икпуль сов при определенных соотношениях входных сигналов и может быть выполнен на микросхемах типа 133ТМ2, 564ТМ2, 564ЛА7,.а для согласования логических уровней сопрягаемых микросхем с использованием микросхем типа 56 411У9. .Первый мультиплексор 7 предназначен для- передачи импульсов, поступаюрцих с блока 6 формирователей импульсов и отображающих состояние анализируемого датчика. Может быть выполнен на микросхемах типа 564КП2, 533КП15, 133КП5.

Селектор 8 адреса предназначен для селективного выбора одного из группы элементов и выполнения в нем определенной операции и может быть выполнен на микросхемах типа 133ИДЗ, 588ВГ1.

Второй счетчик 9 выполняет функцию определителя номера датчика, который в данный момент времени должен быть проанализирован. Счетчик 9 может быть выполнен на микросхемах типа 564ИЕ11, 564ИЕ14.

Второй мультиплексор 11 выполняет функцию селектора каналов, по которым транслируются импульсы тактовых частот, определяющих ритм работы устройства, и может быть выполнен на микросхемах типа 133KII5, 564КП1.

Принцип работы устройства сопряжения вычислителя с датчиками аналоговых сигналов следующий.

Устройство может работать в одном из двух режимов. Первый режим характеризуется постоянной скоростью обработки и определяется техническими характеристиками импульсной последо.- вательности, которая формируется генератором 1 тактовых импульсов,Второ режим описывается временной характеристикой, определяемой частотой импульсной последовательности внешнего генератора и поступающей на тактовый вход 15.

Устройство имеет группу информационных входов 18, по которой непрерывно во времени поступает информация в аналоговом виде на вторые входы нуль-органов; информационный вход 19, по которому поступает информация в цифровой форме, опр.еделяющая режим работы устройства; вход 1-7 адреса, с помощью которого совместно с импульсами на входе 16 записи производится обращение к выбранному микромодулю устройства. Наличие указанных входов является необходимым и доста- . точным условием для совместной работы с вычислителем, использующим микропроцессорные средства.

Напряжение с выходов сопрягаемых датчиков аналоговых сигналов постоянно поступает через группу информационных входов 18 на вторые входы

вый информационный выход 12 и одновременно на вход цифроаналогового преобразователя А. Изменяющаяся величина айалогового напряжения поступает на первые входы нуль-органов 5 и сравнивается с аналоговыми сигналами, поступающими с датчиков на вторые входы. При равенстве входных величин на выходах нуль-органов формируется логический перепад напряжений,который далее поступает на соответствующий вход блока 6 формирователей импульсов. По логическому перепаду в

нуль-органов 5. Ритм работы устройства задается вычислителем, фазы работы которого определяют следующие состояния устройства. Цифровая ий- , , формация, поступающая на информационный вход 19, стробируется выходными сигналами селектора 8 адреса. Информация, записанная в регистр 2,является управляющей и делится на два сек- д тора: с второго выхода информация поступает на третий вход второго . мультиплексора 11 и определяет адрес,

по которому выбирается один из двух --. .

канапов прохождения импульсной после- ,5 нем формируется одиночный .импульс, довательности тактовой частоты, пер- который поступает на информационный вход первого мультиплексора 7, а на

адресный вход поступает с выхода второго счетчика 9 числовой эквивалент 20 i-ro нуль-органа.

Если в какой-то момент времени на выходе i-ro нуль-органа появится сигнал, то он, пройдя через блок 6 формирователей импульсов, поступит 25 на выбранный по адресу информационный вход первого мультиплексора 7 и появится на управляющем выходе 14 и одновременно поступит на тактовый вход второго счетчика 9, что приведет к 30 изменению его состояния на единицу.

вый выход является одноразрядным и определяет цикличность работы устройства. Если на этом выходе присутствует напряжение с уровнем логического О, то триггер 10 будет находиться в нулевом состоянии, что определяет непрерывный и последовательный просмотр состояний датчиков. Начальное состояние второго счетчика 9 определяется цифровой информацией, поступающей по информационному входу 19, и сигналом записи, формируемым на третьем выходе селектора 8 адреса и поступающим на вход записи второго счетчика 9. Характерной особенностью используемого селектора 8 адреса является наличие входа 17 адреса и входа 16 записи.

Для более полног.о представления о принципе работы устройства предположим, что в первой фазе первичная цифровая информация за писывается во второй счетчик 9 и определяет номер i-ro нуль-органа, провести анализ состояния соответствующего датчика. Во второй фазе задания условий работы устройства цифровая входная информация записывается в регистр 2, т.е. выбирается темп и цикличность работы.. В третьей фазе на втором выходе селектора 8 адреса формируется одиночный имлульс,кото- рь1Й устанавливает триггер 10 в нулевое состояние. Выходной сигнал триггера 10 (напряжение с уровнем логического О) поступает на.установочный вход первого счетчика 3 и дает разрещение на подсчет импульсов тактовой частоты. Первый счетчик 3 работает в режиме последовательного . счета, начиная с нулевого состояния. Чкслозая последовательность с выхода первого счетчика 3 поступает на пера также на вход синхронизации триггера 10. Если на информационном входе триггера 10 присутствует уровень напряжения логической 1, то выходным сигналом первого мультиплексора 7 триггер 10 будет установлен в единичное состояние и выходной сигнал запретит работу первого счетчика 3 и установит его в нулевое состояние и необ содамо W устройство перейдет в режим ожидания.

-.л. «.. « чттТ1ГЛттиr vif та УЛтт/э

35

Если же на информационном входе триггера 10 присутствует сигнал с уровнем напряжения логического

пп

45

то выходной сигнал первого мультиплексора 7 подтвердит нулевое состояние триггера 10. В этом случае выходное состояние второго счетчика 9 и триггера 10 определяет дальнейшую работу устройства, т.е. адрес на ад- 50 ресном входе первого мультиплексора 7 будет соответствовать i+1 номеру датчика и процесс будет повторен. В этом случае первый счетчик 3 в начальный момент времени (момент уста- новле шя адреса с номером i+1) начнет подсчет импульсов тактовой частоты - не с нулевого значения, а с текуще- roj который определяется состоянием ранее анализируемого датчика. Процесс

6

и

вый информационный выход 12 и одновременно на вход цифроаналогового преобразователя А. Изменяющаяся величина айалогового напряжения поступает на первые входы нуль-органов 5 и сравнивается с аналоговыми сигналами, поступающими с датчиков на вторые входы. При равенстве входных величин на выходах нуль-органов формируется логический перепад напряжений,который далее поступает на соответствующий вход блока 6 формирователей импульсов. По логическому перепаду в

, , ,

--. .

W

35

а также на вход синхронизации триггера 10. Если на информационном входе триггера 10 присутствует уровень напряжения логической 1, то выходным сигналом первого мультиплексора 7 триггер 10 будет установлен в единичное состояние и выходной сигнал запретит работу первого счетчика 3 и установит его в нулевое состояние и устройство перейдет в режим ожидания.

-.л. «.. « чттТ1ГЛттиr vif та УЛтт/э

Если же на информационном входе триггера 10 присутствует сигнал с уровнем напряжения логического

пп

5

то выходной сигнал первого мультиплексора 7 подтвердит нулевое состояние триггера 10. В этом случае выходное состояние второго счетчика 9 и триггера 10 определяет дальнейшую работу устройства, т.е. адрес на ад- 0 ресном входе первого мультиплексора 7 будет соответствовать i+1 номеру датчика и процесс будет повторен. В этом случае первый счетчик 3 в начальный момент времени (момент уста- новле шя адреса с номером i+1) начнет подсчет импульсов тактовой частоты - не с нулевого значения, а с текуще- roj который определяется состоянием ранее анализируемого датчика. Процесс

просмотра состояний сопрягаемых датчиков в этом случг1е является последовательным и будет продолжаться до тех пор, пока в регистр 2 не будет записано число, которое определит на первом его выходе состояние с напряжением логической и при первом же.появлении импульса на управляющем выходе 14 триггер 10 установится в единичное состояние, что приведет к установке в нулевое состояние первого счетчика 3 и будет сохраняться до появления импульса запуска,который формируется на втором выходе се- лектора 8 адреса.

Выходной сигнал с выхода первого мультиплексора 7 поступает в вычислитель, который считывает с первого информационного выхода 12 и второго информационного выхода 13 информац.иго отображающую соответственно состояни анализируемого датчика и его номер. Если отсутствует приоритетнее информация в вычислителе о просмотре сое- тояния датчика с отличным номером от номера (числового значения) во втором счетчике 9, то на информационном входе триггера 10.присутствует сигнал с уровнем логического О и производит ся автоматическое переключение состоний второго счетчика 9, что соответствует последовательному.обзору состояний coпpягae iыx датчиков. Если же информация в вычислителе содержит признаки приоритетности, то для реализации этого алгоритма вычислитель выставляет адресную информацию на входе 17 адреса, по которой выбирается для записи второй счетчик 9, числ вое представление о номере необходимого датчика на. информационном входе 19 и подает на вход 16 записи импульс, по которому производится запись информации о датчн:ке во второй счетчик 9, Далее работа устройства производится по описанному алгоритму

По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве сопрягаемый вычислитель работает в режиме прерыва- ния основной программы, а не в режиме программного опроса внешних устройств, что уменьшает программные .затраты и повьппает производитешь- «осгь вычисления. При этом устройство сопряжения вычислителя с датчиками аналоговых сигналов имеет полный набор информационных и управляющи;х шин и является программно доступным

г tO is

20 30 ч40 5

0

5

внешним устройством, что является важным преимуществом в системах с диагностическим контролем работоспособности узлов и блоков устройства.Кроме того, возможность просмотра состояния датчиков аналоговых сигналов с различной скоро стью, задаваемой вычислите.ем, а также работать в режиме контроля критического состояния процессов, контролируемых датчиками аналоговых сигналов, позволяет сократить затраты на программное обеспечение и машинную память.

Таким образом, устройство сопряжения вычислителя с датчиками аналоговых сигналов обладает по сравнению с известным большей оперативностью и достоверностью выходной информации за счет введения первого мультиплексора, обеспечивающего коммутацию импульсных последовательностей различной тактовой част.оты, селектора адреса, обеспечивающего оперативность управления режимами и скоростью обработки, второго мультиплексора,выполняющего функцию селективной коммутации сигналов обработки первичной входной аналоговой информации.

t

Формула изобретения

Устройство для сопряжения датчиков аналоговых сигналов с .вычислителем, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр, первый счетчик, выход которого является первым информационным выходом устройства и соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами нуль-органов, вторые входы которых являются группой информационных входов устройства, а выходы соединены с входами блока формирователей импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения достоверности выходной информации, в него введены первый мультиплексор, селектор адреса,второй счетчик, триггер, второй мультиплексор, первый информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй информационный вход второго мультиплексора является тактовым входом уст- . ройства, выход второго мультиплек- сора соединен со счетным входом первого счетчика, установочный .вход которого подключен к прямому выходу

9158928610

триггера, установочный вход которогоформацжжным выходом устройства и соесоединен с первым выходом регистра, .динен с адресным входом первого муль- второй выход которого соединен с ад-типлексора, информационные входы коресным входом второго мультиплексора,торого соединены с соответствующими

тактовый вход регистра подключен квыходами блока формирователей импульпервому выходу селектора адреса, пер-сов, выход первого мультиплексора яввый вход которого является входомляется управляющим выходом устройстзаписи устройства, второй вход селек-на и соединен с входом синхронизации

тора адреса является адресным входом JQтриггера и тактовым входом второго

устройства, , второй и третий выходы .счетчика, вход установки которого

селектора адреса соединены соответст- соединен с информационным входом ревенно с информационным входом тригге-гистра и является информационным

ра и входом записи второго счетчика,входом устройства, выход которого является вторым ий- jj

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами и может быть использовано в системах большим числом объектов контроля и управления для автоматического сбора и обработки информации. Целью изобретения является повышение достоверности выходной информации. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, регистр 2, первый и второй счетчики 3,9, цифроаналоговый преобразователь 4, нуль-органы 5, блок 6 формирователей импульсов, первый и второй мультиплексоры 7,11, селектор 8 адреса и триггер 10. Указанная цель достигается за счет введения первого и второго мультиплексоров 7,11, селектора 8 адреса, второго счетчика 9 и триггера. Устройство обладает большей, чем известные, оперативностью и достоверностью выходной информации. 1 ил.