Многоканальное устройство для анализа одномерных и двумерных световых распределений Советский патент 1991 года по МПК G06F15/70 G01J1/44 

I

(21)4655391/24

(22)27.02.89

(46) 07.01.91. Бюл. № 1

(72) Б.В.Иванов и Ю.М.Айвазян

(53)681.3.019(0.88.8)

(56)Кевин Смит. Процессор, обрабатывающий одновременно 256 элементов изображений,- Электроника, 1983, № 16г т.56, с.15-17.

Блаженков В.В., Леонтьева A.M., Чузо А.Н. Оптический многоканальный анализатор на основе линейного приемника изображения.- М., ИАН, 1981, № 6.

(54)МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ОДНОМЕРНЫХ И ДВУМЕРНЫХ СВЕТОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ

(57)Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве анализатора спектров там, где требуются количественный анализ и обработка регистрируемых f-зетовых распределений. Целью изобретения является увеличение временного разрешения при исследовании динамики распределений, объема регистрируемой информации и точности. Устройство содержит формирователь 1 видеосигналов, блок 2 считывания, вычислительный блок 3, выполненный на микроЭВМ, блок 4 сопряжения, аналого-цифровой преобразователь 5, блок 6 отображения графической информации, осциллограф 7, цифроанало- говые преобразователи 8 и 9, блок 10 параллельного обмена, генератор 11 синхросигналов, узел коммутации, формирователь 13 импульсов, усилитель 14. 4 ил.

а SS

(Л

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве анализатора спектров, в астрономии, в термоядерных исследованиях,и в других областях, где требуется количественный анализ и обработка регистрируемых световых распределений.

Целью изобретения является увеличение временного разрешения при исследовании динамики распределений, объема регистрируемой информации и точности.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства , на фиг. 2 - функциональная схема блока сопряжения, на фиг. 3 - временная диагр мма формирования циклов ввода (вывода) строки данных в память (из памяти) микроЭВМ, на фиг.4 - временная диаграмма ввода строки данных формирователя в память микроЭВМ.

Устройство содержит формирователь 1 видеосигналов (ВС), блок 2 считывания микроЭВМ, вычислительный блок 3, выполненный на микроЭВМ, блок 4 сопряжений, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, блок 6 отображения графической информации, осциллограф 7, цифроаналоговые преобразователи (НАЛ) 8 и 9, блок 10 параллельного обмена, генератор 11 синхроО5 Ј

со

316

i

сигналов, узел 12 коммутации, фор- миронатель 13 импульсов, усилитель 14 коммутатор 15, узел 16 прерывания ввода, триггеры 17 и 18, узел 19 коррекции, счетчик 20 импульсов, узел 21 задержки, узел 22 прерывания вывода, элемент И 23, конденсатор 24, диод 25, резистор 26, элемент ИЛИ 27, с инверсным входом, элементы НЕ 28 и 29, элемент И-НЕ 30 с инверсным входом, -элементы И-НЕ 31 и 32, триггер 33, элемент НЕ 34, одновибратор 35, резистор 36, конденсатор 37, элемент НЕ 38, элемент И-НЕ 39, триггер 40, счетчик 41, элемент И-НЕ 42, одновибратор 43, конденсатор 44, резистор 45, триггер 46, элементы НЕ 47 и 48, элемент И-НЕ 49, связи 50-65.

Устройство может работать как в автономном режиме, так и в режиме связи с вычислительным блоком 3 (микроЭВМ) .

В автономном режиме оптическая информация с выхода ЬВС 1 не записывается в память микроЭВМ 3, а непосредственно отображается на экране осциллографа 7. В этом режиме должны быть очищены выходные линии микро- ЭВМ 3: Разрешение А и Разрешение В. На входе блока 4 Режим установлена 1. При этом на выходе блока 4 устанавливается 1, узел 12 открыт, генератор 11 работает непрерывно. Выходной сигнал генератора 11 может проходить через коммутатор 15 и вызывать передачу оптической информации из секции накопления в сдвиговый регистр ФВС 1 с последующим считыванием. В этом случае время накопления (для одномерных ВС 1) задается с помощью переключателей на панели блока 2 считывания. Оно будет кратно времени считывания строки Т. Этот режим в основном используется для настройки блока 2 или тестирования серии образцов ФВС 1.

В режиме связи с микроЭВМ 3 генератор 11 работает в стартстопном режиме под управлением блока 4. При этом на входе блока 4 Режим должен быть установлен О. В этом режиме по заданной программе происходит управление процессами передачи оптической информации из секции накопления в сдвиговый регистр, ее считывания и ввода в оперативную память микроЭВМ 3, а также отображение на экране осциллографа 7.

0

5

Операция считывания строки ФВС 1 и ее записи в память микроЭВМ 3 обслуживается подпрограммой ввода строки и происходит следующим образом.

В исходном состоянии на выходе блока 4 установлена 1, генератор 11 работает непрерывно и обеспечивает непрерывную очистку сдвигового регистра ФВС 1, в секции накопления формируется картина зарядового распределения.

Программно устанавливается шестой разряд регистра состояния блока 10. При этом узел 16 вырабатывает сигнал Требование А, который разрешает очистку триггеров 17 и 18. В узле 19 формируется импульс задержки длительностью 3 Т, , который разрешает выработку для сигналов. По переднему фронту импульса 66 сброса (когда закончен цикл фазовых импульсов Ф1, Ф2, ФЗ) узел 19 вырабатывает первый сигнал 59, который в этом режиме пропускается коммутатором 15 и поступает на вход генератора 11, и второй сигнал, который проходит через элемент 23 и поступает на вход генератора 11. При этом узел 12 за- крывается, генератор 11 останавливается. По спаду импульса задержки генератор 11 вновь запускается. Он вырабатывает сигналы, обеспечивающие передачу строки зарядового распределения из секции накопления в сдвиговый регистр.

Таким образом, при передаче сохраняется цикличность фазных импульсов, а время накопления определяется частотой сигнала Требование А. По заднему фронту импульса с генератора 11 в цепи, состоягаей из элементов 24-26, вырабатывается узе кий положительный импульс, который проходит через элемент 27, где инвертируется, на вход триггера 17. При этом триггер 17 сбрасывается, а вырабатываемый на его выходе сигнал Останов проходит через элемент 23 на вход генератора 11, вновь прерывает работу генератора 11. Одновременно с этим сбрасывается триггер 18, разрешающий работу счетчика 20. Далее генератор 11 работает в старт- стопном режиме под управлением строб- импульсов микроЭВМ 3.

Пока связь 52 активна, параллельно описанным процессам в микроЭВМ 3

0

5

0

0

5

51

осуществляется регенерация памяти, по окончании которой происходит прерывание программы для ввода строки данных. После этого начинается выполнение серии команд ввода - пересылки из регистра блока 10 в заданную ячейку памяти, сопровождаемых стробимпульсами. Ввод данных (фиг.З) задержка появления первого импульса относительно сигнала Требование А составляет 170 мкс. По переднему фронту импульса запускается узел 21, который задерживает переключение триггера 17 в единичное состояние. Как только переключение произошло, снимается сигнал с элемента 23 и генератор 11 запускается. Счетчик 20, отсчитав шесть тактовых импульсов генератора, вырабатывает узкий отрицательный импульс, который проходит через элемент 27 и сбрасывает триггер 17. Генератор 11 новь останавливается . За это время зарядовая картина в сдвиговом регистре смещается на одну позицию по направлению к выходу ФВС 1.

Узел 21 обеспечивает задержку видеосигнала на выходе ФВС 1 (0,8- 1,0) Т, (фиг.4). Видеосигнал после усиления и преобразования в строби- руемом в усилителе инвертируемым фазным импульсом Ф2, поступает на аналоговый вход АЦП 5, который запускается задним фронтом импульса. АЦП 5 кодирует аналоговый сигнал и устанавливает на входах блока 10 код числа за время iO,8 T (время преобразования АЦП 5 должно быть i.O,8T По переднему фронту 1-го импульса. Ввод данных происходит запись инфо мации с (1-2)канала ФВС 1 (фиг.4). Для записи строки, состоящей из п элементов, достаточно последователь- но выполнить п+2 команды ввода. При этом частота считывания оптической информации равна 1/Т. Для микроэвм типа Электроника 60 (80) эта величин составляет 100 кГц. Узел 16 снимает сигнал Требование А. При этом триггеры 17 и 18 устанавливаются в 1, счетчик 20 переводится в нерабочее состояние. Генератор начинает работать непрерывно, обеспечивая непре- рывный перенос зарядов в сдвиговом регистре ФВС 1. Операция считывания строки заканчивается командой выхода из прерывания.

0

5

0

5

5

0 0

146

Отображение оптической информации на экране осциллографа происходит построчно под управлением микроЭВ М 3 на аналогичной схеме (фиг.З). Устанавливается пятый разряд регистра состояния блока 10. При этом вырабатывается сигнал Требование Б. По переднему фронту импульса 52 узел 22 прерывания вывода вырабатывает сигнал Требование Б, которым запускается блок развертки осциллографа. По окончании регенерации памяти происходит прерывание для вывода строки данных. После этого выполняется серия команд вывода - пересыпки данных из заданной ячейки памяти в выходной регистр блока 10. Данные поступают на вкоды 11АП 8 и 9, где, каждое слово преобразуется за время 0,5 мкс. При этом ЦАП 8 преобразует разряды данных, отражающие уровень накопленного сигнала в канале ФВС 1, а ЦАП 9 -1 разряды данных, несущих информацию о номере строки. Для вывода строки, состоящей из п элементов достаточно выполнить п команд вывода. При этом частота вывода оптической информации,как и ввода,составляет 100 кГц. Операция вывода строки заканчивается командами очистки и выхода из прерывания. Вывод массива размером 108x32 слова,занимает 40 мс, что соответствует частоте полукадра 50 Гц.

При работе с матрицами более крупного формата записанный массив дан- ных при выводе можно разбивать на блоки. За серией циклов ввода строки (операции считывания строки) (фиг.З) может следовать серия циклов вывода строки. При использовании в устройстве одномерного ФВС время накопления Т Т кратно периоду повторения сигнала 52. При этом, число кратности, а следовательно, и время Т задается программно или с пульта управления (клавиатуры алфавитно-цифрового дисплея). Для ФВС 1 типа А-1034 TN может меняться от 2,5 мс до единиц секунд. Программно или с клавиатуры дисплея также может задаваться число серий накопления N, максимальный уровень накопления сигнала I в каналах ФЕС 1, впбирается нужный режим измерения (измерение в реальном времени, регистрация последовательной серии измерений, накопление задгнного числя серий и-змерений N или до за л г иного

уровня I, вычитание геометрических шумов и др.).

Формула изобретения

Многоканальное устройство для анализа одномерных и двумерных световых распределений, содержащее формирователь видеосигналов, выход ко- торого соединен с информационным входом блока считывания, управляющий выход которого подключен к управляющим электродам формирователя видеосигналов, а информационный выход сое- динён с информационным входом аналого цифрового преобразователяv выход которого подключен к информационному входу вычислительного блока, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока отображения графической информации соответственно, отличающееся тем, что, с целью увеличения временного разрешения при исследо- вании динамики распределений, объема регистрируемой информации и точности, в него введен блок сопряжения, включающий коммутатор, счетчик, узел прерывания ввода, узел прерывания вывода, триггеры, элементы И, И-НЕ, НЕ, ИЛИ, одновибраторы, причем установочный и синхронизирующий входы узла прерывания ввода и узла прерывания вывода, входы первого одновиб- ратора и первого элемента НЕ, вход задания режима коммутатора соединены с соответствующими управляющими выходами вычислительного блока, вход готовности источника которого подключен к выходу узла прерывания ввода, выход узла прерывания вывода соединен с управляющим входом блока отоб

5 0

5

0

ражения графической информации, выход первого элемента НЕ соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя , тактовый выход блока считывания соединен с- счетным входом счетчика, синхронизирующие выходы блока считывания соединены с синхронизирующим входом коммутатора, с входом второго элемента НЕ, с нулевым входом первого триггера и с первым входом элемента ИЛИ, выход элемента И соединен с входом остановки фаз блока считывания, выход коммутатора соединен с управляющим входом блока считывания, информационный вход коммутатора и первый вход первого элемента И-НЕ соединены с выходом второго триггера, выход второго одновибратора соединен с установочным входом второго триггера и с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера, выход второго элемента НЕ соединен с синхронизирующим входом второго триггера, выход счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к нулевому входу третьего триггера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а информационный вход подключен к выходу третьего элемента НЕ, вход которого соединен с источником логического нуля, вход второго одновибратора и единичные входы первого и третьего триггеров соединены с выходом узла прерывания ввода, выход первого триггера соединен с установочным входом счетчика, а инфор- мационный вход которого подключен к источнику логического нуля.

J

.55

треб А Разрй Греб Б (DuiZ

SlfHJPasp А(б)

к 52

11

II

А (б)

53 6&одСвыёод1 данны

бдодо

53ВЬад данных

Готаднасть АЦП

Видеосигнал

С усилителя №

U

Ґ

.(ихлы Вывода Фиг.З

ввода

L

ft±dl

j.j.