Устройство для ввода-вывода информации при обработке физических величин Советский патент 1982 года по МПК G06F3/06 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации технологических процессов или йроведения экспериментальных исследований на рассредоточенных объектах, например атомных реакторных установках.

Известна система централизованного контроля измеряемых электрических величин, содержащая вычислительную машину, соединеннук с групповыми преобразователями электрических сигналов 1 .

Однако в системе отсутствует возможность визуального контроля первичных электрических сигналов, а также наблюдения результатов машинной обработки непосредственно на объекте контроля. Это затрудняет или делает невозможным использование данной системы в экспериментальных исследованиях на установках, отстоящих от вычислительной машины на сотни метроа и более.

. Известна исследовательская измерительно-вычислительная система, содержащая последовательно соединенные коммутатор измеряеьчых электрических величин, аналого-цифровой преобразователь, сопряжения с вычислительноймашиной,вычислительную машину и дисплейное устройство, содержащее второй блок сопряжения с вычислительной машиной. Дисплейное устройство позволяет исследователю,находящемуся в непосредственной близости от экспериментальной установки, контролировать измеряе1«ые величины и результаты их машинной обработки

10 2.

Недостатком системы являестясложность аппаратуры сопряжения, поскольку вычислительная машина соединена с блоками сопряжения как с аналого-циф15ровым преобразователем/ так и с дисплейным устройством.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является система, содержащая соединенное с вычислительной ;

20 машиной измерительное устройство, включающее последовательно соединенные коммутатор сигналов и аналогоцифровой преобразователь, печатающее устройство и дисплейное устройство,

25 содержащее последовательно включенные блок набора и редактирования, блок управления, блок приема информации, буферный накопитель и блок вывода, первый выход которого сое30динен с входом печатающего устройства, второй выхрд соединен G входом вычислительной машины, выход которой соединен с вторым входом блока приема информации, блок отображения информации, первый вход которого соеди нён с вторым выходом буферного накопителя, а второй вход соединен с вторым выходом блока управления, тре тий выход которого соединен с вторым входом блока вывода. Измерительное устройство соединено с вычислительной машиной шинами адреса и шинами числа. При работе системы по шинам адреса из вычислительной машины в коммутатор сигналов поступает команда, по которой коммутатор сигналов подключает один из входов системы. Измеренная величина поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, с выхода которого по шинам числа результат измерения переда ется в вычислительную машину. Дисплейное устройство при помощи блока приема информации и блока вывода позволяет исследователю (оператору) обмениваться информацией с вычислительной машиной, передавать из буферного накопителя в машину инструкции , получать в.буферный накопитель результаты измерений и их машинной обработки, наблюдатьих на экране блока отображения или печатающем устройстве З. На практике возникает необходимость расположения дисплейного устро ства на рабочем месте исследователя (оператора) рядом с изтдерительным устройством, которое приближено к датчикам измеряемых сигналов, причем расстояние До вычислительной машины составляет сотни и более метров. Возникают трудности как по техническому исполнению аппаратуры сопряжения вычислительной машины с измерительным и дисплейным устрЬйствами, так и по обеспечению кабельных линий связи. Недостатком известной системы является сложность соединения вычислительной машины с аппаратурой, находящейся на объекте исследования, обу словленная наличием отдельных канало связи вычислительной машины с измери тельным и дисплейным устройствами. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее коммутато сигналов, группа информационных входов которого является группой информационных входовустройства, выход коммутатора сигналов подключен к вхо ду аналого-цифрового преобразователя дисплей и печатающий блок, вход кото рого соединен с первым выходом дисплея , второй выход и первый вход кото рого являются соответственно информационными выходом и входом устройства, содержит блок сопряжения,включающий счетчик декад, элемент задержки, генератор прямоугольных импульсов, элемент И, адресный счетчик, триггер, коммутатор, шифратор и регистр сдвига, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый, второй и третий выходы элемента задержки подключены соответственно к первому входу элемента И, к первоглу входу шифратора и к объединенным входу счетчика декад и второму входу регистру сдвига, выход которого соединен с вторым входом шифратора, выход которого подключен к первому входу коммутатора,выход которого подключен к второму вхбду дисплея, второй вход коммутатора соединён с. третьим выходомдисплея, первый выход триггера соединен с тре-. тьим входом коммутатора, второй выход триггера подключен к четвертому входу коммутатора и к входу генератора прямоугольных импульсов, вы-ход которого соединен с входом элемента задержки, второй вход элемента И соединен с выходом счетчика декад, выход элемента Иподключен к входу адресного счетчика, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющему входу коммутатора сигналов и к первому входу триггера, второй вход которого является управляющим входом устройства. На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - схема вычислительной машины; на фиг.3 - примеры реализации блока набора и редактирования, блока управления и блока приема информации, входящих в состав дисплея; на фиг.4 - примеры реализации буферного накопителя и блок вывода данных. На представленных схемах обозначено измерительный блок 1, включающий коммутатор 2 сигналов и аналогоцифровой преобразователь 3, вычислительная Машина 4, печатный блок 5, дисплей 6, включающий блок 7 набора и редактирования, блок 8 управления, блок 9 приема информации, буферный накопитель 10, блок 11 вывода данных, блок 12 отображения, блок 13 сопряжения, включающийсчетчик 14 декад, генератор 15 прямоугольных импульсов, элемент 16 задержки, элемент / И 17, адресный счетчик 18, триггер 19, регистр сдвига.20, шифратор 21, коммутатор 22, формирователь 23 прямоугольных импульсов, сдвиговый регистр 24, группа элементов И 25, процессор 26, сдвиговый регистр 27, формирователь 28 прямоугольных им-. пульсов, генератор 29 сдвиговых импульсов, счетчик 30, генератор 31, прямоугольных импульсов, счетчик 32, триггер 33,клавиатура 34, шифратор . 35, группа элементов И 36, элемент

ИЛИ 37, формирователь 38 прямоугольных импульсов, функциональная клавиатура 39, шифратор 40, группа элементов И 41, элемент ИЛИ 42, формирователи 43 и 44 прямоугольных импульсов, узел 45 управления яркость и фокусировкой, формирователь 46 прямоугольных импульсов, сдвиговый регистр 47, группа элементов И 48, группа элементов ИЛИ 49, генератор 50 прямруголь.ных импульсов, счетчик 51, дешифратор 52, триггер 53, элемент И.54, элемент ИЛИ 55, счетчик 56 адреса маркера, схема 57 сравнения, элемент И 58, элемент ИЛИ 59, запоминающее устройство 60., дешифратор 61, элемент ИЛИ 62, триггер 63, элемент И 64, одновибратор 65, счетчик 66 текущего адреса, одновибратор 67, триггер 68, группа элементов И 69, сдвиговый регистр 70, формирователь 71 прямоугольных импульсов, элемент ИЛИ 72, генератор 73 прямоугольных импульсов, счетчик 74, группа элементов И 75,

На подготовительном этапе работы дисплей 6 работает в типовом режиме. Информация в буферный накопител 10 может быть занесена из вычислительной, машины 4 через блок 9 прием информации или оператором с помощью клавиатуры блока 7 набора и .редактирования через коммутатор 22 и блок 9 приема информации. .

Содержимое буферного накопителя 10 индуцируется на блоке 12 отображения .и по инициативе оператора или вычислительной машины 4 может быть выведено через блок 11 вывода на печатающий блок 5 в вычислительную шину 4,

Работа на этапе измерения начинается с установки триггера 19 в состоянии 1, при котором коммутатор 22 подключает шифратор 21 к блоку 9 приема информации и запускается генератор 15. Каждому импульсу генератора 15 соответствует поочередное появление импульсов на выходе элемента 16 задержки. Счетчик 14 находится в исходном состоянии, при котором импульс с выхода элемента 16 задержки проходит через элемент И 1 на счетный вход адресного счетчика 18. По каждому изменению содержимого адресного счетчика 18 коммутатор 2 сигналов подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 3 очередной датчик измеряемых аналоговых величин. Результат измерения из аналого-цифрового преобразователя 3 в виде параллельного подекадного двоично-десятичного кода заносится на регистр 20 сдвига. Импульс с выхода элемента 16 задержки поступает на. счетный вход счетчика 14 и на вход регистра 20 сдвига, осуществляя выдачу на его выходы очередной декады

результата измерения. Импульсом с выхода элемента 16 символьный восьмизарядный код декады из шифратора 21 передается через коммутатор 22 и блок 9 приема информации в буферный накопитель 10. После вывода из регистра 20 сдвига последней декады результата одного измерения счетчик 14 переходит в исходное состояние. Затем производится коммутация оче0редного датчика на входе системы и цикл измерения и последующей подекадной передачи .информации в буферный накопитель 10 повторяется. При переполнении адресного счетчика 18 .триггер 19 устанавливается Б исход5ное состояние, при котором коммутатор 22 подключает вход блока 9 приема информации к выходу блока 7 набора и редактирования. На этом заканчивается режим измерения и дис0плей 6 готов к работе в типовом режиме . Исследователь (оператор) мо-: жет наблюдать на экране блока 12 отображения результаты .измерений заданной группы входных сигналов

5 и, управляя дисплерм 6 при помощи клавиатуры блока 7 набора и редактирования, ввести в вычислительную машину 4 результаты измерения и сопроводительную инструкцию, получить

0 из вычислительной машины 4 результаты обработки, вывести их на печатающее устройство 5 и т.д.

Рассмотрим примеры реализации составных частей устройства и при5мер взаимодействия их с вычислительной машиной.

Информация в виде последовательных кодов из линии связи- принимается на вход формирователя 23 и далее .поступает на сдвиговый регистр 24.

0 Каждый код начинается стартовой единицей, которая запускает генератор 29 сдвиговых импульсов, настроенный на .частоту генератора 73 (фиг.4) блока 11 вывода (фиг.1).

5

При переполнении счетчика 30 генератор 29 блокируется. К этому времени сдвиговый регистр 24 содержит принятьлй код, а его выход (стартовый бит) сообщает процессору 26 о

0 завершении приема кода. В процессоре включается программа приема кода из дисплея 6. При работе этой программы на выходе процессора возникает импульс, по которому параллельный код

5 из регистра 24 через группу элементов И 25 поступает, на вход процессора 26, а регистр 24 устанавливается в нулевое состояние. По упомянутой программе анализируется каждый принятый код и при обнаружении конца обусловленной группы кодов включается соответствующая программа последующей обработки.

При работе программа вывода инфор5мации в дисплей 6 по импульсу с выхода процессора 26 параллельный код заносится на сдвиговый регистр 27, запускается генератор 31, устанавли вается в 1 триггер 33. Импульсами с выхода генератора 31 содержимое сдвигового регистра 27 в виде после довательного кода передается через формирователь 28 в линию связи. При переполнении счетчика 32 генератор 31 блокируется, а триггер 33 устанавливается в нулевое состояние, со общая процессору 26 о готовности к передаче следующего кода. При нажатии одной из клавиш символьной клавиатуры 34 из шифратора 35 на группу элементов И 36 поступает параллельный код, соответствую щий данной клавише. Элементом ИЛИ 3 и формирователем 38 обеспечивается появление на выходе группы элементо И 36 импульсного- параллельного кода символа, соответствующего нажатой клавише.. Нажатие какой-либо клавиши функц ональной клавиатуры 39 соответствуе заданию определенной команды для ди плея ,6. . Отдельной клавише Запрос ЭВМ с ответствует первый выход функциональной клавиатуры 39, при нажатии других клавиш на выходе группы элементов И 41 появляется импульсный параллельный код команды, соответст вующий нажатой функциональной клави ше. Процесс формирования кодов кома на выходе группьа элементов И 41 ана логичен процессу формирования кодов символов на выходе группы элементов И 36. Из формирователя 28 (фиг.2) вычи лительной машины 4 по линии связи и формация в виде последовательности кодов поступает на вход формировате ля 46 и далее.на сдвиговый регистр 47. Каждый код начинается стартовой единицей, которая запускает генератор 50 сдвиговых импульсов, настроенный на частоту генератора 31 (фиг.2) вычислительной машины 4. Припереполиении счетчик .51 выдает импульс, разрешающий выдачу принятого кода в параллельном виде из группы схем И 48 на вход групп схем ИЛИ 49 и блокирующий генератор 50 до прихода следующего последовательного кода. Информация, содержащаяся в запоминающем устройстве 60, непрерывно циркулирует: по каждому такту происходит пересылка содержимого ячейки с номером К в ячейку с номером К+1, а из последней - в первую. В каждый момент времени счетчик 66 текущего адреса содержит адрес ячейки, доступной для записи или чтения Импульсом переполнения с выхода счет чика текущего адреса запускается раз вертка блока 12 отображения. По тактам циркуляции содержимое запоминающего устройства 60 ячейка за ячейкой выводится на блок 12 отображения. При совпадении содержимого счетчика 66 текущего адреса с содержиг им счетчика 56 адреса маркера с выхода схемы 57. сравнения на вход блока 12 отображения поступает импульс, по которому на экране упомянутого блока указывается (в виде маркера) доступное для чтения или записи знакоместо. При нажатии одной из клавиш символьной клавиатуры 34 параллельный импульсный код соответствующего символа из группы элементов И 36 через коммутатор 22 направлений игруппу элементов ИЛИ 49 поступает на вход запоминающего устройства 60 и вход дешифратора 52. На выходе дешифратора появляется импульс, устанавливающий триггер 53 в единичное состояние, тем самым открывая элемент И 54. При совпадении содержимого счетчика 66 текущего адреса с содержимым счетчика 56 адреса маркера схема 57 сравнения вырабатывает импульс, который, пройдя элемент И 54, поступает на вход запоминающего устройства 60. В последнем осуществляется запись кода символа. .Этот же импульс устанавливает в исходное состояние триггер 53 и, пройдя элемент ИЛИ 55, увеличивает содержимое счетчика 56 адреса маркера на единицу. Редактирование информации, содержащейся в буферном накопителе осуществляется следующим образом. При нажатии одной из клавиш управления маркером (на функциональной. клавиатуре 39 блока 7) импульсг ный параллельный код соответствующей команды . поступает из группь элементов И 41 через группу элементов ИЛИ 49 на вход дешифратора 52. Импульс с одного из выходов дешифратора 52 поступает на соответствующий управляющий вход счетчика 56 адреса маркера, устанавливая в нем новое значение адреса-маркера. Начиная с данного адреса запоминающее устройство доступно для записи или чтения. Вывод информации на печатающий блок осуществляется следующим образом.. При нажатии клавиши Печать функциональной клавиатуры 39 параллельный импульсный код этой команды поступает из группы элементов И 41 через группу элементов ИЛИ 49 на вход .дешифратора 52. На выходе дешифратора 52 появляется импульс, устанавливающий триггер 63 в единичное состояние, темсамым открывая элемент И 64. При совпадении содержимого счетчика 66 текущего адреса с содержимым счетчика 56 адреса маркера схема 57 сравнения вырабатывает импульс, который, пройдя элемент И 64 и элемент ИЛИ 59,

поступает на вход запоминающего устройства 60. По этому импульсу запоминающее устройство 60 обеспечивает выдачу параллельного кода на вход группы элементов И 75 блока 11 вывода. Импульс с выхода элемента И 64 поступает также на вход группы элементов И 75 блока 11 вывода и .управляющий вход печатающего блока 5 , который по этому сигналу печатает символ, соответствующий параллельному коду, поступавшему на информационный вход печатающего блока из группы элементов И 75. Импульс с выхода элемента И 64 запускает одновибратор 65, который блокирует элемент И 64 до окончания цикла.печати символа. Импульс с выхода элемента ИЛИ. 59,пройдя элемент ИЛИ 55, увеличивает содержимое счетчика 56 адреса маркера на единицу, подготавливая тем самым адрес следующего выводимого символа. После окончания блокирующего сигнала с выхода одновибратора 65 первый появившийся импульс с выхода схемы 57 сравнения проходит элемент И64, после чего начинается цикл вывода на печать следующего символа. Режим печати заканчивается установкой в нулевое состояние триггера 63 импульсом с выхода элемента ИЛИ 62. Этот импульс вырабатывается при nepenqnнекий счетчика 56 или при обнаружени дешифратором 61 символа, означающего Конец вывода.

Режим вывода на печать может быть установлен не только при нажатии клавиши Печать, но и по инициативе со стороны вычислительной машины 4. При этом код команды Печать поступает на вход дешифратора 52 из. вычис ительной машины по линии связи через формирователь 46, регистр 47, группу элементов И 48 и группу элементов ИЛИ 49. .

Вывод информации из буферного накопителя в вычислительную машину происходит следующим образом.

При нажатии клавиши Передача функциональной клавиатуры 39 импульсный параллельный код этой команды поступает из группы элементов И 41 через группу элементов ИЛИ 49 на вход дешифратора 52. На выходе дешифратора 52 появляется импульс, устанавливающий триггер 68 в единичное состояние, тем самым открывая эле- мент И 58. При совпадении содержимого счетчика 66 текущего адреса с содержимым счетчика 56 адреса маркера схема 57 сравнения вырабатывает импульс, который, пройдя элемент И 58 и элемент ИЛИ 59, поступает на вход запоминающего устройства ;60.По этому импульсу запоминающее устройство 60 обеспечивает выдачу параллельного кода на вход группы элементов И 69 блока 11 вывода. Импульс с выхода элемента И 58 поступает также на блок 11 вывода, на вход группы элементов И 69 и на вход элемента ИЛИ 72. С выхода группы элементов И 69 параллельный код символа заносится на сдвиговый регистр 70. Импульсом с выхода элемента ИЛИ 72 устанавливается в 1 стартовый разряд сдвигового регистра 70 и /эапускс ется генератор 73, который осу0ществляет сдвиг содержимого регистра 70 и выдачу через формирователь 71 в линию связи последовательного кода, начинающегося стартовой единицей. При переполнении счетчика 74 генератор 73 блокируется и передача ко5да символа заканчивается. Сигнал с выхода элемента И 58 saijycKaeT одновибратор 67, который блокирует элемент И 58. до окончания цикла передачи символа. Импульс с выхода элемен0та ИЛИ 59, пройдя элемент ИЛИ 55, увеличивает содержимое счетчика 56 адреса маркера на единицу, подготавливая тем самым адрес следующего выводимого символа. После окончания

5 блокирующего сигнала с выхода одновибратора 67 первый появившийся импульс с выхода схемл 57 уравнения проходит элемент И 58, затем начинается цикл передачи в вычислительную

0 машину 4 следующего символа. Режим передачи в вычислительную машину заканчивается при установке в нулевое состояние триггера 68 импульсом с выхода элемента ИЛИ 62. Этот импульс

5 вырабатывается при переполнении счетчика 56 адреса маркера или при обна ружении дешифратором 61 символа, означающего конец вывода.

Режим вывода содержимого буферного

0 накопителя в вЬ1Числительную машину 4 может быть установлен не только при нажатии клавиши Передача, но и по инициативе со стороны вычислительной машины. При этом код команды Передача поступает на нход дешифратора

5 52 аналогично коду команды Печать из вычислительной Мсшины 4.

Сообщение в вычислительную машину о готовности дисплея 6 к при1ему из нее информации может быть пере0дано двумя способами-.

При помощи клавиатуры блока 7 набора и редактирования оператор готовит символьный текст, который затем передается из буферного накопители

5 10 в вычислительную машину 4, В тексте содержится информация о готовности дисплея к приему. :

Во втором способе при нажатии клавиши Запрос ЭВМ на функциональной ,

0 клавиатуре 30 блока 7 набора и редактирования импульсом с выхода фор мирователя 44 блока 8 управления на сдвиговом penicTpe 70 устанавливается соответствукйций код, а также через

5 элемент ИЛИ 72 запускается генератор 73, после чедго с выхода формирователя 71 содержимое сдвигового регистра 70 выдается в линию связи. Принятие данного кода вычислительной машиной 4 рассматривается как сигнал о готовности диспл.ея 6 к при ему информации из вычислительной, машины. Каждуй переданный из машины код поступает через блок 9 приема инфор мации на вход буферного накопителя 10. В случае поступления символа он записывается в запоминавзщее устройство 60. 1В случае поступления команды (Печать, Передача или команды управлениямаркером) выполняется соответствующая операция. Ра бота блоков 10,11,12 и 5 в этом слу чае не отличается от описанного выше . . При работе системы в режиме изме рения функционирования буферного на копителя 10 и блока отображени 12 Происходит так же, как и при приеме символьной информации из символьной клавиатуры 34 блока 7 набора и редактирования или вычислительной машины 4. .. Рассмотренное устройство позволя ет с помощью одного и того же дисплея осуществить аередачу эксперимен тальных данных из измерительной аппаратуры в вычислительную машину, буферирование, редактирование экспериментальных данных и сопровождение их служебной информацией. Область применения систем измерения, контроля и обработки на основе вычислительных машин расширяется, поскольку становится возможным подключение измерительной аппаратуры к вычислительным машинам различных классов, имеющим в своем составе дисплей. Поскольку типовые дисплеи могут быть установлены в непосредственной близости от экспериментальных установок без существенных ограничений по типам кабельных линий связи и ра стоянию от вычислительных машин, а блок сопряжения несложен в исполнении , то данное устройство может быт внедрено со значительным сокращение затрат времени и материальных средс Формула изобретения Устройство для ввода-вывода информации при обработке физических величин, содер кащее коммутатор сигн лов., группа информационных входов которого является группой информационных входов устройства, выход коммутатора сигналов подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, дисплей и печатающий блок, вход которого соединен с первым выходом дисплея, второй, выход и первый вход которого являются соответственно информационными выходом и входом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения, оно содержит блок сопряжения, включающий счетчи.к декад, элемент задержки и генератор прямоугольных импульсов, элемент И, адресный счетчик, триггер, коммутатор, шифратор и регистр сдвига, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый, второй и третий выходы элемента задержки подключены соответственно к Лервому входу элемента И, к первому входу шифратора и к объединенным входу счетчика декад и второму входу регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом шифратора, выход которого подключен к первому входу коммутатора, выход которого подключен к второму входу дисплея, второй вход коммутатора соединен с третьим выходом дисплея., первый выход триггера соединен с третьим входом коммутатора, второй выход триггера подключен к четвертому входу коммутатора и к входу генератора прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом элемента задержки, второй вход элемента И соединен с выходом счетчика декад, выход элемента И подключен к входу адресного счетчика, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющему входу коммутатора сигналов и к первому входу триггера, второй вход которого является управляющим входом устройства. Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 330457, KJi.Ci06F 15/46, 1970. 2.Баранов В.А., Коренченко С.М., Смирнов B.C., Хомутов Н.В. Система автоматического контроля параметров детектора зараженных частиц спектрометра АРЕС. ОИЯИ, 13-89-226, Дубна, 1980. 3.Номенклатурный перечень изделий НПО Импульс на 1979. Ротапринт НПО Импульс, Северодонецк, 1979 (прототип).

23

23

ИЗ 71

кчь

Фиг.2