Устройство для ввода-вывода информации при обработке физических величин

(22) Заявлено 29.01. 81 (21) 3280433/18-24 31) М, КП,З С 06 Г 3/00С Об Е 15/46 с присоединением заявки МГосударственный комитет.СССР по делам изобретений и открытийвыд Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации технологических процессов или Проведения экспериментальных исследований на рассредоточенных объектах, например атомных реакторных установках.Известна система централизованного контроля измеряемых электрических величин, содержащая вычислительную машину, соединенную с групповыми преобразователями электрических сигналов 1 ).Однако в системе отсутствует возможность визуального контроля первич ных 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 метров и более.Известна исследовательская измери тельно-вычислительная система, содер жащая последовательно соединенные коммутатор измеряемых электрических величин, аналого-цифровой преобразователь, блок сопряжения с вычислительной машиной, вычислительную машину и дисплейное устройство, содержащее второй блок сопряжения с вычислительной машиной. Дисплейное устройство позволяет исследователю,находящемуся в непосредственной близости от экспериментальной установки,контролировать измеряетье величиныи результаты их машинной обработки2).Недостатком системы являестя сложность аппаратуры сопряжения, поскольку вычислительная машина соединена сблоками сопряжения как с аналого-цифровым преобразователем; так и с дисплейным устройством.Наиболее близким к предлагаемомуизобретению является система содержащая соединенное с вычислительноймашиной измерительное устройство,включающее последовательно соединенные коммутатор сигналов и аналогоцифровой преобразовательт печатающееустройство и дисплейное устройство,содержащее последовательно включенные блок набора и редактирования,блоК управления, блок приема информации, буферный накопитель и блоквода, первый выход которого сое О инеи с входом печатающего устрой966683 Составитель А.ЖеренРедактор Л.Авраменко Техред.С,Мигунова ррект писное ПП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,и каз 7845/6 Ти ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Ж ж 731нного кений иРаушс митета ткрытий ая наб.ства, второй выход соединен е входомвычислительной машины, выход которойсоединен с вторым входом блока приема информации, блок отображения информации, первый вход которого соединен с вторым выходом буферного накопителя, а второй вход соединен свторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с вторым входом блока вывода. Измерительное устройство соединено с вычислительной машиной шинами адреса ишинами числа. При работе системы пошинам адреса из вычислительной машины в коммутатор сигналов поступаеткоманда, по которой коммутатор сиг .налов подключает один из входов системы. Измеренная величина поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, с выхода которого по шинам числа результат измерения передается в вычислительную машину.Дисплейное устройство при помощиблока приема информации и блока вывода позволяет исследователю (оператору) обмениваться информацией свычислительной машиной, передаватьиз буферного накопителя в машину инструкции, получать в.буферный накопитель результаты измерений и ихмашинной обработки, наблюдать их наэкране блока отображения или печатающем устройстве 3 ),На практике возникает необходимость расположения дисплейного устройства на рабочем месте исследователя (оператора) "рядом с измерительным устройством, которое приближенок датчикам измеряемых сигналов, причем расстояние до вычислительной ма".шины составляет сотни и более метров. Возникают трудности как по техническому исполнению аппаратуры сопряжения вычислительной машины с из-.мерительным и дисплейным устройствами, так и по обеспечению кабельныхлиний связи. 45Недостатком известной системы является сложность соединения вычислительной машины с аппаратурой, находящейся на объекте исследования, обусловленная наличием отдельных каналовсвязи вычислительной машины с измерительным и дисплейным устройствами.Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее коммутатор55сигналов, группа информационных входов которого является группой информационных вхоу(овустройства, выходкоммутатора сигналов подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, 60дисплей и печатающий блок, вход которого соединен с первым выходом дисплея, второй выход и первый вход которого являются соответственно информационными выходом и входом устРой ства, 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 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 вхбду дисплея, второй вход коммутатора соединен с.третьим выходомдисплея, 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,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 б, 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, включающий счетчик 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 импульсов, генератор 29 сдвиговых импульсов, счетчик 30, генератор 31, прямоугольных импульсов, счетчик 32, триггер 33,клавиатура 34, шифратор 35, группа элементов И 36, элемент20 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 яркостью 5и фокусировкой, формирователь 46.прямоугольных импульсов, сдвиговыйрегистр 47, группа элементов И 48,группа элементов ИЛИ 49, генератор50 прямоугольных импульсов, счетчик 1051, дешифратор 52, триггер 53, элемент И 54, элемент ИЛИ 55, счетчик56 адреса маркера, схема 57 сравнения, элемент И 58, элемент ИЛИ 59,запоминающее устройство 60., дешифратор 61, элемент ИЛИ 62, триггер63, элемент И 64, одновибратор 65,счетчик 66 текущего адреса, одновибратор 67, триггер 68, группа эле-ментов И 69, сдвиговый регистр 70,формирователь 71 прямоугольных импульсов, элемент ИЛИ 72, генератор73 прямоугольных импульсов, счетчик74, группа элементов И 75.На подготовительном этапе работы дисплей 6 работает в типовом режиме. Информация в буферный накопитель10 может быть занесена из вычислительной. машины 4 через блок 9 приема информации или оператором с помощьюклавиатуры блока 7 набора и редактирования через коммутатор 22 иблок 9 приема информации .Содержимое буферного накопителя10 индуцируется на блоке 12 отображения .и поинициативе оператора или 35вычислительной машины 4 может бытьвыведено через блок 11 вывода напечатающий блок 5 в вычислительную машину 4.Работа на этапе измерения начинается с установки триггера 19 в состоянии "1", при котором коммутатор22 подключает шифратор 21 к блоку 9приема информации и запускается генератор 15, Каждому импульсу генера-тора 15 соответствует поочередноепоявление импульсов на выходе элемента 16 задержки. Счетчик 14 находится в исходном состоянии, при котором импульс с выхода элемента 16задержки проходит через элемент И 17на счетный вход адресного счетчика18. По каждому изменению содержимого адресного счетчика 18 коммутатор2 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 ре- ф гистр 20 сдвига. Импульс с выхода , элемента 16 задержки поступает на счетный вход счетчика 14 и на вход регистра 20 сдвига, осушествляя выдачу на его выходы очередной декады 65 результата измерения. Импульсом с выхода элемента 16 символьный восьмизарядный код декады из шифратора 21передается через коммутатор 22 иблок 9 приема информации в буферныйнакопитель 10. После вывода из регистра 20 сдвига последней декадырезультата одного измерения счетчик14 переходит в исходное состояние.Затем производтся коммутация очередного датчика на входе системы ицикл измерения и последующей подекадной передачи .информации в буферный накопитель 10 повторяетсяПрипереполнении адресного счетчика 18триггер 19 устанавливается в исходное состояние, .при котором коммутатор 22 подключает вход блока 9 приема информации к выходу блока 7 набора и редактирования. На этом заканчивается режим измерения и дисплей б готов к работе в типовом режиме. Исследователь (оператор) мо-.жет наблюдать на экране блока 12отображения результаты, измеренийзаданной группы входных сигналови, управляя дисплеем б при помощиклавиатуры блока 7 набора и редактирования, ввести в вычислительнуюмашину 4 результаты измерения и со- проводительную инструкцию, получитьиз вычислительной машины 4 результаты обработки, вывести их на печатающее устройство 5 и т.д.Рассмотрим примеры реализациисоставных частей устройства и пример взаимодействия их с вычислительной машиной.Информация в виде последовательных кодов из линии связи принимаетсяна вход Формирователя 23 и далеепоступает на сдвиговый регистр 24.Каждый код начинается стартовой единицей, которая запускает генератор29 сдвиговых импульсов, настроенныйна частоту генератора 73 (фиг.4)блока 11 вывода фиг.1) .При переполнении счетчика 30генератор 29 блокируется. К этомувремени сдвиговый регистр 24 содержит принятый код, а его выход (стартовый бит) сообщает процессору 26 озавершении приема кода. В процессоревключается программа приема кода иэдисплея б. При работе этой программына выходе процессора возникает импульс, по которому параллельный кодиз 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 програюы вывода информации в дисплей б по импульсу с выхода процессора 26 параллельный код заносится на сдвиговый регистр 27,запускается генератор 31, устанавливается 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, соответствующий данной клавише. Элементом ИЛИ 37 и формирователем 38 обеспечивается пОявление на выходе группы элементов И 36 импульсного параллельного кода символа, соответствующего нажатой клавише.Нажатие какой-либо клавиши функциональной клавиатуры 39 соответствует заданию определенной команды для дисплея 6.Отдельной клавише "Запрос ЭВМ" соответствует первый выход функциональной клавиатуры 39, при нажатии других клавиш на выходе группы элементов И 41 появляется импульсный З 0 параллельный код команды, соответствующий нажатой функциональной клавише. Процесс формирования кодов команд на выходе группы элементов И 41 аналогичен процессу формированйя кодов 35 символов на выходе группы элементов И 36.Из Формирователя 28 (фиг. 2) вычислительной машины 4 по линии связи информация в виде последовательности 40 кодов поступает на вход формирователя 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. При переполнении счетчик 51 выдает импульс, разрешающий выдачу принятого кода в параллельном виде из 50 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 те куцего адреса содержит адрес ячейки, доступной для записи или чтения. Импульсом переполнения с выхода счетчика текущего адреса запускается развертка блока 12 отображения. По так там циркуляции содержимое запоминающего устройства 60 ячейка за ячейкой выводится на блок 12 отображения. При совпадении содержимого счетчика 66 текущего адреса с содержимым счетчика 56 адреса маркера с выхода схеьы 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 и группу элементов ИЛИ 49 поступает на входзапоминающего устройства 60 и вход дешифратора 52. На выходе дешифратора появляется импульс, устанавливающий триггер 53 в единичное состояние, тем самым открывая элемент Й 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 символаЭтот 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) импульс-, ный параллельный код соответствующей команды, поступает из группы 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 состо-яние, тем самым 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 1 Окоду, поступавшему на информационныйвход печатающего блока из группы элементов И 75. Импульс с выхода элемента И 64 запускает одновибратор 65,который блокирует элемент И 64 доокончания цикла, печати символа. Импульс с выхода элемента ИЛИ 59,пройдя элемент ИЛИ 55, увеличивает содержимое счетчика 56 адреса маркерана единицу, подготавливая тем самымадрес следующего выводимого символа.20После окончания блокирующего сигналас выхода одновибратора 65 первый появившийся импульс с выхода схемы 57сравнения проходит элемент И 64,после чего начинается цикл выводана печать следующего символа. Режимпечати заканчивается установкой внулевое состояние триггера 63 импульсом с выхода элемента ИЛИ 62. Этотимпульс вырабатывается при перепол- З 0некии счетчика 56 или при обнаружениидешифратором 61 символа, означающего"Конец вывода".Режим вывода на печать может бытьустановлен не только при нажатии кла- З 5виши "Печать", но и по инициативе состороны вычислительной машины 4. Приэтом код команды "Печать" поступаетна вход дешифратора 52 из. вычислительной машины по линии связи че-40 рез формирователь 46, регистр 47,группу элементов И 48 и группу элементов ИЛИ 49.Вывод информации из буферного накопителя в вычислительную машину 45происходит 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 де шифратора 52 появляется импульс, устанавливающий триггер 68 в единичное состояние, тем самым открывая элемент И 58. При совпадении содержимого счетчика 66 текущего адреса ссодержимым счетчика 56 адреса маркера схема 57 сравнения вырабатывает импульс, который, пройдя элементИ 58 и элемент ИЛИ 59, поступает на 60вход запоминающего устройства 60.Поэтому импульсу запоминающееустройство 60 обеспечивает выдачу параллельного кода на вход группы элементов И 69 блока 11 вывода. Им пульс 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,запускается генератор 73, который осуществляет сдвиг содержимого регистра.70 и выдачу через формирбватель 71 в линию связи последовательного кода,начинающегося стартовой единицей. При переполнении счетчика 74 генератор 73 блокируется и передача кода символа заканчиваетсяСигнал с выхода. элемента И 58 запускает одно- вибратор 67, который блокирует элемент И 58. до окончания цикла передачи 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 67 первый появившийся импульс с выхода схемы 57 сравнения проходит элемент И 58, затем начинается цикл передачи в вычислительную 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 вырабатывается при переполнении счетчика 56 адреса маркера или при обна ружении дешифратором 61 символа, означающего конец вывода.Режим вывода содержимого буферного накопителя в вйчислительную машину 4 может быть установлен не только при нажатии клавиши "Передача", но и па инициативе со стороны вычислительной машиныПри этом код команды "Передача" поступает на вход дешифратора 52 аналогично коду команды "Печать" из вычислительной машины 4.Сообщение в вычислительную машину о готовности дисплея 6 к приему из нее информации может быть передано двумя способами;При помощи клавиатуры блока 7 набора и .редактнрования оператор готовит символьный текст, который затем передается из буферного накопителя 10 в вычислительную машину 4, В тексте содержится информация о готовности дисплея к приему.Во втором Способе при нажатии клавиши "Запрос ЭВМф на функциональной клавиатуре 30 блока 7 набора и редактирования импульсом с выхода фор мирователя 44 блока 8 управления на сдвиговом регистре 70 устанавливается соответствующий код, а также через элемент ИЛИ 72 запускается генератор 73, после чего с выхода формирователя 71 содержимое сдвигового регистра 70 выдается в линию связи. Принятие данного кода вычислительной машиной 4 рассматривается как сигнал о готовности дисплея 6 к приему информации из вычислительной машины.Каждый переданный из машины код поступает через блок 9 приема информации на вход буферного накопителя 10. В случае поступления символа он записывается в запоминающее устройство 60, В случаепоступления команды (" Печать", "Передача" или команды управления маркером) выполняется соответствующая бперация. Работа блоков 10,11,12 и 5 в этом случае не отличается от описанного выше.При работе системы в режиме изме- рения функционирования буферного накопителя 10 и блока отображения 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 позволяет с помощью одного и того же дисплея осуществить передачу экспериментальных данных из измерительной аппаратуры в вычислительную машину, буферирование, редактирование экспериментальных данных и сопровождение их служебной информациейОбласть 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 расстоянию от вычислительных машин, а блок сопряжения несложен в исполнении, то данное устройство может быть внедрено со значительным сокращением затрат времени и материальных средствФормула изобретенияустройство для ввода-вывода информации при обработке физических величин, содержащее коммутатор сигна лов, группа информационных входовкоторого является группой информационных входов устройства, выходкоммутатора сигналов подключен к входу аналого-цифрового преобразовате ля, дисплей и печатающий блок, входкоторого соединен с первым выходомдисплея, второй выход и первый входкоторого являются соответственно:информационными выходом и входом 10 устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения, оносодержит блок сопряжения, включающий счетчик декад, элемент задержки и генератор прямоугольных импульсов, элемент И, адресный счетчик, триггер, коммутатор, шифратори регистр сдвига, первый вход которого соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, первый,второй и третий выходы элемента задержки подключены соответственно к 15 20 Йервому входу элемента И, к первомувходу шифратора и к объединенным входу счетчика декад и второму входу регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом шифратора, выход которого подключен к первомувходу коммутатора, выход которогоподключен к второму входу дисплея,второй вход коммутатора соединен стретьим выходом дисплея., первый выход триггера соединен с третьим входом коммутатора, второй выход триг 25 30 гера подключен к четвертому входу коммутатора и к входу генератора прямоугольных импульсов, выход которогосоединен с входом элемента задержки,второй вход элемента И соединен с выходом счетчика декад, выход элементаИ подключен к входу адресного счет 40 чика, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющему входу коммутатора сигналов и к первому входу триггера, второй вход которого является управляю 45 щим входом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРР 330457, кл. С 06 Р 15/46, 1970.50 2, Баранов В.А., Коренченко С.М.,Смирнов В.С., Хомутов Н.В. Системаавтоматического контроля параметровдетектора зараженных частиц спектрометра АРЕС. ОИЯИ, 13-89-226, Дубна,55 19 80.3. Номенклатурный перечень изделий НПО "Импульс" на 1979. РотапринтНПО "Импульс", Северодонецк, 1979