Аналого-цифровое вычислительное устройство

3/О УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ЕНИЯ АНИЕ ИЭО ВТО ТЕЛЬНОЕ 4-2 Бюл . натий"Электроника"с.58-93, рис. СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ВЫЧИСЛИУСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится ктельной технике и может быть зовано для обработки и преоб циФровой и аналоговой инФорм а также для автоматического ния различными процессами, Ц бретения является расширение138891решаемы устройством задач, Аналогоцифровое вычислительное устройство содержит в цифровой части программируемое арифметико-логическое устройство 1,регистр 2 микрокоманд,де- шифратоР 3 микрокоманд, первый блок 4 синхронизации, буферный регистр 5 данных, блок 6 памяти данных, блок 7 регистровой памяти, буферный регистр 8 адреса, общую внутреннюю шину 9 данных, генератор 10 тактовьм импульсов, второй блок 11 синхронизации, шину 12 данньм, блок 13 памяти данных, блок 14 ввода-вывода.Собственно аналого-цифровое вычислительное устройство содержит первый коммутатор 15, блок 16 эталонньм источников напряжения, блок 17 цифроуправ 3ляемьм операционных усилителей спрограммно изменяемыми коэффициентами передачи, аналоговый запоминающийблок 18, блок 19 цифроуправляемыхфункциональных преобразователей,второй коммутатор 20, преобразователькод - напряжение 21, компаратор 22,блок 23 регистров, аналоговые информационные входы 24, Блоки 1-9 и свя -зи между ними образуют цифровой микропроцессор 25. Цель изобретения достигнута за счет введения блокацифроуправляемых функциональных преобразователей, блока эталонных источников напряжения и блока цифроуправляемых операционных усилителей, атакже эа счет новых связей между блоками. 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки и преобразования цифровой и аналоговой информации,а также для автоматического управления различными процессами.Цель изобретения в . расширениекласса решаемых задач,На чертеже приведена структурнаясхема аналого-цифрового вычислительного устройства с вариантом исполнения цифровой части блока программного управления,Устройство содержит программируемое арифметико-логическое устройство (АЛУ) 1, регистр 2 микрокоманд,дешифратор 3 микрокоманд, первый блок4 синхронизаций, буферный регистр5 данных, блок 6 памяти данных.,блок7 регистровой памяти, буферный регистр 8 адреса, общую внутреннюю шину 9 данных, генератор 10 .тактовьмимпульсов, второй блок 11 синхронизации, шину 12 данных, блок 13 памяти данных и блок 14 ввода-выводаСобственно аналого -цифровое вычислительное устройство включает первый коммутатор 15, блок 16 эталонных источников напряжения, блок 17цифроуправляемых операционных усилителей с программно изменяемыми коэфФициентами передачи, аналоговый эапоминающий блок 18, блок 19 цифроуправляемых функциональных преобразователей, второй коммутатор 20, пре/обраэователь 21 код - напряжение, компаратор 22, блок 23 регистров, аналоговые информационные входы 24, Блоки 1-9 и связи между ними образуют цифровой микропроцессор 25.Аналого-цифровое вычислительное устройство работает следующим образом.В основу построения устройства положены принципы модульности, программного управления, контролируемости, адаптации структуры под характер входного сигнала, многофункциональности, Возможны следующие основные режимы работы аналого-цифрового вычислительного устройства: цифровой обработки данных; многоканальный аналого-циФровой и цифроаналоговой обработки данных; решения задач моделирования и управления системами; программной перестройки системы; контроля и диагностики, В режиме цифровой обработки данных команды из блока 13 памяти данных поступают в регистр 2 микрокоманд, дешифрируются в дешифраторе 3 микрокоманд. Первый блок 4 синхронизации вырабатывает все необходимые сигналы управления. АЛУ 1 осуществляетоперации над данными, Промежуточныеданные хранятся в блоке 6 памяти данных, а также в регистре временногохранения (не показан) АЛУ 1. Результат выполнения операции йоступаетна внутреннюю шину 9 данных и далеечерез буферный регистр 5 данных,шину 12 данных в необходимый блок аналого-цифрового микропроцессора. Ре 10зультат выполнения операции можетбыть также записан в блок 6 памятиданных, Буферный регистр 5 данных является двунаправленным. Блок 7 регистровой памяти включает регистры общего назначения, указатель стека,счетчик команд, управляемый адресный регистр, предназначен для приемаинформации из двух регистров общегоназначения и передачи ее в буферныйрегистр 8 адреса. Блок 13 памяти данных в общем случае. содержит постоянную память для решения стандартныхзадач и оперативную. Второй блок 11синхронизации осуществляет временноесогласование работы различных блоков устройства. Аналого-цифровое вычислительное устройство представляет по своей сути набор модулей.Этопозволяет решать задачи различногокласса при оптимальном составеобору 30дования,В режиме многоканальный аналогоцифровой обработки данных программнымпутем при помощи модуля цифровогомикропроцессора можно организовать 35различные методы аналого-цифровогопреобразования, например последовательного счета, поразрядного кодирования и др.При помощи первого коммутатора 15 40блока 17 цифроуправляемых операционных усилителей, второго коммутатора20, блока 19 цифроуправляемых функциональных преобразователей осущеставляется настройка аналого-.цифрового вычислительного устройства нарешение определенной задачи, Это. осуществляется при помощи кодов командиз блока 13 памяти данных, регистра2 микрокоманд, дешифратора 3 микрокоманд, блока 4 синхронизации, Дляэтого соответствующие коды из блоков 13 и 14 и регистра 5 данных пересылаются в приемные регистры"первого коммутатора 15, блоков 17 и 19 55и второго коммутатора 20, Для реализации, например, метода последовательного счета коды из блока 13 памяти данных передаются по общей шине 12 данных в первый 15 и второй20 коммутаторы. При. этом на первыйвход компаратора 22 подключаетсясигнал с соответствующего аналогового информационного входа 24. Затемв блок 23 регистров вводится коди преобразователь 21 код - .напряжение формирует минимальный эталон напряжения, называемый квантом, который поступает на второй вход компара.тора 22. Полученный результат, сравнения заносится по входу управлениязаписью в блок 23 регистров и далеечерез шину 12 и буферный регистр 5данных передается в АЛУ 1 для логической обработки, Далее код, подаваемый в блок,23.регистров, увеличивается на единицу и т,д. В момент равенства напряжений на входах компаратора 22 на его выходеприсутствует"1", АЛУ 1 фиксирует этот момент и,соответствующий код. Таким об-разом, осуществляется одноканальноеаналого-цифровое преобразование методом последовательного счета,В режиме многоканального аналогоцифрового преобразования методом последовательного счета происходит подключение различных аналоговых информационных входов 24 к компаратору22, запоминание результатов сравнения в соответствующих ячейках блока13 памяти данных и определение кодапреобразования по каждому входу.Возможна также реализация методовмногоканального цифроаналоговогопреобразования, при котором результаты могут храниться в аналоговом запоминающем блоке 18. Аналоговый сигналс аналоговых информационных входов24 может подаваться на входыкомпаратора 22 также и с масштабным коэффициентом, который устагнавливается в блоке 17 цифроуправляемых операционных усилителей первые входы и вход синхронизации - цифровые, а другие входы и выходы -аналоговые. В блоке 19 цифроуправляемых функциональных преобразователейпервые входы и вход синхрониэации -цифровые, а вторые входи выход - аналоговыеРежим решения задач моделирования и управления системами позволяетрешать задачи моделирования и управления, описываемые сложными уравнениями. Это могут быть дифференциаль 1388913ные, интегральные уравнения и др.Длярешения этих задач цифровой микропроцессор выполняет вначале програм му настройки аналого-цифрового микропроцессора, при которой с помощьюпервого 15 и второго 20 коммутаторов выполняются необходимые связи, а затем производится настройка блоков 11, 17 и 19. При помощи блока 16 эталонных источников напряжения задаются начальные условия для опера ционных усилителей блока 17, которые ,могут быть настроены на выполнение Функций интегрирования, дифференцирования, масштабных усилителей и т,п. С помощью функциональных преобразо,вателей блока 19 воспроизводятся ;однозначные функции, обпасть сущест,вования и область значений которых определены заранее Функции эти воспроизводятся обычно не точно, а приближенно. Это можно учесть соответствующей программой коррекции, которую может выполнить цифровой микропроцессор 25. В аналого-цифровом устройстве при помощи блока 19 ,Функциональных преобразователей можно воспроизводить и неопнозначные функции, Анализ аргумента и функции:производит при этом цифровой микро 3 О процессор 25, который в зависимости от результатов анализа настраивает Функциональные преобразователи блока 19.Режим программной перестройки по зволяет программно изменять структуру аналого-циФрового вычислительноо устройства. Структура перестраивается автоматически по программам перестройки, хранящимся в блоке 13 4 О памяти данных, Например, до значейия напряжения.на первом входе 24 О = Б, параметр описывается ураннением У = 1, (с), а при Ь ) Ь", =,. аПри этом в начале каждого цикла решения в компараторе 22 происходит Сравнение напряжения 13, с выхода блока 16 эталонных источников напряжения и текущего напряжения Б с пер О ного входа 24, При 13,6 Г, аналогоцифровое вычислительное устройство настраивается нарешение У = Г,(с), а при У13 - на решение У = 1 (с)Необходимые для этого программы на стройки должны быть заранее разработаны и храниться в блоке 13 памяти данных. Алгоритм программной перестройки зависит от конкретнойрешаемой задачи,Ф о р м у л а изобретенияАналого-цифровое вычислительное устройство, содержащее первый коммутатор, аналоговый запоминающий блок, второй коммутатор, преобразователь код-напряжение, компаратор и блок регистров, группа информационных входов-выходов которого подключена к шине данных устройства, а группа выходов соединена с инФормационным входом преобразователя код - напряжение, выход и вход аналогового запоминающего блока подключены соответственно к первому информационному входу и первому выходу первого коммутатора, группа информационных входов которого соединена с сооответствующими аналоговыми информационными входами устройства,первый вход и выход компаратора подключены соответственно к выходу преобразователя код - напряжение и ,к входу управления записью блока регистров, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с адресной шиной устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены блок цифроуправляемых функциональных преобразователей, блок эталонных источников напряжения и блок цифроуправляемых операционных усилителей с управляемыми коэффициентами передачи, информационный вход и выход которого подключены соответственно к второму выходу первого коммутатора и ко второму информационному входу первого. и первому информационному входу второго коммутаторов, входы синхронизации блоков цифроуправляемых функциональных преобразователей и цифроуправляемых операционных усилителей с управляемым коэффициентом передачи объединены и являются входом синхронизации устройства, информационный вход блока цифроуправляемых функциональных преобразователей соединен с третьим выходом первого коммутатора, а его выход подключен к третьему информационному входу первого коммутатора и к втордму информационному входу второго коммутатора, выход и третий информационныйЗаказ 1583/52 Тираж 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 вход которого соединены соответственно с вторым входом компаратора ис выходом аналогового запоминающего блока, четвертый и пятый информационные входы первого коммутатораподключены соответственно к выходупреобразователя код - напряжение ик выходу блока эталонных источников3 8напряжения, управляющий вход блокацифроуправляемых функциональныхпреобразователей и вход,аадания 5коэффициентов передачи блока цифроуправляемькоперационных усилителей с изменяемыми коэффициентамипередачи подключены к шине данныхустройства.