Устройство для ввода аналоговой информации

СООЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН СПУБЛИН 4 А Ц 91 110 00 04 С ИДЕТЕ 46) 21) ленци институт(72) год и Р, (53) (56) В 92 СССР1982.ССР1982,У 96 ОГОВОИ я к вычис ехнике и автоматия и управМ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИИ ПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ 3873675/24-2417.01.85Казанский авиационный(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА1 ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относиттельной и измерительнойможет быть использованорованных системах контро ия, а также в системах .автоматизаи научных исследований. Целью изобретения является повьпяение точности устройства, Поставленная цель достигается введением в устройство первого и второго счетчиков, элемента ИСКЛЮЧА 101 ЦЕЕ ИЛИ, элемента НЕ, второго элемента И и второго элемента ИЛИ с соответствующими связями. Проведенные изменения конструкции позволяют снизить динамическую погрешность преобразования входных сигналов, возникающую вследствие наличия мертвых зон" диапазона входных сигналов, в которых преобразование сигнала не- возможно. Управление устройством осуществляется блоком микропрограммного управления, 2 ил.Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управ- ленин, а также э системах автоматизации научных исследовайий.Цель изобретения - повышение точности преобразования,На фиг. 1 представлена блок-съема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы. Устройство содержит информационныевходы 1, адресные выходы 2, первуюинформационную группу выходов 3,управляющий выход 4, управляющий вход5, блок 6 компараторов, первый элемент.ИЛИ 7, блок 8 микропрограммногоуправления, Формирователь 9 сигналов,первый счетчик 10, цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 11, блок 12элементов И, регистр 13, второй счетчик 14, первый элемент И 15, триггер16, вторую информационную группу выходов 17, второй элемент ИЛИ 18,элемент НЕ 19, второй элемент И 20я элемент ИСКЛЮЧМ)ЩЕЕ ИЛИ 21,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии разрядысчетчика 10 находятся в единичном, асчетчика 14 - в нулевом состоянии,,что позволяет устранить мертвые зоныдиапазона преобразования, в которыхневозможно преобразование входного, сигнала (входной сигнал преобразуется только после выхода из мертвой зоны, на что нужно определенное время,соответственно увеличивается динамическая погрешность, т,е. уменьшаетсяточность преобразования),На суммирующий вход второго счетчика 14, управляющего старшими разрядами ЦАП 11, блок 8 подает импульс.ЦАП 11 преобразует образоэавцгийсякод в аналоговую величину, поступающую на вход компараторов блока 6,сравниэагощих эту величину с аналоговыми.величинами на входах 1. Есликакая-либо из входных величин меньше,чем сигнал на выходе ЦАП 11, то соответствующий компаратор находитсяэ единичном состоянии (исходное сос",.тояние компараторов - нулевое, таккок сигнал на выходе ЦАП 11 равен нулю и меньше любого входного сигнала),а элемент ИЛИ 7 вырабатывает сигнал,".поступающий в блок 8. В этом случае блок 8 Формирует сигнал, по Содержание счетчика 10 при этомостается неизменным. Оно остаетсянеизменным и в том случае, если запись кода с этого счетчика осуществляется многократно, При этом возможность появления ошибок исключается,т,е. повышает. точностьВторые входы элементов И в блоке 12 соединены соответственно с выходами формирователя 9 сигналов, накоторых формируется позиционный кодадреса аналоговых величии, для кото-.рого входная аналоговая величина рав"на аналоговой величине на выходеЦАП 11.Поэтому при наличии сигнала на каком-либо из этих выходов формирователя 9 сигналов происходит установкасоответствующего триггера в ре 40 45 50 55,гггстре 13 в единичное состояние, Так как сигнал с выходов триггеров ре-,гистра 13 поступает на запрещающийвход соответствующего компаратора вблоке 6, он принудительно устанавлиступающий на вход "установка вноль" счетчика 10 и на единичныйвход триггера 16. При этом на входэлемента И 20 с выхода элемента НЕ19 подается единичньгй потенциал.После этого блок 8 формирует последовательность импульсов, поступающих насуммирующий вход счетчика 10 управления младшими разрядами ЦАП. При лоявле нии единичного сигнала на выходе элемента ИЛИ 7 блок 8 запрещает выдачу импульсов на вход счетчика 1 О и формирует запрос на управляющем выходе 4.Одновременно с этим формирователь 9 15 сигнала формирует на своих выходахпозиционный и двоичньгй коды номерастаригего по установленному приоритету компаратора из всех тех, которыенаходятся э данный момент и единич ном состоянии, По сигналу на управляющем выходе 4 во внешнее устройство (не показано) и по двоичному коду адреса на адресных выходах 2 осуществляется запись кода результатапреобразования, поступающего с выходов счетчиков 10 и 14 на ныходы 3и 17 устройства.Яо окончании этой операции блок 8формирует сигнал, который поступает 30 на входы элементов И э блоке 12Этот сигнал на суммирующий вход счетчика 10 через элемент И 20 не проходит, так как на другом входе элемента И 20 имеется нулевой потенциал.35вается в нулевое состояние ц удерживается в цем до окончания всего цикла преобразования,Если при этом единичньй сигнал цавыходе элемента ИЛИ 7 сохраняется,что указывает ца наличие единичногосостояния еще у одного или нескольких компараторов, то блок 8 вырабатывает очередной сигнал для выдачиинформации но внешнее устройство.Такой процесс продолжается до техпор, пока присутствует единичныйсигнал на выходе элемента ИЛИ 7.Когда сигнал нз выходе элемента ИЛИ 7становится нулевым, т.е. принудительно с помощью соответствующеготриггера регистра 13 устанавливаетсяв нулевое состояние последний из сработзвших компардторов, блок 8 формирует дальнейшую последовательностьимпульсов, поступающих на вход счетчика ,О.После установки счетчика в единичное состояние на его выходе формируется сигиал, поступающий на нулевой вход триггера 16 и устанавливаю.щий его соответственно в,нулевоесостояние. Триггер 16 установитсяв нулевое состояние только тогда,когда на выходе элемента ИЛИ 7 имеется нулевой потенциал. Если ца выходеэлемента ИЛИ 7 присутствует единичный потенциал, то ца вьходе элеМента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21 сигнал це появится до тех цор, пока нсе находящиеся в единичном состоянии компараторы не установятся в нулевое состояние.По сигналу триггера 16 блок 8вновь формирует сигнал, поступающийна суммирующий вход счетчика 14. Если после увеличения содержимого счетчика 14 сигнал на выходе элементаИЛИ 7 остается в нулевом состоянии,блок 8 формирует еще один импульс,поступающий на суммирующий вход счетчика 14. Так продолжается до тех пор,пока после очередного увеличения содержимого счетчика 14 на выходе элемента ИЛИ 7 не появится единичныйсигнал. При его появлении вновь выполняется последовательность описанныхопераций.Единичное состояние любого из триггеров регистра 13 сохраняется до конца цикла преобразования, что обеспечивает запоминание в конце каждоготакта преобразования результатов преобразования только по тем входам 1,293734компзрдторы которых устацдвливдютсв в единичное состояние в дзццом такте преобразования,Число триггеров н ре гистре 13 равно числу компзрзторов в блоке 6 и соответственно равно числу входных величин 1, При срабатывании соответствующего .компзрзторз после скончаниязаписи результата преобразования О (кода, хранящегося в счетчиках 14и 1 О) по адресу, вырабатываемомув блоке 9, каждый из триггеров в регистре3 устанавливается в единичноесостояние. Если все триггеры регист ра 13 установлены в единичное состояние, о чем свидетельствует на-личие единичного сигнала ца выходеэлемента И 15, то все входные аналоговые с.игналы уже преобразованы в двоз 0 ичный код и их двоичные эквивалентыхранятся в соответствующих ячейкахпамяти во внешнем устройстве.В этом случае блок 8 заканчиваетцикл преобразования и вырабать 1 вает 25; сигнал, устанавливающий счетчики 10и 14, а также регистр 13 в исходноесостояние, Выработка этого сигналаможет быть осуществлена и перед началом очередного цикла преобразования, ЗО В устройстве блок 8 микропрограммного управления выполняет следующиефункции: по сигналу на входе 5 формирует первый импульс, поступающий насуммирующий вход счетчика 14; при ца;личии нулевых сигналов на выходе элемента ИЛИ 7 и ца выходе триггера 16формирует носледующце импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 14; при наличии единичного сигнала 40 на выходе элемента ИЛИ 7 и нулевогосигнала на выходе триггера 16 формирует импульс, поступающий на вход"Установка в ноль" счетчика 10, а также серию импульсов, поступающих на 45; суммирующий вход счетчика 10 и навход блока 12 элементов И, при наличии единичного сигнала на выходе эле-,мента И 5 формирует импульс, свидетельствующий об окончании преобра 50 зования, который поступает одновременно на выход 4 и на нходь 1 установкив исходное состояние счетчиков 10и 14, а также регистра 13.Блок 8 может быть реализован на 55 микропроцессорном наборе 580 по стандартным схемам управляющих вычислительных мзшцц, ввсдечкы в блок-схему элементы - ца ицтегр;пм,цой элементной базе серии 155, 580, счетчи 1293734ки 10 и 14 - ,на четырехразрядных двоичных реверсиеных счетчиках К 55 ИЕ 7, В качестве элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ использована микросхема К 155 ЛП 5. Элементы ИЛИ, И, НЕ реализованы на микросхеме К 155 ЛАЗ.Временные диаграммы величин входных сигналов и сигналов с ЦАП прототипа и предлагаемого устройства иллюстрируют повышение точности преоб разования. Введение в устройство первого счетчика 10 с предварительной установкой его разрядов в единичное состояние ля управления младшими разрядами ЦАП 11, элементов И 20, НЕ 19, ИЛИ 18 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21 позволяет производить преобразования входных сигналов по.всему диапазону пре образования с одинаковой точностью (зависящей от шага квантования 8 ) для всех величин входных сигналов,На временной диаграмме (фиг.2 а) рассмотрен случай попадания величины25 входного сигнала в мертвую зону - зону А, где преобразование невозможно, Считывание этой величины происходит лишь тогда, когда сигнал изменяет свое назначение, т.е. происходит ошибочное считывание с другого шага квантования. Погрешность преобразо 1 1 вавил в этом случае равна -а -26=6,2 2В предлагаемом устройстве мертвых 35 зон нет благодаря предварительной установке разрядов суммирующего счет чика 10 в единичное состояние и различному управлению счетчиков ло срав" .нению с прототипом блоком 8, В этом 40 случае погрешность преобразования1 1равна величине -8 -8. То есть точ 2 2ность в предлагаемом устройстве повышается минимально в 2 раза (фиг. 28). 45На временной диаграмме работы прототипа (фиг. 26) иллюстрируется случай попадания водин шаг квантования нескольких входных сигналов одинаковой величины, В этом случае во время 50 подачи сигнала с первого выхода блока управления на вход блока 12 элементов И изменяется содержимое счетчика 10 управления младшими разрядами ЦАП и при считывании второй вход ной величины возникает неточность результата преобразования. Погревт Ф1 ность измерения в этом случае - а =е 1=-2 б=6 т.е. в 2 раза больше, чем2 1в предлагаемом устройстве, При считывании следующей величины погрешность1 1 3 , еще более увеличивается: -а =-36=-б22 2 ф т.е, точность уменьшается, В предлагаемом устройстве (фиг. 2 8) погрешность преобразования в процессе считывания ие изменяется. Она равна "8=12 т2Предлагаемое устройство для вводааналоговой информации разработанодля спектрального и корреляционногоанализа полей турбулентности,Формула и з о б р е т е и и яустройство для ввода аналоговой информации, содержащее регистр, цифроаналоговый преобразователь, формирователь сигналов, блок элемен" тов И, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, блок микропрограммного управления, блок компараторов и триг" гер, информационные входы группы блока компараторов, первый вход блока микропрограммного улравления, выходы первой группы формирователя сигиалов и первый выход блока микропрограммного управления являются информационными входами устройства, управляющим входом устройства, адресными выходами устройства и управляющим выходом устройства соответственно, второй выход блока микропрограммного управления соединен со стробирующим входом регистра, третий выход - с входом блока элементов И, четвертый выход - с входом установки е " 1" триггера, выход цифроаналогового преобразователя подключен к информационному входу блока компараторое, выходы которого соединены,с входами формирователя сигналое и первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу блока микропрограммного управления, выходы второй группы формирователя сигналов соединены с входами группы элементов ИЛИ, выходы которого подключены к информационным входам регистра, выходы которого подключены к управляющум входам блока компараторое и входам первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом блока микропрограммного управления, четвертый вход которого подключенк выходу триггера, о т л и ч а ю 1 ее с я тем, что, с целью повьнценияточности устройства, в него введеныпервый и второй счетчики, элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, второйэлемент И и второй элемент ИЛИ, выходы первого и второго счетчиков подключены к входам циФроаналоговогопреобразователя и являются информационными выходами устройства первой ивторой группы соответственно, второйвыход блока микропрограммного управления соединен с первым установочнымвходом первого и установочным входомвторого счетчиков, четнерый выход -с вторым установочным входом первогосчетчика, пятый выход " со счетным входом второго счетчика, выход первого элемента ИЛИ подключен к первомувходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и пер"ному входу второго элемента ИЛИ, выход переполнения первого счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен квторому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, выход которого соединен с выходом устанонки и О триггера, третийнь 1 ход блока микропрограммного управления подключен к первому нходу вто"рого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен через элемент НЕ свторым входом второго элемента И, выход которого подключей к счетномувходу первого счетчика,293734 ифУ даоРавжм Ф В 7 дищ) Такт Г 4 б ю 10 ГФ Такту 4 а Р;у Составитель , ГаяновПчолинская Техред Л,Олейник КорректоР Н,КороФ Редакт Заказ 388/54ВНИИПИ33035,г ическое предприятие, г. Ужг водственнополиг ул,Проектная,Тираж 673 сударственногоам изо бре тец ий осква, ЖР Годписноемитетз СССРоткрытийская наб. д. 4/5