Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7 4 04 С 06 Р 3/ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ГОСУД АРСПО ДЕЛ ВИВ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТ ык НФОРМАк област техники ля ввод иков,енныетныхения -ки вводиграммно-;намичесналов с 6 КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРФ 1049893, кл. С 06 Г 13/00, 1982Авторское свидетельство СССРВ 1012230, кл. С 06 Р 3/00, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ЦИИ ОТ АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относитс автоматики и вычислительн и может быть использовано аналоговой информации от сигналы которых имеют сущ отличия в амплитудных и ч характеристиках. Цель изо повышение точности обрабо мой информации за счет пр управляемого сопряжения д ких диапазонов входных си диапазоном устройства, Устройствосодержит мультиплексор, блок масштабирования, аналого-циФровой преобразователь (АЦП), блок буферной памяти, регистр, генератор, управляемыйделитель частоты, элемент задержки,блок микропрограммного управления,дешифратор и блок оперативной памяти, Мультиплексор подключаетк блоку масштабирования аналоговый датчик, выбранный для опроса. Блок масштабирования выполняет согласованиединамического диапазона датчика иАЦП, Информация о номере опрашиваемого канала, частоте дискретизацииАЦП и динамическом диапазоне датчика данного канала содержится вблоке оперативной памяти, Извлечением этой информации из блока оперативной памяти и загрузкой ее в регистры устройства управляет блок микропрограммного управления, Нормированный аналоговый, сигнал поступаетна АЦП и после оцифровки записывается в блок буферной памяти. 2 з.п,зовано постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), Тогда операция начальной загрузки отсутствует, Константы в блоке 11 определяют порядок опроса каналов, частоту дискретизации АЦП 3 в каждом канале и режим работы БМ 8 для каждого канала, Порядок работы устройства определяется программой работы БМПУ 12Цикл сбора информации начинается с чтения блоком 12 по ШД 14 константы из блока 11, При этом предварительно изблока 12 на шину адреса выставляется адрес очередной константы, а по шине управления на вход чтения блока 11 поступает импульс чтения, после чего блок 12 загружает эту константу в регистр одного из трех блоков: БМ 8, УДЧ 9, РНК 10, Для этого на ШД 14 выставляется константа (в простейшем случае - та же, что считана из блока 11, но не исключается и преобразование в БМПУ 12), а на шину адреса - адрес блока, Дешифратор 6 дешифрирует адрес и выдает импульс записи на соответствующий регистр 10, 16, 23, 21, Цикл, начинающийся чтением константы иэ блока 11, заканчивается после того, как все названные регистры будут загружены, Константа, записанная в РНК 10, однозначно определяет номер подключенного канала, в РМ 23 и РС 21 - динамический диапазон сигнала на входе БМ 8 (амплитуда и смещение относительно нуля) для поддержания заданного динамического диапазона сигнала на входе АЦП 3, в РКЧ 16 - интервал между предыдущим и последующим импульсом запуска АЦП 3. Если частота дискретизации сигналов всех датчиков 1 одинакова, то загрузить РКЧ 16 следует всего один раз перед началом работы, То же относится к РНК 10 и регистрам РМ 23 и РС 21, если соответственно опрашивается лишь один датчик и динамический диапазон сигналов всех датчиков подключаемых мультиплексором,2,одинаков. Цель изобретения " повышениеточности обработки вводимой информации за счет программно-управляемого сопряжения динамических диапазонов входных сигналов с диапазономустройства,На Фиг. 1 показана структурная 15схема устройства; на фиг. 2 - конструкция управляемого делителя частоты; на фиг, 3 - конструкция блоканормировки; на Фиг, 4 - пример реализации усилителя блока нормировки; 20на фиг, 5 - возможный вариант конструкции блока буферной памяти; нафиг, б - временные диаграммы, поясняюшие работу устройства,Устройство содержит аналоговые 25датчики 1, мультиплексор 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3,блок 4 буферной памяти, генератор 5,дешиФратор 6, элемент 7 задержкиблок 8 масштабирования (БМ), улравляемый делитель 9 частоты (УДЧ), регистр 10:(регистр номера канала РНК),блок 11 оперативной памяти, блок 12микропрограммного управления (БМПУ),вину 13 управления (ВУ), шину 14данных (ШД), шину 15 адреса (ША).Делитель частоты (фиг2) содержит регистр 16 (регистр кода частотыРКЧ), счетчик 17, формирователь 18,элемент ИЛИ 19. Блок нормировки содержит (фиг3) усилитель 20, регистр 21 смещения (РС), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 22, регистр 23 масштаба (РМ),Блок буферной памяти (фиг, 5) содержит блок 24 регистров общегоназначения (БРОН); счетчик 25 адреса записи, компаратор 26, счетчик27 адреса чтения, первый 8 и второй29 элементы задержки.50Устройство работает следующимобразом,Перед началом работы по ШД 14 иША 15 под управлением сигнала, поступающего на вход записи блока 11 поШУ 13, происходит загрузка блока 11от центрального процессора (внешнегопо отношению к данному устройсту). Вкачестве блока 11 может бить испольКонстанта, записанная в РКЧ 16 (фиг. 2), переписывается в счетчик 17 импульсом от дешифратора 6 или импульсом с выхода Формирователя 18 при достижении содержимым счетчика 17 нулевого значения, Импульс перезаписи с выхода Формирователя 18 одновременно подается на запуск 1 129873Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для ввода аналоговой информации от датчиков, сигналы которых имеют существенные отличия в амплитудных и частотных характеристиках,98734 40 45 50 55 3 12АЦП 3, Записанная из РКЧ 16 константа определяет длительность очередного интервала до запуска АЦП 3 с дискретом, равным периоду тактовых импульсов генератора 5 -Для пояснения работы УДЧ 9 рассмотрим случай, когда требуемая частота дискретизации сигналов, поступающих по первому каналу, равнаГд, по второму каналу - 2 Гд, а потретьему - 5 йд. Эпюры импульсовдискретизации сигналов первого, второго и третьего каналов для этогослучая представлены как соответственно ИД 1, ИД 2 и ИД 3, эпюра импуль.сов на выходе УДЧ 9,полученная путем суммирования эпюр ИД 1, ИД 2 иИД 3 - как ИД (фиг, 6). На основании эпюр можно определить последовательность чисел, которую периодически следует записывать в регистры16 и 10, Это 1 и 1 (длительность интервала до запуска АЦП 3 равна 17,код номера подключенного канала - 1),2 и 2, 1 и 3, 4 и 3, 4 и 3, 1 и 2,3 и 3, 4 и 3, затем снова 1 и 1,При этом период тактовых импульсовгенератора 57 должен быть равен1/20 Е,Через элемент 7 импульс запускаАЦП 3 поступает на вход записи блока 4, осуществляя запись очередногооцифрованного отсчета. Пришедший навход записи блока 4 импульс (фиг,5),поступаэт на вход записи ВРОН 24 изаписывает информацию, находящуюсяна информационном входе. Содержимоесчетчика 25 адреса записи являетсякодом адреса ячейки памяти, куда записывается информация. Через элемент28 импульс, задержанный на время записи информации в ВРОН 24, поступаетна счетный вход счетчика 25 адресазаписи и увеличивает его содержимоена единицу,Таким образом, счетчик 25 указывает на адрес очередной свободнойячейки памяти БРОН 24, Чтение дан-.ных из ВРОН 24 производится по текущему адресу, сформированному счетчиком 2, при подаче импульса навход чтения, после чего, пройдя через элемент 29, импульс увеличива"ет содержимое счетчика 27 на единицу, Наличие в БРОН 24 подготовленнойинформации индицируется сигналом.готовности на управляющем выходеблока 4, Этот сигнал формируется 10 15 20 25 30 35 компаратором 26, если содержимоесчетчиков 25 и 27 отличается, Перед началом работы содержимое счетчиков обнуляется. По мере заполненияблока 4 содержимое счетчика 25 увеличивается - буферная память заполняется, а на управляющем выходе блока 4 появляется сигнал готовности,Процессор обработки (внешний по отношению к устройству) по этому сигналу заканчивает операции, имеющиеболее высокий приоритет,и йачинаетсчитывать информацию до тех пор, пока содержимоесчетчиков 25 и 27 несравняется, Сигнал готовности пропадает, буфер пустВ качестве ВРОН24 может быть использована, например, микросхема 1802 ИР 1,Блок нормировки (фиг, 3) работает следующим образом, Содержимое регистра смещения (код смещения) спомощью ЦАП 22 преобразуется в напряжение смещения, которое подаетсяна управляющий вход управляемогоусилителя 20, выполненного, напри-.мер, по схеме фиг, 4, В качествемикросхем Д 1 и ДЗ можно использо-.вать операционные усилители серии140, Код с выхода регистра масшт; -ба (в данном случае лишь три разряда, см. фиг, 4) поступает на управляющие входы блока ключей Д 2, которые замыкаются и размыкаются в зависимости от кода, подключая и отключая соответствующие сопротивления вцепи обратной связи ОУ Д 1, Тем самым меняется коэффициент усиленияусилителя 20, В качестве микросхемД 2 можно использовать 564 КТЗ,Предлагаемое устройство обеспечивает индивидуальное программное согласование сигналов датчиков с АЦП по динамическому диапазону и частоте дискретизации, Информация о порядковых номерах подключаемых каналов, интервалах времени между предыдущим и последующим импульсами запуска АЦП 3, а также величинах масштаба и смещения, задаваемых в БМ 8, хранится в блоке 11, Поэтому каждый цикл сбора информации начинается с выбора очередной константы из блока 11 и засылки соответствующего кода в РНК 10, РКЧ 16 РС 21 и РМ 23, Индивидуальный подход к каждому датчику, базирующийся на априорных сведениях и параметрах его сигнала, гарантирует наиболее полное извле 529873 чение информации при минимальном объеме запоминаемых отсчетов. Формула изобретения51. Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков, содержащее мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, блок буферной памяти, генератор, дешифратор и элемент 1 О задержки, информационные выходы блока буферной памяти являются информационными выходами устройства, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с информационными входами 15 блока. буферной памяти, вход чтения которого является входом чтения устройства, выход требования прерывания блока буферной памяти является выходом требования прерывания уст ройства, информационные входы муль" типлексора являются информационными входами устройства, о т л и ч а ю .- щ е е с я тем, что, с целью повыше" ния точности обработки вводимой ин формации за счет программно-управляемого сопряжения динамических диапазонов входных сигналов с диапазоном устройства, оно содержит блок масш- табирования, управляемый делитель ЗО частоты регистр, блок оперативной памяти, блок микропрограммного управления, информационные входы-выходы, адресные выходы и управляющие входы" выходы которого соединены соответственно с шиной данных, шиной адреса и шиной управления устройства, входы дешифратора и адресные входы бло ка оперативной памяти соединены с шиной адреса устройства, информаци онные входы регистра, информационные входы управляемого делителя частоты, информационные входы-выходы блока оперативной памяти и управляющие входы блока масштабирования соединены с шиной данных устройства, выход подтверждения записи блока буферной памяти соединен с шиной управления устройства, к которой подключены вход записи и вход чтения 50 блока оперативной памяти, первый, второй и третий выходы дешифратора соединены соответственно с стробирующими входами управляемого делите 4 6ля частоты, блока масштабированияи регйстра, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора, выход которого соединен с информационным входом блока масштабирования, выход которого соединен синформационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход генератора соединен с. тактирующим входомуправляемого делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и входом элемента задержки, выход которого соединен с входомзаписи блока буферной памяти,2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что управляемый делитель частоты содержит регистр, счетчик, формирователь иэлемент ИЛИ, выход которого соединенс стробирующим входом счетчика,выход которого соединен с входом формирователя, выход которого соединенс первым входом элемента ИЛИ и является выходом делителя, информационные входы регистра являются информационными входами делителя, выходырегистра соединены с установочнымивходами счетчика, вычитающий вход ко.торого является тактирующим входомделителя, второй вход элемента ИЛИобъединен с входом записи регистраи является стробирующим входом делителя,3. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок масштабирования содержит регистр смещения, регистр масштаба, цифроаналоговый преобразователь и усилитель,информационный вход которого является информационным входом блока, входы записи регистров смещения и масштаба объединены и являются стробирующим входом блока, информационныевходы регистров смещения и масштаба являются управляющими входамиблока, выходы регистра смещения сое.динены с входами цифроаналоговогопреобразователя, выход которого соединен с управляющим входом усилителя, выходы регистра масштаба соединены с управляющими входами группы усилителя, выход которого является выходом блока.1298734 рГ Уф 1 витель В, Файзракмановд М.Ходаиич Со Редакт чар ва Те 3 р"аг ЯЯ 9/lВБ СССР ного комите тении Рауи открытий ская наб Производственно-полиграфическое предприятие Тираж 67 Государстве елам изобре осква, ЖМ ЦфцЯ Корректо Подписно жгород, ул, Проектная, 4