Устройство для ввода информации

(7 итВел ничекой ре.21 08 Я волюф ГОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОВ ЧТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАЙКЕ ИЗО ОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТ 3672549/24-2414,12,8315,03.85, Бюл. Р 10В.Р. Сенченко, В,Н, СоМиненко, В.С, МечетныйПеклунКиевский ордена Ленинакий институт им. 50-лектябрьской социалистиче(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 953644, кл. С 06 Р 3/04, 1982.2, Авторское свидетельство СССР У 807311,кл.С Об Р 3/04,1981(прототип). (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИсодержащее первый коммутатор, дешиФратор команд, счетчик адреса, блок управления, буферный накопитель и аналоговый коммутатор, информационные входы которого являютСя информационными входами устройства, адресный вход буферного накопителя соединен с выходом счетчика адреса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения усгройства, оно содержит второй коммутатор, сумматор, блок аналоговой памяти, дешифратор адреса, счетчик, генератор тактовых импульсов, первый и второй триггеры, блок элементов И, регистры сдвига, команд и данных, входы параллельного ввода регистра сдвига и регистра данных являются входом-выходом данных устройства, а входы регистра команд - входом-выходом управления устройства, одни выходы регистра команд подключены к входам дешифратора команд к к адресному входу аналого-цифрового преобразователя,8045336 А а через дешифратор адреса - к первому входу блока управления, первый выход дешифраторч команд подключен к управляющим входам регистров сдвига и данных, второй выход - ко второму входу блока управления, третий выход - к третьему входу блока управления, к счетному входу счетчика адреса, к входам установки в "1" первого и второго триггеров, четвертый выход - ко входу сброса счетчика адреса и к входу устаноВки в "0" второго триггера, неинвертирующий выход которого подключен к управляющему входу блока аналоговой памяти, выходы которого соединены с информационными входами аналого-цифрового преобразователя, входы - с выходами аналогового коммутатора, к входам управления которого подключен аналоговый выход аналого-цифрового преобразователя, а к стробирующему входу- первый выход блока управления, второй выход которого подключен к входу установки в "0" первого триггера, неинвертирующий выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которого подсоединен к четвертому входу блока управления, к синхровходу аналого-цифрового преобразователя и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с пятым входом блока управления, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя и выход буферного накопителя подсоединены соответственно к адресному и информационному входам первого коммутатора, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, второй информацион 114533ный вход которого соединен с выходомвторого коммутатора, вход управлениякоторого подключен ко второму выходублока управления, адресный вход -к цифровому выходу аналого-цифровогопреобразователя, выходы сумматорасоединены с информационными входамиблока элементов И и с информационными входами буферного накопителя, выход блока элементов И соединен совходом параллельного ввода регистраданных, взводы чтения и записи буферного накопителя подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока управления, пятый выходкоторого подсоединен к входу последовательного ввода регистра сдвига,выход которого соединен с входомввода уставки аналого-цифровогопреобразователя, а шестой и седьмойвыходы блока управления подключенык управляющим входам сумматора, причем седьмой выход подсоединен к управляющему входу блока элементов И,восьмой выход блока управления подключен к управляющему входу первогокоммутатора, другие выходы регистракоманд соединены с входами дешифратора команд, выходы регистра данныхподключены к информационным входамвторого коммутатора,2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит третий триггер,первый и второй элементы задержки,с первого по шестой элементы И, неинвертирующий выход третьего триггера является первым и вторым выходами блока и соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, выходы которых являютсяпятым, четвертым и шестым выходамиблока, инвертирующий выход третьеготриггера является восьмым выходомблока и подсоединен к первым входам 6четвертого и пятого элементов И, выходы которых являются третьим и седь. мым выходами блока, вход установки в " 1" третьего триггера подсоединен к выходушестого элемента И, входы которого являются первым и третьим входами блока, вход установки в "0" третьего триггера является вторым входом блока, вход первого элемента задержки является четвертым входом блока, выход подключен ко второму входу первого элемента И, вторые входы второго и пятого элементов И соединены с выходом второго элемента задержки, который является вторым выходом блока, вход второго элемента задержки соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И и является пятым входом блока.3. Устройство. по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что аналогоцифровой преобразователь содержит компараторы, мультиплексор, регистр последовательных приближений и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является аналоговым выходом аналого-цифрового преобразователя и подключен к первым входам компараторов, вторые входы которых являются информационными входами аналогоцифрового преобразователя, один информационный вход мультиплексора, адресный вход мультиплексора, тактовый вход и выход регистра последовательных приближений являются входами ввода уставки, адресным синхровходом и цифровым выходом аналогоцифрового преобразователя соответственно, выходы компараторов соединены с другими информационными входами мультиплексора, выход которого подключен к информационному входу регистра последовательных приближений, выход которого соединен с входом цифро-аналогового преобразователя.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве прецизионной системы сбора и измерения быстроменяющейся аналоговой информации, а также в тренажерных системах и комплексах, обеспечивающих управление и слежение эа динамическимиобъектами. Известно устройство для ввода5 информации, содержащее входной уси3 11453 литель, аналого-цифровой преобразователь, две схемы сравнения, четыре регистра, два счетчика, два блока памяти, блок отображения, блок уп-равления, генератор тактовых импульсов, сумматор, блок вычитания, блок масштабирования и формирователь ме- ток 1.Недостатком устройства является его сложность.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для ввода информации, содержащее блок управления, последо 15 вательно соединенные датчики, коммутатор датчиков, аналого-цифровой преобразователь, блок записи воспроизведения, а также последовательно соединенные блок хранения коэффици 20 ентов апроксимации тарированных характеристик датчиков, арифметический блок, блок регистрации, блок дешифрации номера участка обработки, коммутатор опроса узла хранения номе 25 ров каналов, счетчик текущего номера канала, буферный накопитель, коммутатор опроса буферного накопителя, элемент сравнения 2 3.Недостаток устройства - сложность.30Целью изобретения является упро-. щение устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для ввода информации, содержащее первый коммутатор, 35 дешифратор команд, счетчик адреса, блок управления, буферный накопитель и аналоговый коммутатор, информационные входы которого являются информационными входами устройства, адрес ный вход буферного накопителя соединен с выходом счетчика адреса, содержит второй коммутатор, сумматор, блок аналоговой памяти, дешифратор адреса, счетчик, генератор тактовых 45 импульсов, первый и второй триггеры, блок элементов И, регистры сдвига, команд и данных, входы параллельного ввода регистра сдвига и регистра данных являются входом-выходом 50 данных устройства, а входы регистра команд - входом-выходом управления устройства, одни выходы регистра команд подключены к входам дешифратора команд и к адресному входу анало го-цифрового прербразователя, а через дешифратор адреса - к первому входу блока управления, первый выход де 36шифратора команд подключен к управляющим входам регистров сдвига и данных, второй выход - к второму входу блока управления, третий выход к третьему входу блока управления, к счетному входу счетчика адреса к входам. установки в "1" первого и второго триггеров, четвертый выход - ко входу сброса счетчика адреса и к входу установки в "О" второго триг-, гера, неинвертирующий выход которого подключен к управляющему входу блока аналоговой памяти, выходы которого соединены с информационными входами аналого-цифрового преобразователя, входы - с выходами аналогового коммутатора, к входам управления которого подключен аналоговый выход аналого-циФрового преобразователя, а к стробирующему входу - первый выход блока управления, второй выход которого подключен к входу установки в "О" первого триггера, неинвертирующий выход которого соединен с вхо. - дом генератора импульсов, выход которого подсоединен к четвертому входу блока управления, к синхровходу аналого-цифрового преобразователя и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с пятым входом блока управления, цифровой. выход аналого-цифрового преобразователя и выход буферного накопителя подсоединены соответственно к адресному и информационному входам первого коммутатора, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, вход управления которого подключен ко второму выходу блока управления, адресный вход - к цифровому выходу аналого-цифрового преобразователя, выходы сумматора соединены с информационныки входами блока элементов И и с информационными входами буферного накопителя, выход блока элементов И соединен с входом параллельного ввода регистра данных, входы чтения и записи буферного накопителя подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока управления, пятый выход которого подсоединен к входу последовательного ввода регистра сдвига, выход которого соединен с входом ввода уставки аналого-цифрового преобразователя а шестой и седьмой выходы блока управления подключены к управляющимвходам сумматора, причем седьмбй выход подсоединен к управляющему входу блока элементов И, восьмой выход блока управления подключен к управляющему входу первого коммутатора, другие . 5 выходы регистра команд соединены с входами дешифратора команд, вьмоды регистра данных подключены к информационным входам второго коммутатора,Причем блок управления содержит 1 О третий триггер, первый и второй элементы задержки, с первого по шестой элементы И, неинвертирующий выход третьего триггера является первым и вторым выходами блока и соединен с 15 первыми входами первого, второго и третьего элементов И, выходы которых являются пятым, четвертым и шестым выходами блока, инвертирующий выход третьего триггера является вось мым выходом блока и подсоединен к ,первым входам четвертого и пятого элементов И, выходы которых являются третьим и седьмым выходами блока, вход установки в 1 третьего 2 з триггера подсоединен к выходу шестого элемента И, входы которого являются первым и третьим входами блока, вход установки в "0" третьего триггера является вторым входом блока, вход первого элемента задержки яв-, ляется четвертым входом блока, выход подключен к второму входу первого элемента И, вторые входы второго и пятого элементов И соединены с вьжодом второго элемента задержки, который является вторым выходом бло- . ка, вход второго элемента задержки соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И и является 40 пятым входом блока. Кроме того, аналого-цифровой преобразователь содержит компараторы, мультиплексор, регистр последовательных приближений и цифроаналого- вый преобразователь, выход которого является аналоговым выходом аналого" цифрового преобразователя и подключен к первым входамкомпараторов, вторые входы которых являются информационнымивходами аналого-циФрового преобразователя, один информационный вход мультиплексора, адресный вход мультиплексора, тактовый вход и выход регистра последовательных приближений являются входами ввода уставки, адресным.синхровходом и цифровым выходом аналого-циФрового преобразователя соответственно, выходы компараторов соединены с другими информационными входами мультиплексора, выход. которого подключенк информационному входу регистрапоследовательных приближений, выход.которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя.На чертеже представлена схемаустройства,Схема содержит датчики 1 аналоговых сигналов, аналоговый коммутатор 2, блок 3 аналоговой памяти,компараторы 4, мультиплексор 5, регистр 6 последовательных приближений. Цифроаналоговый преобразователь7, второй 8 и первый 9 коммутаторысумматор 10, блбк 11 элементов И,вход-выход 12 данных устройства,буферный накопитель 13, регистр 14данных, регистр 15 сдвига, вход-выход 16 управления, регистр 17 команд, дешифратор 18 команд, шестойэлемент И 19, третий триггер 20,дешифратор 21 команд, второй 22 ипервый 23 триггеры, генератор 24тактовых импульсов, счетчик 25 адреса, первый элемент задержки 26,первый элемент И 27, счетчик 28,третий и четвертый элементы И 29,30, второй элемент задержки 31, второй элемент И 32, пятый элемент И 33блок 34 управления, аналого-цифровойпреобразователь 35,Устройство работает следующим образом.Для введения точного процесс измерения с учетом аддитивных погрешностей цикл обработки входной аналоговой информации осуществляется в два приема, которые обеспечиваются следующими основными режимами: тестовым и собственно измерением.Тестовый режим предназначен для определения индивидуальных погрешностей каждого канала измерения и разделяется на два подрежима. Первый ,подрежим обеспечивает занесение кода эталонного значения в ЦАП и начинается с приема по входу-выходу 16 на регистр 17, в результате формируется сигнал "Прием кода" на регистры 14 и 15, на которые поступает эталонный код данных. Следующая команда, принимаемая на регистр 17, расшифровывается дешифраторами 21 и устанавливает триггеры 23 и 22 в единичное состояние, а по совпадению сигналов на336 7 1145элементе И 19 триггер 20 также устанавливается в единичное состояние,Код адреса направления, снимаемыйс регистра 17, коммутирует на мультиплексоре 5 выход регистра 15, хранящего код эталонного значения, навход "Данные" регистра 6, Переходтриггера 23 в единичное состояниеобеспечивает запуск генератора 24,импульсы с выхода которого черезэлемент 26 задержки поступают в открытый элемент И 27 и осуществляютсдвиг содержимого регистра 15. Таким образом код эталонного значенияпоразрядно через мультиплексор 5 поступает на регистр 6 последовательных приближений, где разворачивается и преобразуется ЦАП 7 в эталонный уровень напряжения, которое подается на входы аналогового комму Отатора 2 и компараторов 4. Выполнение команды завершается по переполнению счетчика 28, Первый подрежим заканчивается подачей командына регистр 17, обнуляющий счетчик 25 25адреса и триггер 22. Второй тестовыйподрежим обеспечивает вычислениеиндивидуальных погрешностей для каждого канала и начинается с приходомкоманды и адреса на регистр 17 усУ ЭОтанавливая триггеры 22, 23 в единичное состояние и увеличивает содержимое счетчика 25, обеспечивающегоадресацию соответствующей ячейкипамяти в накопителе 13.Триггер 22 управляет режимомвыборки-хранения блока 3 аналоговойпамяти и обеспечивает фиксацию эталонного напряжения, поступающегос ЦАП 7 через коммутатор 2. Такимобразом, напряжение ЦАП 7, соответствующее эквивалентному коду, фиксируется по всем датчикам. По очередному запуску генератора 24 начинается цикл преобразования (с помощью АЦП 35) напряжения первогоканала. Цифровой эквивалент этогонапряжения устанавливается на выходе регистра 6, эа время, необходимое для пересчета счетчика 28, апо. сигналу переполнения счетчика вы Ополняется операция вычисления погрешности в сумматоре 10 с данными,поступающими иэ регистров 6 и 14через коммутаторы 9 и 8. Результатоперации через некоторое время,55обеспечиваемое элементом задержки 31,записывается в накопитель 13 (поимпульсу с элемента И 32) в ячейку,адресуемую счетчиком 25. Таким образом, в первой ячейке накопителя записывается код рассогласования меж-. ду эталонным кодом, хранящимся в регистре 14, и кодом, полученным в результате преобразования на АЦП. Этот код характеризует аддитивную погрешность индивидуального канала преобразователя (погрешность квантования, дрейф блока аналоговой памяти, погрешность компаратора и т.д,) завремя, необходимое для измерения первого канала, Эта операция повторяется для всех остальных каналов и соответственно в ячейках накопителя 13 фиксирются значения поправочных коэффициентов, отражающих качество электронных узлов устройства.В измерительном режиме, следующим за тестовым, с подачей команды, дешифрируемой в блоке 21, триггер 20 переводится в нулевое состояние, что означает изменение режима работы. Далее повторяется последовательность действий, необходимая для запуска АЦП на преобразование напряжения выбранного канала. Состояние триггера 20 в этом режиме обеспечивает чтение поправочного коэффициента на первой ячейке накопителя 13 после измерения первого канала и суммирования этих величин на сумматоре 10, результат с которого передается через блок элементов И 11 на вход-выход 12Таким образом, устройство обеспечивает прецизионное измерение многоканальной информации с автоматической коррекцией аддитивной погрешности каждого канала преобразователя,Устройство обладает возможностями, позволяющими в любой момент времени фиксировать состояние всех датчиков, т.е, получать срез во временимногоканальной информациии осуществлять оперативный контроль работыканалов преобразователей на точностьизмерения,Для достижения аналогичного эффекта в устройстве-прототипе необходимо использовать параллельно работающие аналого-цифровые преобразователи и-дополнительную аппаратуру,Сравним эффективность двух вариантовчерез приведенные затраты на оборудование, необходимое для обеспеченияодинаковых функциональных возможностей и заданной точности, 1145336 10Затраты по базовому и предлагаемому вариантам могут быть оценены следующими величинами:С = С + Сн + Су + Скому 5 Сн = С,+ С + С+ ЗС (+ 2 Сс ++ Ср, + Ср+ С+ С + С + С,где С, . стоимость одноканальногоаналого-цифрового преобРазователя;С - стоимость сумматора;С - стоимость буферного накопителя;5С - стоимость блока управления;С стоимость коммутатора;С - стоимость счетчикаС - стоимость генератора;С- стоимость регистра сдвига;С - стоимость регистра последовательных приближений;С - стоимость компаратора;С - стоимость мультиплексора;С - стоимость цифроаналоговогоЦнреобоазователя,Если учесть, что С С + С+Ц+ СС 1 щ СнС СнСк= Сомно и исключить одинаковые час О ти, то можно получить следующую оценку затрат на организацию вычислений но базовому и предлагаемому ва- риантам: С, = (И)(сц + С,+ С,),4 Ср + (Б) С + СДля сравнения приведенных выражений необходимо их привести к стоимости эквивалентного функциональногоэлемента, например к стоимости триггера, Если разрядность данных - К,а И . - число каналов, то С= К Сг,тогдаС= (И) (А + К А + К А + А) .=2 А(И) (К+1),Г н К А + К А + 21 од К + 2 А + К А +.2 АЯ + 2 А 1 ор, К.Эффективность предлагаемого варианта может быть оценена относительнымкоэффициентомС 2 Л 1 т,.1), (К+1)С ЗКА + 2 А + 2 А 1 Ф + 2 А 1 о К(И) (К+1)3У+ 82что, например, при количестве каналов И = 1 б и разрядности преобразования К = 12 дает значение коэффициента ЬС5 и означает, что эффективность предлагаемого вьппе базового и растет с увеличением И по закону, определяемому выражением для АС,