Устройство для сопряжения электронной вычислительной машины с дискретными датчиками

(51) 4 С 06 Р 13/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(71) Ордена Ленина Московскаягородская телефонная сеть(56) Авторское свидетельство СССРВ 842775; кл. С 06 Р 13/00, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 1124279, кл. 6 06 Г 13/00, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ С ДИСКРЕТНЫМИ ДАТЧИКАМИ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для сбора информации от удаленных групп дискретных датчиков. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет контроля и увеличения дальности связи, достигается введением в устройство формирователя кода, второго блока сравнения, трех триггеров, трех элементов ИЛИ, генератора тактовых сигналов и двух формирователей сигналов с их связями. Введение перечисленных блоков позволяет снизить число информационных связей и увеличить дальность связи, 6 ил.сеИзобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в автоматизированных системах управления для отбора информации от удаленных групп двухпозиционных дат чиков.Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет контроля иувеличения дальности связи.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства, на Фиг, 2 - алгоритм работы устройства; на фиг. 3-6 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит коммутатор 1, счетчик 2, блок 3 памяти, первый блок 4 сравнения, второй триггер 5, первый триггер 6, синхронизатор 7, формирователь 8 кода, второй блок 9 сравнения, четвертый триггер 10, третий элемент ИЛИ 11, генератор 12 так товых импульсов, первый и второй элементы ИЛИ 13 и 14, входы 15 данных, линия 16 связи, первый и второй формирователи 17 и 18 сигналов, третий25 триггер 19, вход 20 запуска устройства, пятый триггер 21.Связь между устройством и ЭВМ организуется в последовательном коде по интерфейсу токовой петли, Сигналу Стоп" соответствует токоваяпосылка, сигналу "Старт" - бестоковая.Со стороны ЭВМ линия 16 связи подключается к стандартному устройству последовательного обмена, обладающему возможностью контролировать па- З 5 раметры входного сигнала таким образом, что при отсутствии тока в линии 16 связи в течение времени, превышающего длительность информационной посылки, вырабатывается спе циальный сигнал, поступающий в ЭВМ,Для организации линии 16 связи могут использоваться физические линии, выполненные в виде витой пары, или пары симметричного телефонного кабеля. Питание линии связи осуществляется со стороны ЭВМ,Формирователи 17 и 18 предназначены для согласования устройства с линией 16 связи. Формирователи 17 и 18 имеют гальваническую развязку и состоят из оптрона и транзисторного ключа. При отсутствии питания устрой ства ключ Формирователя 17 разомкнут, Формирователи 17 и 18 являются передатчиком и приемником информации соответственно. Формирователь 8 кода предназначендля формирования информационного слова, передаваемого в линию 16 связи.На вторые информационные входы формирователя 8 поступает адрес контролируемого датчика, а на первый информационный вход - его текущее состояние. На управляющий вход формирователя 8 подается сигнал, разрешающий илизапрещающий работу шифратора 8. Припоступлении на управляющий вход запрещающего сигнала на первом выходеформирователя 8 появляется сигналуровня стоповой посылки, На тактовыйвход формирователя 8 от генератора 12тактовых импульсов поступает последовательность тактовых импульсов, с помощью которых формирователь 8 преобразует поступающую на его информационные входы информацию из параллельного кода в последовательный, доформировывает стартовый, стоповый иконтрольный биты и по задним фронтамтактовых импульсов выдает биты сформированной последовательной кодовойкомбинации со своего первого выходав формирователь (передатчик) 17 ина первый вход второго блока 9 сравнения, Со второго выхода формирователя 8 на второй вход первого элемента ИЛИ 13 поступает импульсный сигнал, свидетельствующий о том, чтоформирователь 8 закончил передачу вформирователь 17 информационного слова.Пятый триггер 21 является контрольным датчиком, Он изменяет свое состояние на противоположное в каждом,цикле опроса датчиков, и информацияо каждом изменении передается в ЭВМ,Второй блок 9 сравнения предназначен для контроля рабочих параметровлинии 16 связи,Блоки 1-14, 19, 21 выполнены на микросхемах средней степени интеграции серии 155 или аналогичных.Устройство предназначено для работы в системах сбора и обработки инФормации с удаленных (до нескольких километров) групп двухпозиционных датчиков. Наличие большого количества распределенных групп двухпозиционных датчиков характерно, в частности, для территориально распределенного технологического оборудования городских телефонных сетей,Устройство обладает повышенной надежностью функционирования вследствиеаппаратного контроля рабочих параметров линии 16 связи со стороны устройства, аппаратного контроля рабочих параметров линии 16 связи и готовности устройства со стороны ЭВМ; про граммного контроля работоспособности устройства со стороны ЭВМ на основе данных о состоянии контрольного датчика; повторной идентификации состояния всех датчиков по запросу от ЭВМ, 10Устройство работает в трех режимах; режим 1 опроса контролируемых двух- позиционных датчиков и передачи в ЭВМ информации о датчике, изменившем свое состояние, режим 11 ожидания, 5 режим 111 передачи в ЭВМ данных о текущем состоянии всех датчиков.Основным рабочим режимом является режим 1. Передача в ЭВМ информации только о датчиках, изменивших 20 свое состояние, позволяет экономить машинное время, необходимое для решения других задач.В режим ожидания (режим 11) устройство переходит автоматически при 25 отклонении параметров линии 16 связи от требуемых значений.Функционирование устройства в режиме 111 происходит в начале работы устройства при восстановлении рабо чих параметров. линии 16 связи или при запросе ЭВМ информации о текущем состоянии всех датчиков.Кроме того, ЭВМ может перевести устройство в режим 111 с целью контроля работоспособности устройства или восстановления информации о текущем состоянии всех датчиков в случае потери последней из-за неисправности ЭВМ.40Механизм программного перевода устройства в режим 111 состоит в следующем: ЭВМ кратковременно имитирует неработоспособность линии 16 связи путем прекращения подачи тока в линию.Устройство работает следующим образом.Режим 1. В основном режиме работы устройство работает по следующему алгоритму: считывание состояния конФ- ролируемых датчиков; контроль изме - нения состояния датчиков; передача информации об изменении состояния конт оли емых датчиков в ЭВМ,Р руВ режиме считывания состояния контролируемых двухпозиционных датчиков генератор 12 тактовых импульсов вырабатывает последовательность тактовых импульсов (меандр), поступающую в формирователь 8, синхронизатор 7, четвертый триггер 19.Если на вход запрета синхронизатора 7 не поступает запрещающий сигнал, то по переднему фронту Каждого тактового импульса формируются последовательно три управляющих сигнала. С первого выхода синхронизатора 7 на первый вход счетчика 2 поступает первый импульс, увеличивающий содержимое счетчика на единицу. На первом выходе счетчика 2 появляется кодовая комбинация, определяющая текущий адрес контролируемого датчика, которая поступает на информационный вход формирователя 8, адресные входы коммутатора 1 и блока 3 памяти, Результат опроса выбранного входа коммутатора 1 поступает на информационный вход первого триггера б.По коду счетчика 2, соответствую" щему адресу заданного входа 15, на выходе блока 3 памяти устанавливается сигнал состояния выбранного датчика, записанный в предыдущем цикле опроса.По второму управляющему сигналу с второго выхода синхронизатора 7 производится запись информации о состоянии опрошенного датчика в первый триггер б, после чего в первом блоке 4 сравнения происходит сравнение состояния этого датчика с его состоянием в предыдущем цикле опроса, записанным в блок 3 памяти.Если контролируемый датчик изменил свое состояние, то на выходе первого блока 4 сравнения появляется сигйал, который через третий элемент ИЛИ 11 подается на информационный вход второго триггера 5 и (при отсутствии активного сигнала на входе сброса второго триггера 5) по третьему управляющему сигналу (с третьего выхода синхронизатора 7) взводит второй триггер 5. Сигнал с выхода второго триггера 5, поступающий через второй элемент ИЛИ 14, запрещает работу синхронизатора 7. Поступив на вход разрешения записи блока 3, сигнал с выхода второго триггера 5 разрешает запись информации о текущем состоянии датчика в блок 3, Кроме того, этот сигнал разрешает работу формирователя 8.В формирователе 8 по задним фронтам тактовых импульсов, поступаюшихот генератора 12 тактовых импульсов,производится преобразование поступающих на информационные входы сигналов,соответствующих адресу и состояниюконтролируемого датчика, в последовательную кодовую комбинацию, дополненную контрольными, стартовыми истоповыми битами, поступающую с первого выхода формирователя 8 на входФормирователя 17 и с его выхода - влинию 16 связи. По окончании передачи кодовой комбинации с второго выхода формирователя 8 через первый 15элемент ИЛИ 13 на вход сброса второго триггера 5 подается активный сигнал, сбрасывающий второй триггер 5,останавливающий работу формирователя8 и (при отсутствии активного сигнала на первом входе второго элементаИЛИ 14) разрешающий работУ синхрони затора. Устройство переходит к опросу состояния следующего датчика,Если же текущее состояние контролируемого датчика совпадает с его сосотоянием в предыдущем цикле опроса, тото при отсутствии активных сигналовна втором входе третьего элементаИЛИ 11 и первом входе второго элемента ИЛИ 14 выдача информации в линию16 связи не производится и начинается опрос состояния следующего датчика. После опроса всех датчиков счетчик 2 обнуляется и вырабатываетсигнал переноса, изменяющий состояние пятого триггера 21, подключенногопрямым выходом к последнему информационному входу коммутатора 1. Такимобразом, в каждом цикле опроса проис- щходит изменение состояния контрольного датчика и производится передачаинформации об изменении состояния последнего датчика в линию 16 связи,после чего устройство переходит к новому циклу опроса и передачи данныхоб изменении состояния датчиков.Временная диаграмма работы устройства в режиме 1 приведена на фиг. 3.Режим 11 (режим ожидания).Устройство по каждому тактовомуИмпульсу осуществляет контроль рабочих параметров линии 16 связи путемпроверки соответствия сигнала в линии 16 связи сигналу на выходе формирователя 8. Проверка соответствиясигналов производится по переднимфронтам импульсов тактовой последо"вательности, что соответствует середине битов передаваемой в линию 16связи информации,Сигналы с выхода формирователя 18и первого выхода Формирователя 8 поступают на входы второго блока 9сравнения. Результат сравнения по переднему фронту тактового импульса записывается в четвертый триггер 19.Если в момент поступления переднегоФронта тактового импульса сигналы навходах второго блока 9 сравнения совЬадают, то на выходе четвертого тригера 19 появляется пассивный сигнал,не оказывающий влияния на работу устройства. При несовпадении сигналовна входах второго блока сравнения вмомент прихода переднего фронта тактового импульса на выходе третьеготриггера 19 появляется активный сигнал, по которому взводится четвертыйтриггер 10. В момент появления высокого (активного) уровня на выходечетвертого триггера 10 происходитобнуление счетчика 2, подключенноговторым входом к выходу четвертоготриггера 10. Второй вход счетчика1 является фронтовым, и обнулениесчетчика происходит только при появлении на втором входе счетчика 2 положительного перепада уровня. Активным сигналом, появившимся на выходетретьего триггера 19, через первыйэлемент ИЛИ 13 сбрасывается второйтриггер 5 и через второй элемент ИЛИ14 останавливается синхронизатор 7.Устройство переходит в режим ожидания и находится в данном режиме довосстановления рабочих параметровлинии 16 связи.Временная диаграмма работы устройства в режиме 11 приведена на Фиг;4.Режим 111 (режим передачи в ЭВМданных о текущем состоянии всех датчиков). При восстановлении рабочих параметров линии 16 связи на выходевторого блока 9 сравнения появляется пассивный сигнал, записываемый по переднему фронту тактового импульса в четвертый триггер 19 и далее посту" пающий через второй элемент ИЛИ 14 на вход запрета синхронизатора 7 и разрешающий его работу,Начинается работа устройства аналогично работе в режиме 1, за исключением того, что независимо от результата сравнения состояний датчика, поступивших с одного из входовустройства 15 и выхода блока 3, влинию связи 16 выдается информация стекущем состоянии датчика и производится запись текущего состояниядатчика в блок 3. 5Осуществление выдачи информациив ЭВИ происходит потому, что четвертый триггер 10 находится во взведенном состоянии и активный сигнал сего выхода, поступая через третий эле мент ИЛИ 11, имитирует на входе второго триггера 5 несравнение состояния датчиков,При окончании опроса всех датчиков счетчик 2, который в момент установления режима 111 бып сброшен,вновь переходит в исходное (нулевое)состояние, При этом на втором выходесчетчика 2 появляется сигнал переноса, сбрасывающий четвертый триггер"10, в результате чего снимается активный сигнал на втором входе третьего элемента ИЛИ 11 и устройство переходит в основной рабочий режим 1.25 Устройство переходит также врежим 111 после включения или восстановления питания. При этом на вход20 запуска устройства подается изблока питания импульс, взводящий третий триггер 19 и через него четвертыйтриггер 10. По переднему фронту тактового импульса третий триггер 19сбрасываетсй, разрешая работу синхронизатора 7, а четвертый триггер10 остается во взведенном состоянии,имитируя через третий элемент ИЛИ 11изменение состояния датчиков. Происходит передача в линию 16 связи данных о состоянии всех датчиков. 40Временные диаграммы работы устройства в режиме 111 и при включениипитании приведены на фиг. 5 и 6соответственно,Использование изобретения позволяет контролировать более удаленные группы дискретных датчиков; исключить затраты машинного временина управление опросом датчиков; применять только одну физическую линию 50вместо шестнадцати для связи устройства сопряжения с ЭВИ.Таким образом, устройство характе-.ризуется повьппенной надежностью. 55Формула изобретения Устройство для сопряжения электронной вычислительной машины с дискретными датчками, содержащее дватриггера, блок памяти, первый блоксравнения, счетик, синхронизатор икоммутатор, информационные входыкоторого являются соответствующимивходами данных устройства, а адрес"ные входы объединены с адресными входами блока памяти и соединены с выходом данных счетчика, подключенногосчетным входом к первому выходу синхронизатора, второй выход которого соединен с синхровходом первого триггера, выход которого подключен к первому входу первого блока сравненияи к информационному входу блока Йамяти, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом блока памяти, третий выход блока синхронизации подключен к синхровходу второго триггера, выход коммутатора подключен к информационному входу первого триггера, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет контроля и увеличения дальности связи, внего введены формирователь кода, второй блок сравнения, три триггера,три элемента ИЛИ, генератор тактовыхимпульсов, два формирователя сигналов, выход первого триггера соединенс одним информационным входом формирователя кода, другие информационныевходы которого соединены с выходомданных счетчика, первый выход формирователя кода соединен с входомпервого формирователя сигналов ипервым входом второго блока сравнения, выход которого подключен к информационному входу третьего триггера, выход которого подключен к входуустановки четвертого триггера и кпервым входам первого и второго элементов ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ подключен к второму выходуформирователя кода, выход - к входусброса второго триггера, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, входу разрешения записи блока памяти и управляющему входу формирователя кода, выход второгоэлемента ИЛИ подключен к входу запрета синхронизатора, выход генераторатактовых импульсов подключен к тактовым входам синхронизатора, формирователя кода и синхровходу третьего триггера, выход переполнения счет"чика подключен к входу сброса четвертого триггера и счетному входу пя 1277126 1 СтоГо триггера выход которого с.оединен с одним информационным входом коммутатора, выход четвертого триггераподключен к входу сброса счетчикаи к первому входу третьего элементаИЛИ, к второму входу которого подключен выход первого блока сравнения,выход третьего элемента ИЛИ подключен к информационному входу второготриггера, первый выход первого фор мирователя сигналов является информационным выходом устройства, второйвыход соединен с первым входом второго формирователя сигналов, второйвход которого является информационным входом устройства, а выход подключен к второму входу второго блока сравнения, вход установки третьего триггера является входом управления устройства.1277126 Ьа благо бил РАю пах Аю Вык блока 17 пьз АюЬа Рдл яп хАт аь хл Аи кто Юьл 2 Е ых блока Жеб Составитель И.Алексееведактор И.Рыбченко Техред И.Попович Корректор С.Шекм Подписноомитета СССРоткрытий аказ 6668/43 Тираж 671 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра