Устройство для ввода информации

(19) 1511 4 С 06 Р 3/О 1 Ц3 ОПИ ОБРЕТЕНИ ЬСТВУ 1(56) Авторское свидетельство СССРУ 1164689, кл. С 06 Р 3/05, 1983.Авторское свидетельство СССР9 1441377, кл. 6 06 Р 3/05, 1987. ВВОДА ИНФОРМАЦИИ осится к области нформацино для льн наз ннои техники и пре оммутации и преобр ых сигналов. Целью зования аналогоизобретения явтродействия устржит три комгенератора .вой преобраервый элементиьптульса,элео трицифр зовате И, пермент ИЛэлемен и,ел частоты,оговый лител ро автоматильной коммутавых сиг налов. Целью изобр шение быстроде На фиг.1 пр схема устройст цин; на фиг.2 делителя частотения является повыствия устройства. дставлена структурна а для ввода информаструктурная схема ы; на фиг.3 - струкока управления. рная схе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ (57) Изобретение от автоматики и измери ляется повышение быс ройства. Устройство мутатора, сумматор, импульсов, аналоголь, блок памят вый формироватсчетчик, дт задержки и ци Изобретение относитсяе и информационно-измериехнике и предназначено длции и преобразования анал преобразователь. Новыми в устройствеявляются буферные элементы, второйформирователь импульса, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ-НЕ, четыре регистра, три цифроаналоговыхпреобразователя, четвертый и пятыйкоммутаторы и блок управления, Быстродействие в устройстве повышаетсяза счет обеспечения возможности извлечения коэффициента коррекции изблока памяти и выработки корректирующего напряжения по каждому каналуеще до момента его подключения квходу. Кроме того, за счет новыхвзаимосвязей элемента задержки обеспечивается задержка запуска аналогоцифрового преобразователя на время,достаточное для перехода источниковинформации в режим измерения смещений при переходе в этот режим устройства ввода, и не оказывается ограничительное воздействие на дли- .тельность тактов опроса источниковинформации в режиме ввода. 1 з.пф-лы, 3 ил. Устройство содержит группу аналоговых входов 1, первый коммутатор 2, сумматор 3, третий генератор 4 импульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, буферные элементы 6,-6, где и - разрядность АЦП блок 7 памяти, третий коммутатор 8, первый элемент И 9, вход 10 начальной установки устройства, цифровые входы 11 устройства, второй 12 и пе вый 13 формирователи импульсов, пер вый 14 и второй 15 генераторы им 3 15134 пульсов, элемент ИЛИ 16, счетчик 17, второй элемент И 18, элемент ИЛИ-НЕ 19, третий элемент И 20, пятый (цифровой) коммутатор 21, делитель 225 частоты, элемент 23 задержки, ре гистры 24-27, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 28-31, второй коммутатор 32, группу информационных выходов 33 устройства, четвертый ком мутатор 34, блок 35 управления, выход 36 стробирования устройства, выход 37 готовности устройства.Делитель 22частоты содержит (фиг. 2) элемент И 38, первый 39 и второй 40 элементы И-НЕ, счетчик 41, регистр 42, детектор 43 нулевого кода, элемент 44 сравнения, первый 45 и второй 46 элементы НЕ.Блок 35 управления содержит 20(фиг.3) первый 47 и второй 48 элементы И, формирователь 49 импульса, первый 50 и второй 51 элементы ИЛИ,счетчик 52, элемент И-НЕ 53, дешифратор 54, с первого по четвертый выходы 55-58,Устройство работает следующим об разом.Сигнал начальной установки низкого уровня, подаваемый на вход 10 уст ройства, устанавливает счетчик 17 в состояние с нулевым уровнем сигнала на всех его разрядных выходах. В блоке 35 управления счетчик 52 также устаналиаес в состНине с нулевым уровнем сигнала на всех его разряднык выходах, а нулевые уровни сигналов на двух его младших разряднык выходах обеспечивают подключение первого выхода дешифратора 54 к его ин формационному входу и приводят выход элемента И-НЕ 53 в состояние с высоким уровнем сигнала, разрешая передачу информации дешифратором 54 с его информационного ВХОДЯ на Выбранныи 45 выход. В делителе 22 частоты сигнал начальной установки, пройдя через элемент И-НЕ 40, фиксирует код коэффициента деления частоты в счетчике 41 и регистре 42, что вызывает появление на обратном выходе делителя 2250 частоты высокого уровня сигнала, который переводит буферные элементы 6,-6на режим передачи информации, а блок 7 памяти - в режим записи, обеспечивает подключение первой группы информационных входов коммутатора 2 1 к его разрядным выходам и вторых входов второго 32 и третьего 38 48 коммутаторов соответственно к ихвыходам, а своим появлением на выхо"де 37 сигнализирует внешним цепям онахождении устройства в режиме измерения смещений,По окончании действия сигнала начальной установки, длительность которого выбирается исходя из времениперевода датчиков информации в режимизмерения смещений, на выходе первого элемента И 9 появляется высокийуровень сигнала, который разрешаетработу первого генератора 14 импульсов, Частота формируемых им импульсоввыбирается исходя из времени, необходимого на подключение очередногоканала к выходу. первого коммутатора2, времени на срабатывание сумматора 3, времени преобразования АЦП 5,задержки информации группой буферных элементов б,-би времени фиксации результата преобразования вблоке 7 памяти.По переднему фронту первого импульса в серии импульсов, вырабатываемой генератором 14 импульсов, запускается формирователь 13 импульса,импульс которого в свою очередь запускает АЦП 5 на цикл работы. В качестве АЦП 5 использован АЦП последовательных приближений. Частотойтактирования для него служит частотагенератора 4 импульсов. При запускеАЦП 5 его выход сигнала конца преобразования переводится на низкий уровень, по концу преобразования он возвращается на высокий уровень. Этотпереход запускает формирователь 12импульса, импульс которого, пройдячерез элементы И 18 и ИЛИ-НЕ 19, фиксирует в ячейке блока 7 памяти с ну-.левым адресом, поступающим со счетчика 17, значение кода, срответствующего сумме аналоговых сигналов,поступающих на входы сумматора 3,кроме того, в блоке 35 управления,пройдя через элементы И 47 и ИЛИ 50своим задним фронтом переключаетсчетчик 52, а пройдя на выбранныйв дешифраторе 54 первый выход 55,фиксирует значение двоичного кода впервом регистре 24,По спаду первого импульса в серии импульсов, вырабатываемой генератором 14 импульсов, переключаетсясчетчик 17 и на его выходах появляется адрес второго канала и соответст 15вующей ему второй ячейки памяти в блоке 7 памяти.Аналогично по следующим импульсам генератора 14 импульсов записываются коды в последующие ячейки блока 7 памяти, однозначно адресами связанные с номерами подключаемых аналоговых каналов. Одновременно счетчик 52 блока 35 управления последоФвательно подключает к информационному входу дешифратора 54 его второй и третий выходы, на которые поступают импульсы с выхода формирователя 12 импульса, Фиксирующие значения кодов по второму и третьему измерительным каналам соответственно во втором 25 и третьем 26 регистрах. После подключения устройства к четвертому каналу измерительной информации, чему соответствует появление логических единиц на двух младших разрядах счетчика 52, на выходе элемента И-НЕ 53 появляется низкий уровень сигнала, который запрещает до конца режима измерения смещений передачу импульсов формирователя 12 импульса на выбранный четвертый выход 58 дешифратора 54 и прохождение этих импульсов через элемент И 47 на счетный вход счетчика 52.При этом на протяжении всего режима измерения смещений на первый и третий входы сумматора 3 поступают сигналы с выходов соответственно второго 32 и третьего 8 коммутаторов, равные нулю и 1/2 Б ; а на второй вход - сигналы, равные величинам смещений в каналах +Б ,. Таким образом, АЦП 5 измеряет значения напряжений1. +Б., + - У , коды которых и записмсываются в блок 7 памяти, а по трем первым каналам одновременно и в соответствующие регистры 24-26.Переход на режим съема измерительной информации происходит после окончания одного цикла опроса каналов следующим образом.Импульс формирователя 12, фиксирующий значение кода коррекции в блоке 7 памяти по последнему измерительному каналу, проходит через элемент И 20, так как адресом последнего канала является состояние с высоким уровнем сигнала всех разрядных выходов счетчика 17. С выхода элемента И 20 этот импульс поступает на счетный вход делителя 22 частоты, в кото 134386ром, проходя через элемент И 38, вы-читает из содержимого счетчика 41единицу. При этом элемент 44 сравнения выявляет неравенство кода коэффициента пересчета, хранящегося в регистре 42, и содержимого счетчика 41,что изменяет состояние выходов делителя 22 частоты на противоположное,Низкий уровень сигнала на его обратном выходе появляется на выходе37 и сигнализирует о нахождении устройства ввода в режим съема измерительной информации. В самом устрой стве ввода низкий уровень сигнала собратного выхода делителя 22 частотызапрещает работу генератора 14, переводит блок 7 памяти в режим считывания, обеспечивает на выходах всех бу ферных элементов 6,-6третье состояние, подключает к разрядным выходамцифрового коммутатора 21 его вторуюгруппу информационных входов, и обеспечивает подключение к выходам вто рого 32 и третьего 8 коммутаторов соответственно их первых входов, Высокий уровень сигнала с прямого выходаделителя 22 частоты появляется на выходе элемента 23 задержки с задержкой 30 на время, необходимое для переводадатчиков в режим съема измерительнойинформации. Появление высокого уровнясигнала на выходе элемента 23 задержки разрешает работу генератора 15 импульсов, Выработка адресов каналовсчетчиком 17, а также запуск АЦП 5осуществляются аналогично описанномудля режима измерения смещений, Адреса ячеек памяти блока 7 памяти выра батываются счетчиком 52 в блоке 35управления.Поскольку счет импульсов формирователя 12 счетчиком 52 прекращается в режиме измерения смещений на ко де четвертого канала, одновременно сподключением первого канала к второмувходу сумматора 3 из блока 7 памятиизвлекается код коэффициента коррекции по четвертому каналу, который и 50 фиксируется в четвертом регистре 27первым импульсом из вырабатываемых в.режиме съема информации формирователем 12. При этом на выход коммутато.- ра 34 подключается его четвертый вход, так как два младших разрядных выхода счетчика 52 находятся в состоянии с высоким уровнем сигнала.Тем самым, на второй вход сумматора 3 при опросе первого канала подаетсяи - см.) ( см ) и;фкоторые представляют из себя информативную часть (без начальных смещений) сигналов с датчиков. Эти напряжения измеряются АЦП 5 и поступают в виде цифрового кода на ин,формационные выходы 33 устройства.Моменты истинного значения цифровыхданных стробируются импульсами фор:мирователя 12, которые, проходя че:рез элемент И 48, появляются на вы,ходе 36 стробирования данных устройства.Нахождение устройства ввода в режиме съема измерительной информации,продолжается столько циклов опроса,датчиков, сколько необходимо дляуменьшения до нулевого кода содержимого счетчика 41 в делителе 22 частоты,При нулевом содержимом счетчика41, что фиксируется детектором 43нулевого кода, очередное окончаниецикла опроса каналов, выражаемое прохождением импульса формирователя 12через элементы И 20, И-НЕ 39 и 40,вызывает фиксацию этим импульсом кода коэффициента пересчета в счетчике41 и буферном регистре 42. При этомэлемент 44 сравнения выявляет равенство содержимого счетчика 41 и регистра 42, что проявляется в появлении на прямом и обратном выходахделителя 22 частоты соответственнонизкого и высокого уровней сигнала,ЗО напряжение с выхода ЦАП 28, соответствующее коду коррекции первого канала. В дальнейшем счетчикй 17 и 52 переключают синхронно, и опережение5 "содержимого счетчика 52 по отношению к счетчику 17 всегда равно четырем. Это обеспечивает при условии, что число каналов измерительной информации кратно четырем, постоянное извле чение коэффициентов коррекции с опережением подключения соответствующих им каналов на три такта опроса каналов, что дает возможность ЦАП 28-3 1 вырабатывать напряжения коррекции смещений к моменту подключения соответствующего канала. По кодам, считываемым из блока 7 памяти четырех- квадратные ЦАП 28-3 1 вырабатывают напряжения, равные (+11 ) . Таким образом, на выходе сумматора 3 при переборе каналов датчиков образуются . напряжения, равные которые переводят устройство вводав режим измерения смещений на одинцикл опроса измерительных каналов.Появление высокого уровня сигналана обратном выходе делителя 22 частоты приводит к тем же переключениям в устройстве, что и при начальной установке. Появление низкогоуровня сигнала на его прямом выходеприводит к появлению низкого уровнясигнала на выходе элемента 23 задержки (без задержки, так как в качествеэлемента задержки выбрана схема, реализующая задержку перепада сигнала изнизкого в высокий уровень), которыйзапрещает работу генератора 15 изапускает Формирователь 49 в блоке35 управления, импульс которого,пройдя через элемент ИЛИ 51, обнуляет счетчик 52.Изменение коэффициента пересчета на цифровых входах 11 в любой момент при работе устройства ввода автоматически фиксируется делителем 22частоты, что позволяет менять периодичность измерения смещений без останова работы устройства,Таким образом, устройство вводаимеет большее быстродействие за счетформирования корректирующих напряжений с опережением по отношению к моментам подключения устройства к со -ответствующим измерительным каналам,а такжеза счет новых связей элемента задержки, обеспечивающих задержкузапуска аналого-цифрового преобразования лишь при переходе в.режим измерения смещений,Формула изобретения1, Устройство для ввода информации, содержащее три коммутатора, сумматор, три генератора импульсов, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, первый элемент И, первый формирователь импульса, элемент ИЛИ, счетчик, делитель частоты, элемент задержки и цифроаналоговый преобразователь, выходы счетчика соединены с адресными входами первого коммутатора, информационные входы которого являются аналоговыми информационными входами устройства, а выход подключен к второму входу сумматора, первый и третий входы которого соединены с выходами соответственно второго и третьего коммутаторов, авыход соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход и вход запуска которого подключены соответственно к выходам третьего генератора импуль 5 сов и первого формирователя импульса, информационные выходы аналогоцифрового преобразователя являются информационными выходами устройства, вход начальной установки делителя частоты, вход сброса счетчика и первый вход первого элемента И являются входом начальной установки устройства, выход первого элемента И подключен к входу первого генератора импульсов, входы предустановки делителя частоты являются цифровыми информационными входами устройства, инверсный выход делителя частоты соединен с входом чтения-записи блока памяти, управляющими входами второго и третьего коммутаторов, вторым входом первого элемента И и является выходом готовности устройства, 25 счетный вход счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов импульсов, второй вход вто- ЗО рого коммутатора и первый вход третьего коммутатора подключены к шине нулевого потенциала устройства, а второй вход третьего коммутатора подключен к шине потенциала 1/2 Н, где Б о - опорное напряжение аналого- цифрового и цифроаналогового преобразователей, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него вве дены буферные элементы, второй формирователь импульса, второй и третий элементы И, элемент. ИЛИ-НЕ, блок управления, четвертый и пятый коммутаторы, регистры, группа цифроаналоговых преобразователей, выход готовности аналого-цифрового преобразователя соединен с входом второго формирователя импульса, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, входом третьего элемента И и тактовым входом блока управления, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами первой группы буферных элементов, инверсный выход делителя частоты соединен с входами второй группы буферных элементов, установочным входом блока управления, вторым входом второго элемента И и управляющим входом пятого коммутатора, выходы которого соединены с адресными входами блока памяти, стробирующий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго элемента И и второго генератора импульсов, выходы счетчика. соединены с входами группы третьего элемента И и информационными вхо-. дами первой группы пятого коммутато - ра, выход третьего элемента И соединен-,с тактовым входом делителя частоты, прямой выход которого через элемент задержки соединен с управляющим входом блока управления и входом второго генератора импульсов, вход сброса управления соединен с входом начальной установки делителя частоты, а выходы первой группы соединены со стробирующими входами соответствующих регистров, выход блока управления является выходом стробирования устройства, выходы второй группы блбка управления соединены с информационными входами второй группы пятого коммутатора, одни из выходов второй группы блока управления подключены к адресным входам четвертого коммутатора, выход которого соединен с первым входом второго коммутатора, выходы буферных элементов подключены к информационным входам- выходам блока памяти и информационным входам регистров, выходы которых соединены с входами соответствующих цифроаналогового преобразователя и цифроаналоговых преобразователей группы, выходы которых соединены с информационными входами группы четвертого коммутатора, выход цифроаналогового коммутатора соединен с информационным входом четвертого коммутатора. 2, Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит два элемента И, два элемента ИЛИ, формирователь импульса, счетчик, элемент И-НЕ, дешифратор, выходы которого являются выходами первой группы блока, первые входы элементов. И и стробирующий вход дешифратора являются тактовым входом блока, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами первого эле1513438 Я 7 иг мента ИЛИ, выход которого соединенсо счетным входом счетчика, выходыкоторого являются выходами второйгруппы блока, выход второго элемента И является выходом блока, второйвход второго элемента И и вход формирователя импульса являются управляющим входом блока, выход формирователя импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса.счетчика, второй вход второго элемента ИЛИ является входом сброса блока, одни иэ выходов счетчика и выход 5элемента И-НЕ соединены с информационными входами дешифратора, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, вход элемента И- НЕ является установочным входом 1 О блока, одни иэ выходов счетчика соединены с входами группы элемента И-НЕ.1513438 Составитель И. КарноваРедактор И.Горная Техред Л.Олийнык Корректор ТПалий аказ 6080/48 Тираж 668 Подписное ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О