Устройство для ввода аналоговой информации

/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ОБРЕТЕН ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВЩ Й ЮЮВФЕЕУ ЗЛ 4 Фпд %,ВУ(21) 3362102/18-24 управляющих сигналов, вторые входы (22) 10,12.81 которых подключены к выходу генера- (46) 507,83, Бюл. И 26 тора импульсов, к управляющему выхо- (72) В.И.Ордынцев и С.С.Слепова ду блока сопряжения и к управляющемувходу устройства соответственно,. (53) 681.327(088,8) первые выходы первого, второго и (56) 1, Авторское свидетельство СССР третьего анализаторов управляющих 1 458822, кл. 606 г 3/04, 1972,сигналов подключены к третьим вхо 2. "Р 1 иг 1 аа 1 . Йеа йее асцэ дам второго, третьего и первого Гоп апо ргосеээп 9 Буэеевф,Техн, анализаторов управляющих сигналов опис, МТЕйТЕСИМЯО., 1980 (прото- соответственно, вторые выходы пертип)вого, второго и третьего анализаторов управляющих сигналов подклю- (54)(57) 1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА чены к четвертым входам соответст- АНАЛОГОВОЙ ИНфОРИАЦИИ, содержащее , . венно второго, третьего и первого . генератор импульсов, выход которого. анализаторов управляющих сигналов, й подключен к первому входу аналого- . первые выходы которых соединены с Е цифрового преобразователя, второй .пятыми входами третьего, первого и вход которого является входом уст-второго анализаторов, управляющихсФ роиства, информационные выходы ана" :сигналов соответственно, С: лого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими информа. Устройство по и 1 о т л и " ционными входами блока сопряжения ч а ю щ е е с я ем, что каждый из управляющий выход " с первым управ- :анализаторов управляющих сигналов со .ляющим входом блока сопряжения, . держит инверторы, триггеры, элементы информационные и управляющий выходы .,И, индикаторы, третий и четвертый накоторого являются соответственно ин- грузочные элементы, элемент задержформационным и управляющим выходами ,ки и элемент ИЛИ, первый, второй и устройства, второй управляющий вход . ,третий входы которого, первые входы блока сопряжения является управляю- первого и второго элементов И, вход щим входом устройства, о т л и ч а,элемента задержки, первый вход перю щ е е с я тем,.что, с целью повы- вого триггера являются пятым, третьим мУ шения надежности устроиства, в него . . первым., вторым, четвертым входами и введен блок контроля и диагностиро" вторым и первым выходами. анализатора вания, содержащий анализаторы управ-соответственно, вход и выход элемента ляющих сигналов, ключ, первый и вто- . задержки соответственно соединены с рой нагрузочные элементы, выводы на" первыми входами первого элемента И и грузочных элементов соединены с соот первого триггера, выход элемента ИЛИ ветствующими выводами ключа, вывод подключен к второму входу триггера, второго нагрузочного элемента соеди . :выход которого соединен с вторыми нен с первыми входами анализаторов входами первого и второго элементов1029176ментов через последовательно соединенные первый инвертор, первый ин"дикатор и через последовательно сое.диненные второй инвертор, второй индикатор соответственно, вторые вводытретьего и четвертого нагрузочныхэлементов соединены. Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам автоматического ввода в ЭВМ.Известно устройство для вводааналоговой информации, содержащее 5блок управления,АЦП, усилитель, блоксчитывания и дополнительный блоксчитывания с их связями 11,Недостатком этого устройства является асинхронный принцип работы, 10 дежность, так как не обеспечиваетпри котором выборка информации производится в произвольные моменты времени, что ограничивает область применения. дежности устройства.Наиболее близким к изобретению 15является устройство для ввода аналоговой информации, содержащее аналого-цифровой преобразователь 1 АЦП ,интерфейс ЭВМ и генератор импульсов,, запускающих АЦП. На вход АЦП посту Опает сигнал случайного процесса, генератор запускает АЦП с заданной частотой, АЦП выдает на вход интерфейсакод результата преобразовани, в сопровождении сигнала готовности данных. Интерфейс выдает сигнал требования в ЭВИ. ЭВМ вырабатывает сигналвыборки, который, поступив в интерфейс, сбрасывает сигнал требования ипроизводит считывание результата пре- Зообразования, который принимается,ЭВМ Р 1.При нормальной работе сигналыЗУск (П), Требование (,Т) и выборкаВ)должны следовать в определенном порядке П-Т-В-П-Т-В- Любые откло- Знения от этого порядка приводят квозникновению онибок и являются признаками неисправностей, требующих ди.агностики и устранения, Причинами от-.клонений могут быть ЭВИ,АЦП и интерфейс,Из" за нерегулярного режима работы ЭВИможет не успеть выбрать результат измерения из интерфейса до того,как поступит следующий запуск АЦП. АЦП можетне успевать выполнять преобраэование за время между двумя пусками,Интерфейс может недопустимо задерживать выдачу сигнала Т. Возможен иряд других неисправностей, каждаяиз которых может привести к потереинформации,Устройство имеет пониженную наконтроля за правильностью функционирования.Цель изобретения.- повышение наИ, выходы;.которых подключены кпервымвходам второго, третьего триггеров .соответственно, третий вход элементаИЛИ соединен с вторыми входами второго и третьего триггеров, выходы ко;торых подключены к первым вводам тре;тьего и четвертого нагрузочных элеУказанная цель достигается тем, что в устройство для ввода информации, содержащее генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразо-, вателя, второй вход которого является входом устройства, информацион- ные выходы аналого-цифровогопреоЪ- разователя соединены с соответствующими информационными входами блока сопряжения, управляющий. выходс первым управляющим входом блока сопряжения, информационные и управ" ляющий выходы которого являются со- ответственно информационным и управляющим выходами устройства, второй управляющий вход блока сопряжения является управляющим входом устройства, введен блок контроля и диагностирования, содержащий анализаторы .: управляющих сигналов, ключ, первый и второй нагрузочные элементы, выводы нагрузочных элементов соединены-.с соответствующими выводами ключа, вывод второго нагрузочного элемента сое" динен с первыми входами анализаторов управляющих сигналов, вторые входы которых подключены к выхрду генерато 1 ра импульсов, к управляющему выходу бло".ка сопряжения и управляющему входу уст"3-1 0291 ройства соответственно, первые выходыпервого второго и третьего анализаторов управляющих сигналов подключены к третьим входам второго, третьего и первого анализаторов управляю" щих сигналов соответственно, вторыевыходы первого, второго и третьегоанализаторов управляющих сигналов подключены к четвертым входам соответственно второго, третьего и первого 10анализаторсв управляющих сигналов,первые выходы. которых соединечы с пятыми входами третьего, первого и второго, анализаторов управляющих сигна. лов соответственно.Кроме того,. каждый из анализаторовуправляющих сигналов содержит инверторы, триггеры, элементы И,индикаторы,третий и четвертый нагрузочные элемен. ты,элементы задержки и элемент ИЛИ,первый, второй итретий входы ко"торого, первые входы йервого и второго элементов И, вход элемента аадержки, первый вход первого триггера являются пятым, третьим, первым, 25вторымчетвертым входами и вторым и первым .выходами анализатора соответ-. ственно, рход и выход элемента задержки соответственно соединены с . первыми входами первого элемента Ии первого триггера, выход элементаИЛИ подключен к второму входу триггера, выход которого соединен с вто"рыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключеныкпервым входам второго и третьего . З 5триггеров-соответственно, третийвход элемента ИЛИ соединен с вторымивходами второго .и третьего триггеров, выходы которых подключены к первйм вводам третьего и четвертого нагрузочных элементов через последовательно соединенные первый инвертор, . первый индикатор и через последова" тельно соединенные второй инвертор, второй индикатор ссбтветственно, 45 .вторые вводы третьего.и четвертого нагрузочных. элементов соединены.На фиг, 1 показаны возможные порядки следования контролируемых сиг-.налов (Пуск-П, Требование-Т и Выборка"В), допустимые при нормальнойработе и являющиеся признаками эле", ментарных нарушений нормального. ре-жима работы на фиг.2 - структурная схема устройства; на фиг,3 " структурная схема блока контроля и диагностики; на фиг.ч - Функциональная.схема анализатора логических сигналов; на фиг.5 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу анализатора; на фиг, 6 - временные диаграммы следования контролируемых сигналов в нормальном режиме ( ба ) и в некоторых типовых случаях нарушений нормального режима работы 6 Б-Е).На.фиг.6 Б показан случай повторной выдачи сигнала Пуск(П-П. При этом ни Требование, ни Выборка не возникают. Такой случай, например, ,возможен при отключении питания АЦП. Блок контроля и диагностики выдает ,код 100000.На фиг.6 В показан случай, когда :после сигнала Пуск не было выдано ,Требование, но поступил сигнал Выборки. П-В. Такой случай может возникнуть, например, если в результате помехи интерфейс отказал и не Выдал сигнал Требование, а помеха принята за сигнал Выборка. Блок конт" роля и диагностики выдает код 010000;На фиг.6 Г показано иарушенйе режима, состоящее в удвоении сигнала Требование, что возможно, например, при неустойчивой работе элементов блока сопряжения. Блок контроля и диагностики в этом случае выдает код 001000.На фиг. 6 Д показан случай, когда после выдачи генератором одного сигнала Пуск блок. сопряжения выс" тавил потенциальный сигнал Требование, а от ЭВИ не поступил сигнал Выборка. Обычно задний фронт сигна" ла Требование формируется по перед- нему фронту сигнала Выборка. Поэтому отсутствие Выборки приводит к ."вырождение" импульса Требование в потенциал. Блок контроля и диагностики в данном случае выдает код 101100.На фиг. 6 Е показан случай нарушения режима, состоящий в удвоении сигнала Выборка,Это может, например, наблюдаться при неустойчивой работе устройства в ЗВИ, выдающего сигнал ВыборкаБлок контроля и диагностики выдает код.Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь АЦП 1, блок сопряжения 2, вычислитель 3, генера тор импульсов 4, блок контроля идиагностирования 5, связи между блоками устройства 6-12,первый, второй и третий входы блока контроля и диагностирова" ния 13" 15, анализаторы управляющих1029176 5сигналов 1 б, 16, 16, ключвходы и выходы ( сигналы) анализатора управляющих сигналов 18-24, триг-,, герц 25-27, элемент ИЛИ 28, инверторы 29 и 30, элементы И 31 и 32, 5элемент задержки 33, связи (сигна-лы) анализатора логических сигналов34 и 35, индикаторы 36 и 37, сигналыПуск, Требование, Выборка (П, Т, В),нагрузочные элементы 38-41,ОУстройство работает следующим об-разом,На вход АЦП 1 поступает случайныйпроцесс.Вход запуска 6 АЦП 1 соединен с 15выходом генератора 4. Выход 7 АЦП 1,несущий код ординаты случайного процесса, соединен с входом блока 2. Второй выход АЦП соединен с вторым вхо;.дом блока 2 связью 8. Выходные шины9 блока 2 соединены с входом вычислителя 3, Связь между блоком 2 ивычислителем 3 служит для передачисигнала Требование. Связь 11 междувычислителем 3 и третьим входом бло.ка 2 предназначена для передачи сигнала Выборка.При нормальной работе устройствавозможны три варианта чередованиясигналов Пуск (П), Требование (Т) и.Выборка (В): П-Т, Т-В и В-П (Фиг.2).Остальные шесть возможных вариантовчередования этих сигналов (П-П, П-В,Т-Т, Т-П, В-В и В-Т) могут возникатьтолько при неправильной работе системы и поэтому являются признаками эле- З 5ментарных нарушений нормального режима, на выявлении которых основанаработа устройства.В режиме нормальной работы сигналы от генератора 4, блока 2 и вы" , 40числителя 3 Пуск, Требование и Выборка поступают на входы 21 соответственно первого, второго и третьегоанализаторов 16. При этом соблюдаетсяпорядок чередования сигналов " й-Т-В: 45-П-Т-В-П-Т.-В- Эта последователь"ность включает три варианта чередования сигналов: П-Т, Т-В и В-П, которые приведены в первом столбце таб лицы (фиг.1). Временная диаграмма 50сигналов анализатора 16 в режиме нор"мальной работы показана в левой сто"роне Фиг.5,Первоначально включением ключа 55 17 триггеры 25-27 во всех анализаторах 16 устанавливаются в нулевое положение. Сигнал, пришедший на вход 21 анализатора 16 (фиг.4), поступает наэлемент задержки 33 и, спустя времязадержки, которое должно быть больше его длительности, появляется напервом выходе 19 анализатора 16а также устанавливает в единичноесостояние триггер 25, на входах логических элементов И 31 и 32 появляется равный единице разрешающий сигнал. Однако сигнал на входе 21 кэтому времени стает равным нулю и через элемент И 31 не проходит. Сигналс выхода 22 поступает на вход 23 следующего анализатора 16 , но не можетпопасть в нем на вход триггера 27,так как в этом анализаторе триггер 25сброшен и выдает сигнал, равный нулю,Сигнал 19 поступает на вход 20следующего анализатора 16и вход 18предыдущего анализатора 16 проходит в них через элементы ИЛЙ 28 нанулевые входы триггеров 25, но неоказывает на них никакого действия,так как эти триггеры находятся всостоянии "0",Таким образом, в результате поступления сигнала на вход 21 в данном анализаторе 16 установлен в"1" триггер 25. Если появляется следующий сигнал, соответствующий режимунормальной работы ( фиг,2 ) на входеследующего по отношению к рассмотренному анализатору 16, то все процессы в этом анализаторе протекают аналогично. Однако сигнал 19, поступивна вход 18 рассмотренного анализатора 16, сбрасывает в нем триггер25 в "0"Поступление третьего,следующего по режиму нормальной работы (фиг,11 сигнала на вход третьего анализатора 16.приводит аналогичным образом к установке триггера 25в третьем анализаторе в "1" и к сбро-.су .этого триггера в "О" во второманализаторе 16. В дальнейшем процессповторяется.Элементарные нарушения нормального режима можно разделить на два типа, соответствующие второй я третьейколонкам таблицы на фиг.1. Элементарные нарушения первого типа ( колонка2 состоят в повторении одноименныхсигналов: П-П, Т-Т и В-В. Временнаядиаграмма, поясняющая работу анализатора 16 при возникновении элементарного нарушения первого типа, показана в средней части фиг.5. Послеприхода первого из сигналов, сос7 10291тавляющих элементарное нарушение пер.вого типа, триггер 25 устанавливает-.ся в ф 1"а сигнал на входе логического элемента И 31: также имеет еди"ничное значение (Фиг.Ц . Поэтому вто"рой одноименный сигнал, поступив навход 21, проходит через элемент 14 31и устанавливает триггер 26 в единичное состояние., При этом сигнал навыходе инвертора 29 принимает. зна о,ценив "0", что вызывает загораниесоединенного с ним индикатора 36.Повторные сигналы иа выходах 19 и 22не производят в остальных. анализаторах 16 никаких изменений.Таким образом, загорание одногоиз трех индикаторов 36, соединенныхс инверторами 29, говорит о возник"новении соответствующего элементар-.ного нарушения первого типа.В третьей колонке таблицы 1,фиг.1даны элементарные нарушения второготипа, состоящие в появлении недо- .пустимых вариантов чередования двухразличных сигналов: П-В, Т-П, В-Т.Временная диаграмма, иллюстрирующаяработу анализатора 16, показана вправой части Фиг.5,После появления первого сигналатриггер 25 в соответствующем анализаторе 16 находится в единичномсостоянии, Благодаря этому сигнална входе элемента И 32 равен единицеПри элементарном нарушении второго,типа второй сигнал поступает иа вход21 анализатора 16.предшествующего(по кольцу 7 тому, в который пришел,первый сигнал. Этот второй сигналпоявляется на выходе 22 и попадаетна вход 23 анализатора 16, в которыйуже поступил первый сигнал, Здесь 4 Овторой сигнал проходит через элемент32 и устанавливает в "1" триггер 27.Сигнал 35 с выхода этого триггерапроходит через инвертор 30 и включает индикатор 37.456 1, фиг,1. В этих условиях происходит загорание нескольких индикаторов.Триггеры 26 и 27 образуют шестиразрядный регистр, который может быть использован для выдачи данныхдиагностики в вычислитель 3 При этом набор ординат случайного процесса может считаться доброкачест-. венным, если после его ввода не загорелся ни один из индикаторов илина:триггерах 26 и 27 сохранился двоичный код 000000. Введение особой конструкции бло" ка контроля и диагностирования 5 поэ воляет повысить надежность устрой,ства за счет своевременного выяв"ления и устранения неисправностей. 8Второй сигнал, поступив на вход21 анализатора 16, кроме описанныхдействий, проходит. через элемент задержки 33, устанавливает в нР триггер 25 и появляется на выходе 19;С этого выхода он поступает на.вход20 последующего анализатора 16 и навход 18 предыдущего анализатора 16,Это приводит к сбросу в них триггеров 25 в нулевое состояние, т.е, подготавливает анализаторы к анализудальнейших вариантов чередованиясигналов.Загорание одного из трех индикаторов 37, соединенных с инверторами30, сигнализирует о возникновениисоответствующего элементарного нарушения второго типа.Сброс блока контроля и диагности"рования 5 в начальное состояние про"изводится нажатием ключа 17, Приэтом триггеры 25"27 в анализаторах16 устанавливаются .в нулевое положение, и все индикаторы гаснут,В реальных условиях отклонения отнормального режима могут сопровождаться появлением нескольких вариантовэлементарных нарушений, соответствующих двум правым столбцам таблицыраж 706венного комитетений и откр3-35, Раушска сное 4/ ые4 Филиал ППП "Патент.", г. Ужгород, ул. Прое П Т 8 4 81/47 ИИПИ Государ по делам иэо 13035, Иосква