Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 19) 1)5 С 06 ЕЛЬСТВУ информации. Устоговые датчикиегистр 3 номерабирования, аназователь 5,лемент 7 эад ержбл хранен стр 10 сшт сигналов, триги 15, контроллер амяти, блок 17 позволяет осуДА И 11 ФО гнала посл томатиожетВМ к а го-цифровомуменно с аналогоем сигнала прее вода в т датч тся по ов.шение ННб/8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРР 13 10796, кл . С 06 Г 3/05, 1985,Авторское свидетельство СССР9 1298734, кл. С 06 Г 3/05 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВО ОТ АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относ ке и вычислительной тех быть использовано для в аналоговой информации о Целью изобретения являе быстродеиствия вводаройство содержит анап1, мультиплексор 2, рканала, блок 4 масщталого-цифровой преобрабуферный регистр 6, эки, блок 8 выборки и9 синхронизации, региФормирователи 11 и 12гер 13, элементы И 1416 прямого доступа куправления. Устройствществлять подготовкудующего канала к аналпреобразованию одноврцифровым преобразовандыдущего канала. 6 илИзобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для ввода в ЭВМ аналоговой информации от датчиков,Цель изобретения - повышение быст 5радействия ввода инфарМации.На .Фиг,1 представлена блок-схемасистемы; на фиг.2 - временные диаграммы работы системы; на Фиг,3 - схема 1 Облока синхронизации; на фиг.4 - временные диаграммы работы блока синхронизации; на фиг.5 - схема формирователя сигналов; на Фиг.6 - схема блокауправления. 5Устройство для ввода информации.от аналоговых датчиков содержит аналоговые датчики 1, мультиплексор 2,регистр 3 номера канала, блок 4 масштабирования, аналого-цифровой преобразователь 5, буферный регистр 6,элемент 7 задержки, блок 8 выборкиВи хранения, блок .9 синхронизации, регистр 10 масштаба, Формирователи 11и 12 сигналов, триггер 13, элементыИ 14 и 15, контроллер 16 прямого доступа к памяти, блок 17 управления. Аналоговые датчики 1 подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора 2, входы управления 30 которого соединены с выходами регистра 3 номера канала, информационные входы которого подключены к шине адрес/данные, выход мультиплексора 2 соединен с информационным входом блока 4 масштабирования, информационные выходы аналога-цифрового преобразователя 5 соединены с информационными входами буферного регистра 6, информационные входы регистра 10 масштаба 40 соединены с шиной адрес/данные, инФормационные выходы регистра 10 масштаба соединены с входами управления блока 4 масштабирования, выход .которого соединен с информационным входом 45 блока 8 выборки и хранения, выход которого соединен с информационным входОм аналого-цифрового преобразователя 5, выход "Чтение выполнено" буферного регистра 6 соединен с первым входом элемента И 14 и с входом блока 9 синхронизации, первый выход которого соединен с входом синхронизации блока 8 выборки и хранения и с входом формирователя 11, второй выход блока 9 синхронизации соединен с входом55 синхронизации аналого-цифрового преобразователя 5, выход "Конец преобразования" которого соединен с входом формирователя 12, выход которого соединен с установочным входом триггера13 и с .входом "Запись" буферного регистра 6, первый выход формирователя 11соединен с первым входом "Выбор регистра" блока 17 управления и с входомсброса триггера 13, выход которогосоединен с входом "Управление считыванием/записью" контроллера 16 прямого доступа к памяти, выход "Чтениерегистра" которого соединен с входом"Запись выполнена" которого соединенс первым входом элемента И 15, второйвход которого соединен с вторым выходом Формирователя 11, выход "Записьвыполнена" регистра 10 масштаба соединен с вторым входом элемента И 14,выход "Запись выполнена" регистра 3номера канала соединен с вторым вхо-.дом "Выбор регистра" блока 17 управления и с третьим входом элементаИ 14 и через элемент 7 задержки стретьим входом элемента И 15, выходыэлементов И 14 и 15 соединены соот, -ветственно с входами "Ответ регистра"и "Запрос прямого доступа к памяти"контроллера 16 прямого. доступа к памяти, информационные выходы буферногорегистра 6 соединены с шиной адрес//данные, входы/выходы адрес/данныеконтроллера 16 прямого доступа к памяти соединены с шиной адрес/данные,входы/выходы управления контроллера16 прямого доступа к памяти соединеныс шиной управления, выход "Запись ре"гистра" контроллера 16 прямого доступа к памяти соединен с входом управления блока 17 управления, первый ивторой выходы "Запись" которого соединены соответственно с входами "Запись" регистра 3 номера канала и регистра 10 масштаба.Мультиплексор может быть реализован на интегральных схемах серии 590,например на 590 КН 6,Регистр номера канала, регистрмасштаба и буферный регистр реализованы на интегральных схемах 588 ИР 1,входящих в микропроцессорный комплектинтегральных схем серии 588.Блок масштабирования может бытьреализован на основе умножающегоцифроаналогового преобразователя, вразличных вариантах включения.Аналого-цифровой преобразовательи блок выборки и хранения выбираютсяс учетом конкретных условий эксплчата"78706 б 510 15 20 и 25 30 После того, как в буферный регистрзапишется информация, на его выходеЗапись выполнена" формируется импульс (строка Л), который через эле-,мент И 15 поступает на вход "Запрос 35ПДП контроллера ПДП. С этого моментаначинается цикл прямого доступа к памяти ЭВМ. Контроллер организует запрос на ГДП, после получения разреше ния на ПДП организует выдачу адресана системную магистраль и Запись//Считывание данных по этому адресу.Передача информации между устройствоми памятью ЭВМ организована по стан дартному алгоритму. Логическая 1на входе Запись/считывание" КПДП(строка Ж) переводит контроллер в режим "Записи" информации в память ЭВМ.Адрес ячейки памяти, в которую будетзаписана информация хранится в внутреннем регистре адреса КПДП. Чтениебуферного регистра осуществляетсяпо сигналу "Чтение регистра" КПДП.После того, как информация будет считана из буферного регистра, на еговыходе "Чтение выполнено" формируетсяимпульс (строка П), который черезэлемент И 14 поступает на вход "Ответрегистра КПДП, завершая цикл ПДП. 15 ции и их схемы могут быть реализованы по известным схемам.Элемент задержки может быть реализован последовательным соединением логчческих элементов серии 564, напри мер 564 ПУ 4.Блок синхронизации предназначен для выработки синхронизирующих сигналов "Выборка", поступающего на синхронизирующий вход блока 8 и вход форес имирова,еля 11, и Зап" ск , поступающего на синхрониэирующий в.;о АЦП. Блок синхронизации, пример реализации которого привед н ца фиг.З, содержит формирователь сигнала "Выборка", построенный на элементах Д 1, й 1, С 1, формирователь задержки, построенный на Д 2, Л 2, С 2 и формирователь сигнала "Запуск", построенный на ДЗ, КЗ, СЗ. В зависимости от применяемых блока выборки и хранения и АЦП формировател обеспечивают требуемую длительность сигналов "Выборка" и "Запуск".Формирователь задержки обеспечивает временной сдвиг сигнала "Запуск" для установления переходных процессов в УВХ. Временная диаграмма работы блока синхронизации .приведена на фиг.4:Пример реализации формирователя 11 приведен на фиг.5. Длительность формируемого импульса задается элементами К и С.В формирователе 12, реализованном по аналогичной схеме; что и формирователь 11, используется только прямой выход. Контроллер, прямого доступа к памяти реализован на интегральной схеме 588 ВТ 2, входящей в микропроцессорный комплект интегральных схем серии 588,Блок 17 управления (фиг.6) обеспечивает последовательную запись информации в регистры 3 и 10; Блок управления содержит инвертор 18, триггер 19 и два элементы И 20 и 21. Вход ин" вертора 18 соединен с выходом "Запись выполнена" регистра 3 номера канала установочный вход триггера 19 соединен с первым выходом формирователя 11 и входом сброса триггера 13, объединенные входы элементов И 20 и 21 соединены с выходом "Запись регистра" контроллером прямого доступа к памяти, выход элемента И 20 соединен с входом .1 Запись 1 регистра 3 номера канала, выход элемента И 21 соединен с входом "Запись" регистра 10 масштаба.Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков работает следующим образом.Выбор требуемого канала осуществляется мультиплексором в соответствии с данными регистра 3 номера канала,Масштабное изменение сигнала выбран" ного датчика, обеспечивающее согласо" вание данного сигнала с входным диапазоном АЦП, производится в блоке 4 масштабирования в соответствии с дан" ными регистра 10 масштаба. Блок выборки и хранения обеспечивает неизменность сигнала на входе АЦП в течение всего процесса преобразования.По окончании очередного аналогоцифрового преобразования сигнала на выходе АЦП сигнал "Конец преобразования" (строка Г на фиг.2) переходит в состояние "1", указывая тем самым, что данные преобразования готовы. По11 положительному перепаду сигнала Конец преобразования" на выходе формирователя 12 формируется импульс, по которому данные АЦП записываются в буферный регистр 6 и триггер 13 переходит в состояние "1" (строка Ж), 157870 бСчитывание данных аналого-цифрового преобразования в системную память производится в режиме ПДП, т.е, беэ участия программы. Время выполнения адресных команд в программе в 2-3. раза5 больше, чем время выполнения операций обмена в режиме ПДП. Таким образом, увеличение скорости передачи данных преобразования в системную память поз,воляет увеличить пропускную способность системы ввода.В работе системы ввода ийформации можно выделить два одновременно протекающих процесса. Первый - процесс преобразования аналого-циФровым преобразователем сигнала канала И, на фиг.2 временной интервал (С,С), Второй - подготовка сигнала следующего канала И+1 к аналого-цифровому пре 20 образованию, т:е. выбор мультиплексором канала И+1 и масштабное преобраэо" вание сигнала данного канала, на фиг,2 интервал (,). Одновременно выполнение данных процессов обеспечи вается блоком выборки и хранения, который позволяет производить изменение аналогового сигнала на своем входе, храня неизменным значение сигнала предыдущего канала. 30Таким образом, совмещение во времени операций выбора канала и аналогоцифрового греобраэования АЦП обеспечивает сокращение времени преобразования входного сигнала в цифровой код и тем самым увеличение пропускной способности системы.Оба указанных процесса начинаются в момент перехода сигнала "Чтение выполнено 11 буферного регистра из состоя ния "0" в состояние "1" (момент времени , фиг.2). Данный сигнал поступает на вход блока 9 синхронизации, который формирует сигнал "Выборка"(строка А), по которому блок 8 осуще ствляет выборку значения сигнала ка-.нала И, тем самым начиная первый процесс. Через время, необходимое длявыборки сигнала и установления пере 1ходных процессов блока 8, блок 9синхронизации формирует сигнал "Запуск" (строка Б), обеспечивая началоаналого-цифрового преобразования. По.сигналу "Выборка" начинается и второй процесс. По этому, сигналу на выходах формирователя 11 формируютсяразнополярные импульсы. Импульс первого выхода (строка Д) устанавливаетна выходе триггера 13 "0" (строка Ж),а на выходе триггера 19 "1". Логическое состояние триггера 13 определяет режим Запись/Считывание КПДП, Логическое состояние триггера 19 определяет в какой из регистров 3 и 10 будет считана информация из системной памяти. Таким образом, КПДП устанавливается в режим "Чтение" и блок 17 управления обеспечивает запись информации в регистр 3 номера канала. Импульсом второго выхода, формирователя 11 (строка Е), поступающего через элемент И 15 на КПДП, осуществляется запрос ПДП. КПДП разрешает ПДП и в соответствии с принятой организацией обмена в регистр 3 номера канала из ячейки системной памяти, определяемойрегистром адреса КПДП, проводится эапись кода адреса канала необходимого датчика.После того, как в регистр 3 запишется информация, на его выходе "Запись выполнена" формируется импульс, которым блок 17 управления переводится в режим записи информации в регистр 10 масштаба. Одновременно данный им- пульс через элемент И 14 поступает на вход "Ответ регистра КНДП", по которому КПДП заканчивает цикл ПДП, Этот же импульс через элемент задержки и элемент И 15 поступает на вход "Запрос. ПДП" контроллера, осуществляя эапрос ПДП, по которому начинается новый цикл ПДП. Задержка импульса "Запись выполнена" регистра 3 элементом задержки необходима для завершения предыдущего цикла ПДП. Цикл записи кода коэффициента масштабирования в регистр 10 масштаба в режиме ПДП аналогичен записи информации в регистр 3 номера канала. По сигналу "Запись выполнена" (момент времени С, строка И) регистра 1 О масштаба, поступающему через элемент И 14 на вход "Ответ регистра" КПДП, цикл КДП заканчивается. Таким образом, два указанных процесса начинаются и проходят одновременно и независимо друг от друга, что позволяет осуществлять подготовку сигнала следующего канала к аналого-цифровому преобразованию одновременно с аналого-цифровым преобразованием сигнала предыдущего канала. В результате, время преобразования входного сигнала в цифровой код уменьшается на время выбора мультиплексором необ 1 э 787 С 6ходимого канала и время масштабногопреобразования сигнала канала. Формула изобретенияв 5Устройство для ввода информацииот аналоговых датчиков, содержащеемультиплексор, регистр номера канала,блок масштабирования, аналого-цифровойпреобразователь, буферный регистр,элемент задержки, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, информационные входы регистра номера каналаподключены к шине адрес/данные, информационные выходы регистра номераканала подключены к управляющим входам мультиплексора, выход которогосоединен с информационным входом блока масштабирования, информационныевыходы аналого-цифрового преобразователя подключены к информационным входам буферного регистра,. о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия ввода информации, в устройство введены первыйи второй формирователи сигналов, триггер, первый и второй элементы И,блок синхронизации, блок выборки ихранения, регистр масштаба, блок уп- ЗОравления, первый и второй выходы которого соединены соответственно свходами записи регистра номера, каналаи регистра масштаба, информационныевыходы которого подключены к управляющим входам блока масштабирования,выход которого соединен с информационным входом блока выборки и хранения,выход которого подключен к информационному входу аналого - цифрового преоб разователя, выход "Чтение выполнено"буферного регистра соединен с первымвходом первого элемента И и входомблока синхронизации, первый и второйвыходы которого соединены соответственно с входом синхронизации блокавыборки и хранения, входом первогоформирователя сигналов и входом синхронизации аналого-цифрового преобразователя, выход "Конец преобразования"которого подключен к входу второгоформирователя сигналов, выход которого подключен к установочному входутриггера и входу записи буферногорегистра, информационные входы регистра масштаба подключены к шине адрес/данные, выход "Запись выполнена"регистра номера канала подключен кпервому входу блока управления, третьему входу первого элемента И, входуэлемента задержки, выход "Запись выполнена" регистра масштаба подключенк второму входу первого элемента И,первый выход первого формирователясигналов подключен к второму входублока управления и входу сброса триггера информационные выходы буферногорегистра соединены с шиной адрес/данные, второй выход первого формирователя сигналов, выход элемента задержки и выход "Запись выполнена" буфер"ного регистра подключены соответственно к входам второго элемента И,третий вход блока управления и входчтения буферного регистра являютсяуправляющими входами устройства, управляющими выходами которого являютсясоответственно выходы триггера, первого и второго элементов И.1578706 Составитель О.Кулаковедактор И,Сегляник Техред М,Дидык Корректор М.Самборская роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ ВНИИП 917 Тираж 573 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5