Устройство для ввода аналоговой информации

 

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления , а также в системах автоматиэа- . ции научных исследований. изобретения является поньивение точности устройства. Поставленная цель достигается введением в устройство первого и второго счетчиков, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента НЕ, второго элемента И и второго элемента ИЛИ с соответствующими связями. Проведенные изменения конструкции позволяют снизить динамическую погрешность преобразования входных сигналов, возникающун вследствие наличия мертвых зон диапазона входных сигналов, в которых преобразование сигнала невозможно . Управление устройством осу- g ществляется блоком микропрограммного управления. 2 нл. л ю со со « со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТИК ЕСНИК

РЕСПУБЛИН (50 4 G 06 F 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ!ТИЙ

" «»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и двтоесиомм свиДЕтельСтвм ъ (46) 28.02. 87. Бюл. 9 8 (21) 3873675/24-24 (22) 17. 01. 85 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) 10. К.Евдокимов, Д.В.Погодин и Р,А.Гаянов (53) 681.327.21(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 926643, кл. С 06 F 13/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Н- 964625, кл. G 06 F 13/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА АНАЛОГОВОЙ, ИНаИ 11АЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управ„„SU„„1293734 А 1 ления, а также в системах .автоматиза- . ции научных исследований, Целью изобретения является повьпяение точности устройства. Поставленная цель достигается введением в устройство первого и второго счетчиков, элемента ИСКЛЮЧА101ЦЕЕ ИЛИ, элемента HE, второго элемента И и второго элемента ИЛИ с соответствующими связями. Проведенные изменения конструкции позволяют снизить динамическую погрешность преобразования входных сигналов, возникающую вследствие наличия мертвых зон" диапазона входных сигналов, в которых преобразование сигнала невозможно. Управление устройством осу@ ществляется блоком микропрограммного управления. 2 ил. 1293734, 2

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в .автоматизированных системах контроля и управленин, а также в системах автоматизации научных исследовайий.

Цель изобретения - повышение точности преобразования, На фиг. i представлена блок-съема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Устройство содержит информационные входы 1, адресные выходы 2, первую информационную группу выходов 3, управляющий выход 4, управляющий вход

5, блок 6 компараторов, первый элемент-ИЛИ 7, блок 8 микропрограммного .управления, формирователь 9 сигналов, первый счетчик 10, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, блок 12 элементов И, регистр 13, второй счетчик 14, первый элемент И 15, триггер

16, вторую информационную группу выходов 17, второй элемент ИЛИ 18, элемент НЕ 19, второй элемент И 20 я элемент ИСКЛ1ОЧМ)ЩЕЕ ИЛИ 2 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии разряды счетчика 10 находятся в единичном, а счетчика 14 — в нулевом состоянии,,что позволяет устранить мертвые зоны диапазона преобразования, в которых невозможно преобразование входного, сигнала (входной сигнал преобразуется только после выхода из мертвой зоны, на что нужно определенное время, соответственно увеличивается динамическая погрешность, т.е. уменьшается точность преобразования).

На суммирующий вход второго счетчика 14, управляющего старшими разрядами ЦАП 11, блок 8 подает импульс.

ЦАП 11 преобразует образовавшийся код в аналоговую величину, поступающую на вход компараторов блока 6, сравнивающих эту величину с аналоговыми.величинами на входах 1. Если какая-либо из входных величин меньше, чем сигнал на выходе ЦАП 11, то соответствующий компаратор находится в единичном состоянии (исходное сос-, .тояние компараторов - нулевое, так кок сигнал на выходе ЦАП 11 равен нулю и меньше любого входного сигнала), а элемент ИЛИ 7 вырабатывает сигнал, ".поступающий в блок 8. В этом случае блок 8 формирует сигнал, поСодержание счетчика 10 при этом остается неизменным. Оно остается неизменным и в том случае, если запись кода с этого счетчика осуществляется многократно. При этом возможность появления ошибок исключается, т.е ° повышает. точность., Вторые входы элементов И в блоке 12 соединены соответственно с выходами формирователя 9 сигналов, на которых формируется позиционный код адреса аналоговых величии. для кото-. рого входная аналоговая величина рав" на аналоговой величине на выходе

ЦАП 11.

Поэтому при наличии сигнала на каком-либо из этих выходов формирователя 9 сигналов происходит установка

| соответствующего триггера в ре40 з15

55 гистре 13 в единичное состояние. Так как сигнал с выходов триггеров ре- . гистра 13 поступает на запрещающий вход соответствующего компаратора в блоке 6, он принудительно устанавлиступающий на вход "Установка в ноль" счетчика 10 и на единичный вход триггера 16. При этом на вход элемента И 20 с выхода элемента НЕ

19 подается единичный потенциал °

После этого блок 8 формирует последовательность импульсов, поступающих на суммирующий вход счетчика 10 управле ния младшими разрядами ЦАП. При лоявле10 нии единичного сигнала на выходе элемента ИЛИ 7 блок 8 запрещает выдачу импульсов на вход счетчика 10 и формирует запрос на управляющем выходе 4.

Одновременно с этим формирователь 9

15 сигнала формирует на своих выходах позиционный и двоичный коды номера старшего по установленному приоритету компаратора из всех тех, которые находятся в данный момент и единич20 ном состоянии. По сигналу на управляющем выходе 4 во внешнее устройство (не показано) и по двоичному коду адреса на адресных выходах 2 осуществляется,апись кода результата преобразования, поступающего с выходов счетчиков 10 и 14 на выходы 3 и 17 устройства.

По окончании этой операции блок 8 формирует сигнал, который поступает на входы элементов И в блоке 12 °

Этот сигнал на суммирующий вход счетчика 10 через элемент И 20 не проходит, так как на другом входе элемента И 20 имеется нулевой потенциал.

35 вается в нулевое состояние il удержи вается в нем до окончания всего цикла преобразования.

Если при этом единичнг»й сигнал на выходе элемента ИЛИ 7 сохраняется, что указывает на наличие единичного состояния еще у одного или нескольких компараторов, то блок 8 вырабатывает очередной сигнал для выдачи информации во внешнее устройство.

Такой процесс продолжается до тек пор, пока присутствует единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 7.

Когда сигнал на выходе элемента ИЛИ 7 становится нулевым, т.е. принудительно с помощью соответствуиннего триггера регистра 13 устанавливается в нулевое состояние последний из сработавших компараторов, блок 8 формирует дальнейшую последовательность импульсов, поступающих на вход счетчика 10.

После установки счетчика в единичное состояние на его выходе формируется сигнал, поступающий на нуле. вой вход триггера 16 и устанавливаю,.щий его соответственно в нулевое состояние. Триггер 16 установится в нулевое состояние только тогда, когда на выходе элемента ИЛИ 7 имеется нулевой потенциал. Если на выходе элемента ИЛИ 7 присутствует единичный потенциал, то на выходе элеМента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21 сигнал не появится до тех нор, пока все находящиеся в единичном состоянии компараторы не установятся в нулевое состояние.

По сигналу триггера 16 блок 8 вновь формирует сигнал, поступающий на суммирующий вход счетчика 14. Ес:ли после увеличения содержимого счетчика 14 сигнал на выходе элемента

ИЛИ 7 остается в нулевом состоянии, блок 8 формирует еще один импульс, поступающий на суммирующий вход счетчика 14. Так продолжается до тех пор, пока после очередного увеличения содержимого счетчика 14 на выходе элемента ИЛИ 7 не появится единичный сигнал. При его появлении вновь выполняется последовательность описанных операций.

Единичное состояние любого из триггеров регистра 13 сохраняется до конца цикла преобразования, что обеспечив ае т з а помин ание в кон це к аждо го такта преобразования результатов преобразования только по тем входам 1, 1 293734 компарат. ры которых устанавливаются р единичное состояние B данном такте преобразования.

Число триггеров н регистре 13 ранна числу компаратаров в блоке 6 и соответственна равно числу входных величин 1. При срабатывании ooTBpT»Tвующего -компаратора после окончания записи результата преобразования

1О (кода, хранящегося в счетчиках 14 и 1О) по адресу, вырабатываемому в блоке 9, каждый из триггеров в регистре 3 устанавливается в единичное

cocòîÿHèå. Если вс.е триггеры регист15 ра 13 установлены в единичное состояние, о чем свидетельствует на- личие единичного сигнала на выходе элемента И 15, то все входные аналоговые с.игналы уже преобразованы в двоз0! ичный код и их двоичные эквиваленты хранятся в соответствующих ячейках памя» и во внешнем устройстве.

В этом случае блок 8 заканчивает цикл преобразования и вырабатывает

25; сигнал, устанавливающий счетчики 10 и 14, а также регистр 13 в исходное состояние. Выработка этого сигнала может быть осуществлена и перед началом очередного цикла преобразования.

З0! В устройстве блок 8 микропрограммного управления выполняет следующие функции: по сигналу на входе 5 формирует первый импульс, поступающий на суммирующий вход счетчика 14; при на35;личии нулевых сигналов на выходе элемента ИЛИ 7 и на выходе триггера 1Ь формирует последующие импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 14; при наличии единичного сигнала

40i на выходе элемента ИЛИ 7 и нулевого сигнала на выходе триггера 16 формирует импульс, поступающий на вход

"Установка в ноль" счетчика 10, а также серию импульсов, nocòóïàþùèõ на

45; суммирующий вход счетчика 10 и на вход блока 12 элементов И, при наличии единичного сигнала на выходе эле-. мента И 15 формирует импульс, свидетельствующий об окончании преобра50 зования, который поступает одновременно на выход 4 и Hà входы установки в исходное состояние счетчиков 10 и 14, а также регистра 13.

Блок 8 может быть реализован на

55 микропроцессорном наборе 580 по стандартным схемам управляющих вычислительных машин, введечкы» в блок-схему элементы — на интегральной элементной базе серии 155, 580, счетчи1293734 ки 10 и 14 —,на четырехразрядных двоичных реверсинных счетчиках К! 55ИЕ7.

В качестве элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ использована микросхема К155ЛП5. Элементы ИЛИ, И, НЕ реализованы на микросхеме К155ЛАЗ.

Временные диаграммы величин входных сигналов и сигналов с ЦАП прототипа и предлагаемого устройства иллюстрируют повышение точности преобразования.

Внедение в устройстно первого счетчика 10 с предварительной установкой его разрядов в единичное состояние «ля управления младшими разрядами ЦАП 11, элементов И 20, НЕ 19, ИЛИ 18 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21 позволяет производить преобразования входных сигналов по.всему диапазону преобразования с одинаковой точностью (зависящей от шага квантонания 6 ) для всех величин входных сигналов.

На временной диаграмме (фиг.2О) рассмотрен случай попадания величины

25 входного сигнала в мертвую зону — зону А, где преобразование невозможно.

Считывание этой величины происходит лишь тогда, когда сигнал изменяет свое назначение, т.е. происходит ошибочное считывание с другого шага квантования. Погрешность преобразо1 1 ванин в этом случае равна -a -28=6

2 2

В предлагаемом устройстве мертвых 35 зон нет благодаря предварительной установке разрядов суммирующего счет чика 10 н единичное состояние и различному управлению счетчиков по срав..нению с прототипом блоком 8. В этом 40 случае погрешность преобразования

1 1 равна величине -S -G. То есть точ2 2 ность в предлагаемом устройстве повышается минимально в 2 раза (фиг. 28) . 45

На временной диаграмме работы прототипа (фиг. 26) иллюстрируется случай попадания н один mar квантования не скольких н ходных с игн алов один а ковой величины. В этом случае во время 50 подачи с и гн ала с пе рн о го выхода блока управления на вход блока 12 элементов И измен яе тся соде ржимое сче тчика 10 управления младшими разрядами ЦАП и при считывании второй вход- 55 ной величины возникает неточность результата преобразования. ПогревФ

1 ность измерения в этом случае -а = е

=-2б =6 т. е. н 2 раза больше, чем

2 1 в предлагаемом устройстве. При считывании следующей величины погревность

1 1 3 .еще более увеличивается: -а =-36 =-6

2 2 2 т.е. точность уменьшается. В предлагаемом устройстве (фиг. 2 8) погрешность преобразования н процессе счи1 тынания ие изменяется. Она ранна -&=

2

Предлагаемое устройство для ввода аналоговой информации разработано для спектрального и корреляционного анализа полей турбулентности.

Ф о р и у л а и з о б р е т е и и я устройство для ннода аналоговой информации, содержащее регистр, цифроаналоговый преобразователь, формирователь сигналов, блок элементон И, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, блок микропрограммного управления, блок компараторон и триггер, информационные входы группы блока компараторов, первый вход блока микропрограммного улравления, выходи первой группы формиронателя сигиалов и первый выход блока микропрограммного управления являются информационными входами устройства, управляющим входом устройства, адресными выходами устройства и управляющим выходом устройства соответственно, второй выход блока микропрограммного управления соединен со стробирующим входом регистра, третий выход — с входом блока элементов И, четвертый выход— с входом установки н " 1" триггера, выход цифроаналогового преобразонателя подключен к информационному входу блока компараторон, выходы которого соединены,с входами формирователя сигналон и первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу блока микропрограммного управления, выходы второй группы формирователя сигналов соединены с входами группы элементов ИЛИ, выходы которого подключены к информационным входам регистра, выходы которого подключены к упранляющум входам блока компараторое и входам первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом блока микропрограммного управления, четвертый вход которого подключен

1293734

17, к выходу триггера, о т л и ч а ю ц ее с я тем, что, с целью повыюения точности устройства, в него введены первый и второй счетчики, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, второй элемент И и второй элемент ИЛИ, выходы первого и второго счетчиков подключены к входам циФроаналогового преобразователя и являются информационными выходами устройства первой и второй группы соответственно, второй выход блока микропрограммного управления соединен с первым установочным входом первого и установочным входом второго счетчиков, четнерый выход— с вторым установочным входом первого счетчика, пятый выход " со счетным входом второго счетчика, выход первого: лемен та ИЛИ подключен к пе рному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и пер"

\ ному входу второго элемента ИЛИ, выход переполнения первого счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого соединен с выходом устанонки и "0н триггера, третий выход блока микропрограммного управления подключен к первому нходу вто" рого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, выход которого подключей к счетному входу первого счетчика.

12937 34

vr с Жьт.@Я дию Раюжма

Р Г 4 О д 9 f8 Ф O @Фина а) Таттпя

Р 8 4 6 8 Ю д) юе Ююиоиюы

4 б д 10 Г Такту ю) Составитель 1 . Г аянов

Техред Л.Олейник Корректор H. Король

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 388/54 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открь1тий

1. t 3035, Москва, >Н-35 „Раувская наб. „д. 4/5. Производственно1полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Прое ктн ая, 4