Многоканальное устройство для регистрации сигналов

 

Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретения - увеличение частотного диапазона регистрируемых процессов и расширение функциональных возможностей устройства путем одновременной реализации режимов преобразования масштаба времени и реального масштаба времени и реального масштаба времени в различных каналах. В устройство, содержащее N измерительных каналов, в каждый из которых входят нормирующее устройство, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, блок синхронизации и цифроаналоговый преобразователь, многоканальное регистрирующее устройство, блок синхронизации запуска, программируемый таймер, счетчик адреса, счетчик циклов, первый и второй коммутаторы, пульт управления и блок управления, введены первый и второй регистры, первый и второй шинные формирователи, первый и второй счетчики каналов, третий дешифратор, третий шинный формирователь, третий и четвертый регистры, блок обработки информации, четвертый дешифратор. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК рц G 01 D 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2i) 4468088/24- tO (22) 20.06.88 (46) 30,04.90. Бюл. ¹- 16 (71) Институт электродинамики

АН УССР и Производственное объединение "Краснодарский ЗИП" (72) В.М. Бабенко, Э.П. Васильев, О.Л. Карасинский, С.Г. Таранов и Д.И. Тульчинский (53) 621.317,7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1439675, кл, G 11 В 9/08, G 01 D 9/00, 1988. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретения — увеличение частотного диапазона регистриИзобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов.

Цель изобретения — увеличение частотного диапазона регистрируемых процессов и расширение функциональных возможностей устройства путем

„„SU„„3560980 А1

2 руемых процессов и расширение функциональных воэможностей устройства путем одновременной реализации режимов преобразования масштаба времени и реального масштаба времени в различных каналах. В устройство, содержащее п измерительных каналов, в каждый из которых входят нормирующее устройство, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, блок синхронизации и цифроаналоговый преобразователь, многоканальное регистрирующее устройство, блок синхронизации запуска, программируемый таймер, счетчик адреса, счетчик циклов, первый и второй коммутаторы, пульт управления и блок управления, введены первый и второй регистры, первый и второй шинные формирователи, первый и второй счетчики каналов, С, третий дешифратор, третий шинный формирователь, третий и четвертый регистры, блок обработки информации, четвертый дешифратор. 1 з.п.ф-лы ©

9 ил.

©1 одновременной реализации режимов преобразования масштаба времени и реального масштаба времени в различных каналах.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — вариант выполнения блока синхронизации; на фиг. 3-6 временные диаграммы; на фиг.7 — блок-схема алгоритма функционирования блока обработки информации; на фиг. 8 и 9 — блок-схемы

1560980

3 подпрограмм цифровой обработки и управления вводом-выводом.

Многоканальное устройство для регистрации сигналов содержит и измерительных каналов (ИКН) 1-1,..., 5

1 Il каждый иэ KQTopblx сОстОит иэ нормирующего устройства (НУ) 2, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3, блока синхронизации (БС) 4, запоминающего устройства (ЗУ) 5, регистров (Рг) 6 и 7, шинных формирователей (ШФ) 8 и 9, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 10 и сглаживающего устройства (СУ) 11. В его состав также входят многоканальное регистрирующее устройство (РУ) 12, блок 13 синхронизации запуска (БСЗ), счетчики 14 и 15 каналов, коммутаторы 16 и 17, дешифраторы (Дш) 18 — 21, счетчик 22 адреса (СчА), счетчик 23 циклов (СчЦ), ШФ 24, программируемый таймер (ПТ) 25, пульт 26 управления (ПУ), регистры 27 и 28, блок 29 обработки информации (БОИ) и блок 30 управления (БУ).

Блок 29 содержит микропроцессорный блок (МПБ) 31, ЗУ 32 и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 33, которые соединены между собой через шину данных (ШД МП) и шину адреса (ША Мп)., На фиг. 1 в шину адреса условно включены также сигналы чтения и записи.

Блок 30 управления включает во- 35 семь триггеров (Тг) 34 — 41, элементы И 42 и 43 и элемент ИЛИ 44.

Блок 4 синхронизации (фиг.2) включает в себя элементы И 45 — 57, элементы ИЛИ 58 — 56 и элемен- 40 ты И-НЕ 67 — 70, причем элементы 67 и 70 с открытым коллектором, а также инверторы 71 — 73 и одновибратор 74. БС 4 может также включать элемент 75 задержки, Элементы 6 1, 62, 68 — 70, 72 и 73 образуют схемку

76 арбитра шин.

В каждом измерительном канале входная шина через НУ 2 свяэ.ана с аналоговым входом АЦП 3, шина данных АЦП 3, ЗУ 5 и ШФ 8 и 9 объединены в локальную шину данных, которая через ШФ 8 может быть связана с общей для всех ИКН 1 — 1,...1-п шинОЙ ДЯнных кЯнЯлов (ШД KH))a реэ ШФ 9 — с шиной данных микропроцессорного блока 31 (ШД МП) . Входы записи (ЗпЗУ) и выбора (ВбЗУ) ЗУ 5, входы запуска (пуск АЦП) и разрешения выдачи информации (ВбАЦП) АЦП 3, входы управления направлением передачи данных ШФ 8 (ШДКН АЦГГ, ЗУ ШДКН) и ШФ 9 (ЩГГ МП ЗУ, АЦП), вход синхронизации занесения информации в регистр 7 (ЗпРгА) соединены, соответственно, с первым — восьмым выходами

БС 4, Девятые двунаправленные выходы всех БС 4, которые образуют шину готовности данных (ГтД), объединены между собой. Десятые выходы всех

БС 4 также объединены между собой и подключены к входу готовности (Гт)

МПБ 3 1. Регистр 6, выходные сигналы которого определяют режим работы

ИКН: ввод параллельный (ВВПР), ввод последовательный (ВВПС) или работу в реальном масштабе времени (РМВ),подключен к первому, второму и третьему входам БС 4, а регистр 7 — к адрес-ной шине ЗУ 5. Выход ЦАП 10 через

СУ 11, выход которого является аналоговым выходом сооветствующего ИКН подключен к соответствующему входу РУ 12 °

Выход Т1 первого хяняла 41Т .25 под-. ключен к первому входу коммутатора

16 и к счетному входу счетчика 14.

Информационный выход счетчика 14 связан с вторым входом коммутатора 16, а через дешифратор 18 — с первыми входами запуска (Вбр1) БС 4 в каждом

ИКН, причем выход старшего разряда счетчика 14 соединен также с первым, входом синхронизации, БУ 30 — с входами синхронизации триггеров 34 и 35.

Выход Т2 второго канала ПТ 25 подключен к входу разрешения прерывания (Пр) МПБ 31, третьему входу коммутатора 16 и счетному входу счетчика 15.

Информационный выход счетчика 15 связан с первым входом ШФ 24, четвертым входом коммутатора 16, а через дешифратор 19 — с вторыми входами запуска (Вбр2) БС 4 в каждом ИКН, причем выход старшего разряда счетчика 15 соединен также с вторым входом синхронизации, БУ 30 — с входом синхронизации триггера 36. !

Первый выход коммутатора 16 соединен с счетным входом счетчика 22, входы установки которого подключены к информационному выходу регистра

27. Второй выход коммутатора 16 подключен к адресному входу коммутатора

17, шина данных которого соединена с информационным выходом регистра 28, причем выход старшего разряда второго

1560980 коммутатора 16 присоединен также к счетному входу счетчика 23, а выход коммутатора 17 — к входу разрешения счета (Р) счетчика 22.

Выходы младших разрядов счетчика адреса 22 через дешифратор 20 связаны с третьими входами запуска (Вбр 3) БС 4 в каждом ИКН, а выходы старших разрядов счетчика 22 соединены во всех ИКН через регистры 7 с шинами адреса ЗУ 5 °

Вход запуска через БСЗ 13 соеди-. нен с первым входом БУ 30 (с вторым входом установки триггера 37), второй вход БУ 30 (вход установки триггера

40) подключен к выходу переполнения (П) счетчика 22, а третий вход

БУ 30 (вход установки триггера 41) к выходу переполнения счетчика 23.

Первый выход БУ 30 (выход элемента ИЛИ 44) подключен к входу разрешения счета счетчика 23, а второй, третий и четвертый выходы БУ 30 (выходы триггеров 34 — 36 соответственно) подключены к второму, третьему и четвертому входам ШФ 24, при этом третий и четвертый выходы БУ 30 соединены также с входами управления коммутатора 16, а третий выход БУ 30 (выход триггера 35) подключен в каждом ИКН еще и к четвертому входу (ВВ)

БС 4.

Шина данных БОИ 29 (ШД МП) в каждом ИКН, кроме ШФ 9, подключена к информационным входам регистров 6, ЦАП 10, ШД MII подключена также к входам установки счетчика 23, информационным входам, регистров 27 и 28 к выходам ШФ 24 и шинам данных ПУ 26 и ПТ 25. Шина адреса БОИ 29 соединена с входом дешифратора 21, соответствующие выходы которого подключены в каждом ИКН к пятому и шестому входам (Чт ЗУ, Чт АЦП) БС 4, входам управления регистров 6 и ЦАП 10, а также к входам управления ПТ 25, ПУ 26, ШФ 24, счетчиков 22, 23, регистров

27, 28 и БУ 30 (входы Уст ТгФ, Уст.ТгВВ, Уст. ТгВВ1 — входы установки триггеров 37 — 39, вход НУвходы сброса триггеров 37 — 41) °

В БУ 30 второй и третий входы сброса триггера 40 объединены с входами установки (Уст,ТгВВ, Уст.ТгВБ1В) триггеров 38 и 39, а выходь1 триггеров 40 и 41 через элемент И 43 связан с вторыми входами сброса триггера в 38 и 39. Прямые и инверсные

25 выходы триггеров 37 и 38 подключены к Д-входам и к входам сброса триггеров 34 — 36. Выходы триггеров 34 и

35 через элемент И 42 соединены с первым входом элемента ИЛИ 44, второй вход которого подключен к выходу триггера 36, Выходные сигналы БС 4 (фиг.2) описываются следующими логическими функциями, по которым его легко формально синтезировать:

ЗпЗУ = ГтАЦП.ВВПР + ГтД.ВбрЗ,Гт 1;

ВбрЗУ = ЗпЗУ + ЧтЗУ.ВбрЗ.Гг2, 15 Пуск АЦП = Вбр1.(ВВПС+ВВПР),ВВ +

+ Вбр2,PMB

Вбр АЦП =. ВВПР.ВВ + ГтД.Вбр 1.Гт1 +

+ ЧтАЦП.Гт2, (1QKH+ АЦП) = ГтД,Вбр1.Гт1; (ЗУ -ШДКН) = ГтД.Вбр1.Вбр3, (ШДМП - ЗУ, АЦП) = ЧтЗУ.ВбрЗ.Гт2 +

+ ЧтАЦП.Гт2;

ЗпРгА = Вбр1 + ВВПР + ВВ;

ГтД (вых) = ГтАЦП.ВВПС, ГтМПБ = (ЧтЗУ.Вбр3 + ЧтАЦП).Гт2, Сигналы S u R на выходах элементов ИЛИ 6 1 и 62 описываются следующими логическими функциями:

S = ГтД.Вбр1 + ГтД.ВБр3;

30 R = ЧтЗУ,Вбр3 + ЧтАЦП.

Сигнал готовности АЦП (ГтАЦП) может быть получен на выходе АЦП 3, если в качестве АЦП 3 используется микросхема, имеющая такой сигнал (например, К 1108 ПВ 1), либо получен путем задержки сигнала "Пуск АЦП" в элементе 75 на время t, равное длительности цикла преобразования входного напряжения АЦП 3 в код. Сигнал

40 ГтД (вых.) формируется в БС 4 на выходе элемента И 67 и выдается низ-... ким уровнем на общую для всех ИКН шину ГтД, но при формировании сигналов "ШДКН АЦП, ВбрАЦП

45 ЗУ ШДКН, используются сигнал на шине ГтД, который может быть получен как в этом же БС 4, так и в другом ИКН.

Общее число ИКН равно восьми (п=8) .

После включения устройства формируется сигнал сброса МПБ 31, который устанавливает его в начальные состояния (фиг.7а). Затем в момент вре55 мени t (фиг.6) программа, заложенная в БОИ 29, формирует сигнал начальной установки (НУ), который сбрасывает все триггеры 34 — 4 1 БУ 30 (триггеры 34 — 36 сбрасываются "1"

1560980

25 на инверсных выходах триггеров 37

39) . Этот сигнал образуется на выходе дешифратора 21 путем обращения

МПБ 31 к некоторой фиктивной ячейке.

В дальнейшем устанавливаются нулевые

5 выходные напряжения на выходах всех

ЦАП 10-1,..., 10-8, для чего на

ЩДМП выставляется код нуля, а на

ША1.1П последовательно во времени коды адресов ЦАП 10-1,„.„,10-8, Код на

ШАМИ дешифратором 21 преобразуется в сигнал занесения или считывания ,информации в конкретный блок (ре1 гистры 6, ЦАП 10, БС 4, счетчики

22 и 23, регистры 27 и 28, ШФ 24, ПТ 25, ПУ 26 и в сигналы управления БУ 30) „

Затем МПБ 31 считывает с ПУ 31 код Т1 пропорциональный шагу дис- Z0 кретизации Т >1 входных сигналов (T> —" 8 T,) и заносит его в соответствующую ячейку ЗУ 32. Далее параметр i принимает значение " 1", а в ячейки F<, Е< заносится "О" (фиг.7а) ° Параметр i соответствует номеру обрабатываемого канала, F; соответствует числу ИКН, включенных в режиме преобразования масштаба времени (PIINB), à F — позициям ка- 30 налов в РПМВ, т.е. единица в i-м разряде Е< указывает, что i-й канал в РПМВ, а ноль — что канал отключен или работает в реальном мас-. штабе времени.

После этого выполняется и (п=8) циклов установки режимов ИКН в соот1 ветствии с состоянием соответствующих переключателей режимов каналов на ПУ 26 (фиг. 7а). Сначала с ПУ

26 считывается код R; соответствуюц1ий режиму работы ИКН 1-i. Если

К . = О, то ИКН1-1-i отключен, т,е.

1 сигнал U на его входе не регистрируется. В этом случае, в регистр 45

6-i заносится двоичный код 000 (в регистрах 6 только 3 разряда, сигналы этих разрядов определяют режим работы ИКН), Содержимое ячейки F сдвигается на один разряд вправо (операция Р g = Р

Если R = 1, то ИКН работает в

РПМВ. В этом случае сравниваются код Т, и код t соответствующий длительности преобразования сигнала в код в AIIII 3. Если Т, >r t„, то устройство может работать в режиме последовательного ввода информации (ВВПС), который позволяет перераспределять общий объем всех ЗУ 5 между ИКН, В этом случае, в регистр

6-i заносится код 100, В противном случае, т.е. когда Т, < „ устройство работает в режиме параллельного ввода информации (ВВ ПР), при котором каждое ЗУ 5 используется только для накопления информации в своем ИКН.

В регистр 6-i заносится код 010.

Далее при любых соотношениях Т и

t„ F увеличивается на единицу, а содержимое ячейки F сдвигается на один разряд вправо, причем в старший разряд заносится единица (операция Fg = 128 + g/2), тем самым создаются условия, при которых в некоторых разрядах ячейки

F имеются единицы, если соответствующие им ИКН установлены в РПМВ.

Если R - = 2, то ИКН работает в реальном масштабе времени. В этом случае, в регистр 6-i заносится код

001, а содержимое ячейки F сдвига2 ется на один разряд вправо, После завершения установки режимов всех ИКН осуществляется программирование первого и второго каналов

ПТ 25 как генераторов импульсов. В первый и второй канал заносятся коды

Т1 и Т2 соответственно, Код Т2, пропорциональный шагу дискретизации Tgg сигналов в реальном масштабе времени или при выводе информации (Т А =

= 8 Т ), определяется быстродействием йспользуемого РУ 12. Если в качестве РУ 12 используется быстродействующий самопишущий прибор с частотным диапазоном 50-100 Гц, то Тд = — 2-4.мс, КодТ2 может храниться в

ПЗУ 33 или считываться с ПУ 26 так же, как код Ti. с ПУ 26 можно задавать различные параметры, связанные с кодами периодов выходных импульсов ПТ 25 Т1, Т2 — шаг дискретизации сигналов Т> частоту дискретизации

f, частотный диапазон f рем,акс гистрируемых сигналов и т,п. В любом случае БОИ 29 преобразуют этот код в Ti или Т2 (Т = Т /8 = 1/8f 1

1/40 fö,„ ) . Для простоты на фиг.7а показан простейший случай задания

T ) °

Далее (фиг.7б) анализируется содержимое ячейки F,, Если F, 7 О, то имеется, по крайней мере, один ИКН, работающий в РПМВ. В этом случае анализируется соотношение между Т1 и

t „ и, если Т1 v< t, то устройство и

l 560980

9 может работать в режиме последовательного ввода (ВВПС), параметры РЗ, F4 принимают значения Р1, Р2, которые были определены ранее (фиг.7а), Если Т1 (t„ то независимо от числа

ИКН работающих в РПМВ, FÇ принимает значение 8, а в ячейку F4 заносится двоичный код 1111 1111. Код F4 переписывается в регистр 28, после чего с ПУ 26 считывается код N к количества выборок, который используется для вычисления параметров Р = И„

Рб = F5> РЗ. Величина Рб сравнивается с общим объемом У „ всех ЗУ 5, и если Рб ) У „, то Р5 и Рб принудительно устанавливаются максимально возможными при данном количестве

E3,включенных в РПМВ каналов и объеме ЗУ: 15 = (У „ /РЗ), Рб = Р5кРЗ, а на ПУ 26 выводится сигнал 0 И„ указывающий оператору, что при данном числе каналов, включенных в

РПМВ, или данном шаге дискретизации (когда осуществляется параллельный ввод) заданное на ПУ 26 количество выборок N в регистрируемых сигналах не может быть реализовано. В регистр 27 заносится уменьшенный на

1 код F5.

После этого с ПУ 26 считывается код N д предварительной фиксации, который соответствует процентному отношению числа выборок, фиксируемых в интервале времени, предшествующем моменту запуска к общему количеству выборок N<<. Код N используется для вычисления величины F7

100 - Ы,+

- Р5. Наконец, с ПУ 23 считывается код.К, который заносится в соответствующую ячейку ЗУ 32 и определяет режим запуска (Рз = 0 соответствует ручному запуску, R > = 1 автоматическому непрерывному, а R =

= 2 — автоматическому однократному).

Управление режимом БСЗ 13 в зависимости от закона изменения сигнала (возрастание, убывание, уровень, и т.д.) может осуществляться либо соответствующими переключателями, либо программированием режимов БСЗ 13 (эти цепи не показаны, так как для достижения поставленной цели структура БСЗ 13 существенной роли не играет. После этого, параметр FB принимает значение, равное нулю (режим ввода-вывода не установлен), На этом этап предварительной установки узлов устройства заканчивается и разрешается обработка прерываний. Если же в результате анализа содержимого ячейки F1 выясняется, что

F1 = О, т.е. ни один и ИКН не работает в РПМВ, то вместо вычисления величин FÇ вЂ” Fá сразу разрешается обработка прерываний. Выполняется останов МПБ 31, и он переходит в режим ожидания прерывания (фиг.5б).

В дальнейшем после прихода каждого импульса Т2 с выхода ПТ 25 на

15 вход прерывания (Пр) МПБ 31 БОИ 29 циклически выполняет подпрограммны цифровой обработки и управления вводом-выводом.

Рассмотрим работу ИКН в различных

20 режимах.

Когда t ) Т1, то ТКН, включенные в PIIMB работают в режиме параллельного ввода (ВВПР), который иллюстрируется диаграммами на фиг.3 °

Выходные состояния счетчика 14 преобразуются в сигналы Вбр1-i npu помощи дешифратора 18. В i-м ИКН сигнал Вбр1-i запускает БС 4, на выходе которого формируются сигналы

ЗпРгЛ и "Пуск АЦП", совпадающие во времени с сигналом Вбр1 (фиг.3), эти сигналы показаны одной временной диаграммой) . При этом в регистре 7 фиксируется выходной код старших разрядов (без первых трех младших разрядов) счетчика 22. Через время

Х„., когда появляется сигнал ГтЛЦП, выходной код AIQI 3 заносится в ячейку ЗУ 5, адрес которой определяется

4, выходным кодом регистра 7. В режиме

ВВПР сигналы ГтАЦП, ЗпЗУ и ВбрЗУ совпадают во времени (фиг.3), сигнал

ВбрАЦП принимает значение "1", а сигналы ЫДКН АЦП, ШДМП - ЗУ, АЦП—

"0". Благодаря схватыванию на лету

45 в регистре 7 выходного кода счетчика

29, ИКН 1-1,..., 1-п могут выполнять преобразование сигнала в код и занесение их в ЗУ 5 параллельно во времени, причем моменты фиксации

50 мгновенных значений сигналов сдвинуты относительно друг друга. Впоследствии это позволяет выводить сигналы на входы РУ 12 беэ взаимных фазовых искажейий, т,е. сохраняются временные соотношения между мгновенными значениями сигналов в различных каналах. !

Если t Т1, то ИКН, включенные в

РПМВ, работают в режиме последова1560980 тельного ввода (ВВПС), который иллюстрируется временными диаграммами на фиг.4, В этом случае сигнал

Вбр 1-i передним фронтом запускает в ИКН 1-i АЦП 3 (временные диаграммы сигналов Вбр1 и "Пуск АЦП" совпадают, фиг.4) и через время t„ ôîð, мируется сигнал ГтАЦП, который в

БС 4 запускает одновибратор 74, выходной сигнал которого имеет длитель-! ность, примерно в два раза большую, чем длительность цикла записи-чтения в ЗУ 5. Выходной сигнал одновибратора 74 проходит через элемент И-НЕ 67 и выдается низким уровнем на шину

ГтД. Одновременно формируются сиг| налы ВбрАЦП, ШДКН АЦП и выходной код АЦП 3 через ШФ 8 поступает на

ШДКН (фиг.4а). Если в этом же интервале времени сигнал Вбр3-j который формируется дешифратором 20 из

1 выходного состояния трех младших разрядов счетчика 22, поступает на другой ИКН 1-j (i 7- j) то выходной код из АЦП 3-i через ШФ 8-i, ШДКН, ШФ 8-j поступает в ЗУ 5-j в ИКН 1-. j (на фиг.4а показаны временные диаграммы ИКН 1-i когда выходной код

АЦП 3-i пе цается из ИКН 1-i в

ИКН 1-j, а на фиг,4б — временные диаграммы HKH 1-i когда в него по

НЩКН поступает выходной код из АЦП

3-j какого-то другого ИКН 1-j).Åñëè

1 сигналы Вбр1-i и Вбр3-i перекрывают-! ся, т„е, одновременно приходят в

ИКН 1-i, то выходнои код АЦП 3-i заносится в ЗУ 5-i непосредственно (фиг.4в)., Если ИКН работает в режиме реального масштаба времени (РМВ) то заг пуск АЦП осуществляется от сигнала

Вбр2, а его выходной код по сигналу ЧтАЦП через ШФ 9 и ШДМП поступает. в БОИ 29 для дальнейшей обработки.

Следует отметить, что если часть каналов работает в режиме РМВ, а часть — в РПМВ, причем осуществляет-. ся последовательный ввод (ВВПС), то возможна конфликтная ситуаци з локальной шине данных ИКН, связывающей между собой АЦП 3, ЗУ 5, и ШФ 8,9, так как эта шина данных может одновременно потребоваться для передачи выходного кода АЦП 3 †в БОИ 29 и для занесения выходного коца АЦП 3-j из другого HKH 1-j в ЗУ 5-i, Для предотвращения нежелательных последствий наложения данных из двух разных источников на одну шину в БС 4 используется схема 76 арбитра шин (фиг.2), принцип действия которой основан на следующем. На выходе S, элемента ИЛИ 6 1 имеется сигнал " 1" в том случае, если локальная шина данных нужна для передачи кода из одного

ИКН в другой ИКН,что необходимо в связи с тем, что в режиме ВВПС все

ЗУ 5-1,...,5-п образуют одно общее

ЗУ, объем которого равномерно распределен только между каналами в

РПМВ. Сигнал на выходе S совпадает с моментом появления сигнала ГтД (фиг.5) ° На выходе R элемента ИЛИ 62 имеется "1" только в том случае, если локальная шина данных нужна для передачи кода из АЦП 3 или ЗУ 5 в БОИ 29.

20 Когда локальная шина данных не задействована, то сигналы S u R принимают значение "О", следовательно, на выходах (? и 0 бистабильной ячейки на элементах И-НЕ 68 и 69 имеются

25 "1", сигналы Гт1, Гт2, которые стробируют подключения АЦП 3, ЗУ 5 ШФ

8 и 9 к локальной шине данных имеют низкий уровень, а сигнал ГтМПБ на выходе элемента И-НЕ 70 — высокий уровень (фиг,5) . Если сигналы ГтД (обмен информацией между ИКН) и сигнал обращения БОИ к ИКН (например, ЧтАЦП) не перекрываются, то в моменr появления сигнала ГтД (S: = 1, R: = О) на выходе "ГТ1" имеется " 1" и в момент появления сигнала ЧтАЦП (S: =О, К: = 1) на выходе "Гт2" также "1" (фиг.5а,б).

Если же эти сигналы перекрываются, например, сигнал ГтД появился раньше (фиг.5в), то сначала формируется сигнал Гт1. Затем, когда пришел

ЧтАЦП, цикл обмена данными между ИКН не прекращается, а на выходе элемента 70 устанавливается низкий уровень сигнала ГтМПБ, который приостанавливает работу МПБ 31. После окончания обмена данными между ИКН (сигнал ГтД стал равным 0 ), появляется сигнал на выходе Гт2, сигнал, ГтМПБ принимает значение "1" и совершается передача кода из АЦП 3 в БОИ 29.

Если.же раньше пришел сигнал ЧтАЦП, то сначала передается код из АЦП 3

55 в БОИ 29, а затем завершается обмен данными между ИКН (для того, чтобы последняя операция совершалась правильно, необходимо, чтобы длительность сигнала "ГтД" была примерно в

13

14 два раза больше длительности цикла обращения к ЗУ, тогда длительность сигнала ГТ1 при любом соотношении между моментами появления сигналов

ГтД и ЧтАЦП не меньше длительности сигнала "ГТ2", фиг.5r) .

В режиме вывода информации по сигналу ЧтЗУ код из выбранного сигналом Вбр 3-i ЗУ 5-i через ШФ 9, ШДМП передается в БОИ 29. Те каналы, которые были установлены в режим

РМВ, продолжают оставаться в этом режиме и передают в БОИ 29 выходные коды АЦП 3. Конфликтных ситуаций в режиме вывода информаций шине данных ИКН нет, так как весь обмен информацией осуществляется под управлением БОИ 29.

Рассмотрим теперь работу устройства в целом;

После завершения предварительной установки узлов устройства разрешается обработка прерываний (выходных импульсов Т2 второго канала ПТ 25, и выполняется останов МПБ 3 1, фиг. 7б).

После прихода очередного импульса

Т2 выполняется подпрограмма цифровой обработки (фиг.8) и управление вводом-выводом (фиг.9), после чего опять выполняется останов МПБ 31 и

45

50 он переходит к ожиданию следующего прерывания.

Подпрограмма цифровой обработки начинается со считывания ШФ 24. Код на входах ШФ 24 (состояние счетчика 35

15 и триггеров 34 — 36) заносится в ячейку F9 ЗУ 32, В коде F9 выделяются младшие разряды, которые указыва- ют номер обрабатываемого канала, (Р9Л000111) +1, i = 1,...,8 и код 40 и 10 = Е9Л111000, указывающий состояние триггеров 34 — 36 (знак "h" поразрядная конъюнкция), Затем анализируется содержимое ячейки R. (режим ИКН) .

Если ИКН 1-i отключен (R;=0), то величина Y. принимает значение рав1

У ное нулю и переписывается в ПАП

10-i.

Если ИКН 1-i работает в режиме преобразования масштаба времени (РПМВ), то анализируется состояние триггера 36 путем анализа соответствующего разряда ячейки F10. Если этот триггер в состоянии "0", то 55 устройство находится в режиме ввода или останова в этом случае Y. прини-! мает значение, равное нулю и переписывается в ЦАП 10-i (на i-й вход РУ

12 подается нулевой сигнал) . Если триггер 36 в состоянии " 1", то устройство находится в режиме вывода информации. В этом случае формируется сигнал ЧтЗУ, и из ячейки ЗУ 5, адрес которой и номер канала, в котором находится это ЗУ 5, определяется выходным кодом счетчика 22, заносится код в ячейку Х ЗУ 32 в БОИ 29.

Далее, содержимое ячейки Х; обрабатывается в БОИ 29. В простейшем случае— только регистрация входных сигналов — процедура Х, = f(Х .) сводится к перезаписи содержимого ячейки Х.

1 в ячейку У; а затем в ЦАП 10-i.

Если ИКН 1- работает в режиме

РМВ, то формируется сигнал ЧтАЦП-i и в ячейку Х. ЗУ 32 заносится выt ходной код из АЦП З-i, который подвергается такой же обработке, как и код из ЗУ 5. Содержимое ячейки Х., I как и в ранее рассмотренных случаях, переписывается в ЦАП 10-i. Выходной сигнал ЦАП 10-i который имеет ступенчатую форму, сглаживается в устройстве 11-i и поступает Hà i-й вход РУ 12. В качестве сглаживающих устройств 11-i могут быть использованы фильтры нижних частот, например аналоговые интерполяторы. !

Далее БОИ 29 переходит к выполнению подпрограммы управления, вводомвыводом (фиг,9), В начале анализи руется состояние ячейки F1 (количество каналов в РПМВ) и, если ее содержимое равно нулю (все каналы отключены или работают в режиме PMB), то подпрограмма заканчивается. Затем анализируется состояние триггеров 34 — 36 путем анализа содержимого ячейки F10. Если триггер 35 или

36 установлен в "1", т.е. устройство работает в режиме ввода, то ячейка F8 устанавливается в нуль (или подтверждается ее нулевое состояние), и эта подпрограмма также заканчивается, Если все триггеры 34 — 36 находятся в состоянии "0", т.е. устройство находится в состоянии останова (нет ни ввода, ни вывода и содержимое ячейки F8 равно нулю), то производится настройка устройства на режим ввода„ Для этого анализируется содержимое ячейки R (режим за3 пуска) °

Если режим запуска ручной (R > = О) или автоматический однократный (К> = 2), то с ПУ 26 считывается

0980 16

35

15 156 состояние кнопки "Ввод" „Если она не нажата, то выполнение этой подпро1 граммы заканчивается. В противном случае формируется сигнал НУ и установки счетчика 22 (момент времени на фиг.б), при этом в счетчик 22 заносится из регистра 27 код (F6-1), который был ранее занесен в него из

БОИ 29 (фиг.7б). Если же режим запуска автоматический (Кэ = 1), то состояние кнопки "Ввод" не анализируется, а сразу происходит формирование сигналов НУ и УстСч22. После этого параметр F11 принимает значение, равное нулю, и опять анализируется содержимое ячейки Рз. Если ввод ручной (R = О), то в счетчик

23 заносится из БОИ 29 код (F 5-1)— количества обрабатываемых- выборок в каждом канале и формируются сигналы

УстТгФ и УстТгВВ, которые устанавливают триггеры 37 и 38 в " 1",, Если же ввод автоматический непрерывный или однократный (R3 = 1,2), то в счетчик 23 из БОИ 29 заносится код (F7-1) (момент времени г. на фиг.б), равный количеству выборок, фиксируемых после момента запуска, и устанавливается триггер 38 (момент времени на фиг.б),. После этого ячейка FB устанавливается в единицу (режим ввода установлен), После установки триггера 38 триггер 35 устанавливается в "1" по переднему фронту сигнала на выходе старшего разряда счетчика .14 (момент времени t на фиг.б) . Выходной сигнал этого триггера используется как сигнал ВВ в БС 4, одновременно этот сигнал подключает через коммутатор 16 импульсы Т1 к счетному входу счетчика 22 и выход счетчика

14 к адресным входам коммутатора 17 (фиг,б) . Так как на вход данных коммутатора 17 поступает выходной код регистра 28, в который ранее из БОИ был занесен код F4, "1" в i-м разряде которого указывает, что ИКН 1-i работает в режиме ПМВ (если ввод последовательный), то на вход разрешения счета (РСч22) счетчика 22 поступает сигнал "1" только в том случае, если выходной код счетчика 14 соответствует номеру ИКН в РПМВ. Поэтому выходной код счетчика 22 изменяется только после обработки очередной выборки из канала в РПМВ.

Если частота дискретизации входных сигналов достаточно большая

50 (T1 < t ), то ввод может осуществляться только в режиме ВВПР, когда код из АЦП 3-i заносится только в ЗУ 5-i в том же канале. В этом случае в регистр 28 заносится код 1111 1111 и устройство работает как бы со всеми каналами в РПМВ. Однако только в некоторых из них на выходах регистров

6 есть сигнал ВВПР, поэтому только эти каналы регистрируют сигналы в

РПМВ.

После заполнения ЗУ 5-i новой информацией, когда счетчик 22 выдал все адреса от (Рб-1) до нуля, сигнал на выходе переполнения счетчика 22 устанавливает триггер 4 1 в состояние

"1" (момент времени t, на фиг.б). Это необходимо для исключения возможности окончания ввода информации до момента заполнения ЗУ 5-i.

Пусть в момент времени t произо5 шел запуск устройства внешним сигналом U — сигнал на выходе БСЗ 13 установит в " 1" триггер 37 (момент времени t на фиг.б) . Следующий за этим моментом времени передний фронт сигнала на выходе старшего разряда счетчика 14 устанавливает триггер

34 в " 1" (момент времени t на фиг.б), открывая элемент И 42, и на входе разрешения счета счетчика 21 появляется "1". Счетчик 23 начинает подсчет количества выборок, регистрируемых после момента запуска. Сигнал на выходе переполнения счетчика

23 устанавливает в " 1" триггер 40 и, если к этому моменту времени триггер 41 находится в состоянии "1"„то сигнал на выходе элемента И 43 сбрасывает триггеры 38 и 39 (момент времени tS на фиг,б) . После этого устройство переходит в режим останова, но триггер 34 остается в состоянии

"1"., которое свидетельствует о том, что информация зафиксирована. !

В начале выполнения следующего цикла подпрограммы управления вводом-выводом, в результате анализа содержимого ячейки F10 установлено, что триггеры 35 и 36 сброшены, триггер 34 находится в состоянии "1" (т.е. ввод информации уже произошел и закончился), и содержимое ячейки F8 равно нулю, Поэтому производится настройка устройства на режим ввода. Для этого проверяется содержимое ячейки F11 и, так как оно равно нулю. т.е. не было проведено ни

17

18 одного цикла вывода после занесения информации в ЗУ 5, то в счетчик

23 заносится из БОИ 29 код F 5-1 количество зарегистрированных выборок в каждом канале (момент времени t на

5 фиг.б), формируется сигнал УстТгВЫВ, который сбрасывает триггер .40 и устанавливает в "1" триггер 39 (момент времени t „ на фиг.б). После этого„ ячейки F 8 и F 11 устанавливаются в единицу (режим вывода установлен и обеспечен, по крайней мере, один цикл вывода) .

После установки триггера 38 триггер 36 устанавливается в "1" по переднему фронту сигнала на выходе старшего разряда счетчика 15 (момент времени t«). Сигнал на выходе триггера 36 подключает через коммутатор 20

16 импульсы Т2 к счетному входу счетчика 22 и выходы счетчика 15 к адресным входам коммутатора 16. Одновременно этот сигнал через элемент ИЛИ 44 поступает на вход разре- 25 шения счета счетчика 23, счетчик 23 начинает подсчет количества выводимых выборок (фиг,á) . В режиме вывода счетчик 22 работает аналогично тому, как он работал в режиме ввода.

После того, как все выборки из

ЗУ 5 выведены, сигнал на выходе переполнения счетчика 23 устанавливает в " 1" триггер 40, что приводит к сбросу триггеров 38, 39, 35 и 36 (момент времени t на фиг,б). На

35 этом цикл вывода заканчивается и устройство переходит в режим останова, но триггер 34 .продолжает оставаться B состоянии 1 °

В следующем цикле выполнения под- программы управления вводом-выводом проверяется содержимое ячейки F11 и, так как оно равно "1" (бып проведен, по крайней мере, один цикл вывода), то анализируется содержимое

45 ячейки Rg (режим запуска). Если устройство работает в режиме автоматического непрерывного запуска (Ry=1), то производится настройка устройст50 ва на режим ввод (для чего управление в подпрограмме передается блоку, в котором формируется сигнал НУ (фиг.9). Если устройство работает в режиме ручного или автоматического однократного запуска (R3 = 1,2), то с ПУ 26 считывается состояние кнопки

"Вывод" и, если она нажата, производится повторная настройка устройства на режим вывода. Если кнопка "Вы-: вод" не нажата, то с ПУ 26 считывается состояние кнопки "Ввод" и, если она не нажата, то устройство остается в состоянии останова, в противном случае, т.е. если кнопка

"Ввод" нажата, производится настройка устройства на режим ввода.

При необходимости изменить режимы работы каналов, шаг дискретизации входных каналов или количество регистрируемых выборок надо устав. вить новые значения этих параметров на

ПУ 26 и нажать кнопку "Сброс". В этом случае, происходит сброс ИПБ 31 в начальное состояние и начинает выполняться программа предварительной установки узлов устройства (фиг.7).

Таким образом, устройство позво-. ляет увеличить частотный диапазон регистрируемых процессов, так как оно позволяет регистрировать сигналы одновременно во всех каналах с минимально возможным при данной используемой элементной базе шагом дискретизации 1, мин дцд + з . С другои стороны расширяются функциональные возможности устройства, т.к. в нем имеется возможность работы части каналов в реальном масштабе времени, а части каналов в режиме преобразования масштаба времени.

Формула и з обретения

1. Многоканальное устройство для регистрации сигналов, содержащее и измерительных каналов, в каждый из которых входят нормирующее устройство, вход которого соединен с соответствующей шиной, аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого связан с шиной данных запоминающего устройства, и цифроаналоговый преобразователь с подключенным к его выходу сглаживающим устройством, регистратор, подключенный к аналоговым выходам измерительных каналов, которыми являются выходы сглаживающих устройств, блок синхронизации запуска, счетчик адреса, счетчик циклов, первый и второй коммутаторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона регистрируемых процессов и расширения функциональных возможностей, в него введены программируемый таймер, пульт угс0980

19 156 равления, четыре дешифратора и четыре регистра, первый и второй счетчики, блок управления, три шинных формирователя, а в каждый измерительный каНал дополнительно введены блок синХронизации, первый и второй регистры, 1тервый и второй шинные формирователи, причем в каждом измерительном канале выход нормирующего устройства связан входом аналого-цифрового преобразователя, выходы первого регистра

goåäèíåíû с первым, вторым и третьим

Ьходами блока синхронизации, а выходы второго регистра — с адресной шиНой запоминающего устройства, шина данных которого связана с первыми шийами данных первого и второго шинных формирователей, входы записи и выбоа запоминающего устройства подлючены к первому-и второму выходам лока синхронизации, третий и четертый выходы которого соединены, оответственно с входом запуска и входом разрешения выдачи информации аналого-цифрового преобразователя, ходы управления первого шинного ормирователя подключены к пятому шестому выходам блока синхронизаи, входы управления второго шинноо формирователя и второго регистра

- соединены соответственно с седьмым восьмым выходами блока синхронизаии, информационные выходы первого второго счетчиков через первый и ,второй дешифраторы соответственно, ñâÿýàíû в каждом измерительном канаice с первым и вторым входом запуска, блока синхронизации, третий дешифратор, подключенный к выходам млад ших разрядов счетчика адреса, старшие разряды которого. подключены в каждом измерительном канале к информационному входу второго регистра третий шинный формирователь, третий и четвертый регистры, блок обработки информации и подключенный к его адресной шине четвертый дешифратор, первый выход программируемого таймера подключен к первому входу первого коммутатора и счетному входу первого счетчика каналов, информационный выход которого связан с вторым входом первого коммутатора, причем выход старшего разряда первого счетчика каналов соединен также с первым входом синхронизации блока управления, второй выход программируемого таймера подключен к входу разрешения прерывания блока информации, третьему

55 входу первого коммутатора и счетному входу второго счетчика каналов, информационный выход которого связан с четвертым входом первого кою утатора и первым входом третьего шинного формирователя, причем выход старшего разряда этого счетчика соединен также с вторым входом синхронизации блока управления, первый выход первого коммутатора соединен с счетным входом счетчика адреса, выходы установки которого подключены к информационному входу третьего регистра, второй выход первого коммутатора подключен к адресному входу второго коммутатора, шина данных которого соединена с информационным выходом регистра четвертого, причем выход старшего разряда второго выхода первого коммутатора присоединен также к счетному входу счетчика циклов, а выход второго коммутатора — к входу разрешения счета счетчика адреса, первый, второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходом блока синхронизации и выходами переполнения счетчика адреса и счетчика циклов, вход разрешения счета которого подключен к первому выходу блока управления, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены к второму, третьему и четвертому входам третьего шинного формирователя, третий и четвертый выходы блока управления соедине1ны также с входами управления первого коммутатора, а третий выход блока управления подключен в каждом измерительном канале еще и к четвертому входу блока синхронизации, третий вхо1, запуска которого подключен к соответствующему выходу третьего дешифратора, кроме того, девятые и десятые выходы блока синхронизации соединены между собой, вторые шины данных первых и вторых шинных формирователей соединены между собой, десятые выходы блоков синхронизации подключены к входу готовности блока обработки информации, а вторые шины данных шинных формирователей соединены также с информационными. входами первых регистров и цифроаналоговых преобразователей в каждом измерительном канале и с входами установки счетчика циклов, информационными входами третьего и четвертого регистров, выходом третьего шинного формирователя и с шинами данных программируемого

1560980

22 таймера, пульта управления .блока обработки информации, а соответствующие выходы четвертого дешифратора подключены в каждом измерительном канале к пятому и шестому входам блока синхронизации, к входам управления первого регистра и цифроаналогового преобразователя, а также к входам управления блока управления, программируемого таймера, пульта управления, третьего шинного формирователя, счетчика адреса и циклов, третьего и четвертого регистров.

2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит восемь триггеров, элемент ИЛИ и элемент И, при этом входы синхронизации первого и второго триггеров объединены и являются первым входом синхронизации блока управления, а их выходы через первый элеlмент И соединены с первым входом элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока управления, а второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу третьего триггера, вход синхронизации которого является вторым входом синхронизации блока управления, выходы первого, второго и третьего триггеров являются соответственно вторым, третьим и четвертым выходами блока управления, а Д-вход и входы сброса этих триггеров подключены соответственно,к прямым и инверсным выходам четвертого, пятого и шестого триггеров, входы установки которых являются входами управления блока, причем второй вход установки четвертого триггера является первым входом блока управления, входы сброса четвертого, пятого и шестого, и седьмого, и восьмого триггеров объединены и являются входом управления блока, вторые входы сброса пятого и шестого триггеров подключены к выходу второго элемента И, входы которого соединены с выходами седьмого и восьмого триггеров, причем входы установки этих триггеров являются соответственно вторым и третьим входами блока управления, а второй и третий входы сброса седьмого триггера подключены соответственно к входам установки пятого и шестого триггеров.

1560980

35б0980

1 560980

° °!

00 .й 3 О 04

1560980

1

° ъ. у l ю.

Ф -э

Фд

4 лд

1560980

)560980

Составитель С. Ботуз

Редактор JI. Пчолинская Техред Л. Серд окова Корректор С. Шекмар

Заказ 973 Тираж 461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101