Функциональный преобразователь многих переменных

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных машинах и системах при моделировании сложных динамических процессов. Цель изобретения - расширение области применения за счет оперативного измене.ния количества преобразуемых переменных и преобразования переменных, представленных в аналоговой форме. Функциональный преобразователь многих переменных содержит группу аналогоцифровых преобразователей 1, группу реверсивных счетчиков 3 группу регистров h, блоки коммутации 5 и 7, блокпамяти ординат 6, блок микропрограммного управления 8, блок вычисления сплайнов 9, цифро-аналоговый преобразователь 11 и блок 13 синхронизации . Введение новых узлов 1,8, 9 и 11 и связей позволяет автоматически перестраивать функциональный преобразователь на воспроизведение широкого класса функциональных зависимостей с изменяющимся числом независимых переменных в реальном масштабе времени, 9 ил. (Л С

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУ БЛИН (51) 5 G 06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4814824/24 (22) 17.04.90 (46) 23.06.92. Бюл. Y 23 (71) Конструкторское бюро электроприборостроения (72) С,Л. Бобейко и В.И.Васильченко (53) 681-335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1115068, кл. G 06 G 7/ 26, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1107136, кл. С 06 F 15/353, 1983. (54) фУНКЦИОНАЛЬНЫй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

МНОГИХ ПЕРЕИЕННЫХ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мо- жет найти применение в аналоговых и аналого" цифровых вычислительных машинах и системах при моделировании сложных динамических процессов. Цель изобретения - расширение области.применения за счет оперативного измене!

Ы ÄÄ 1742836 А1

2 ния количества преобразуемых перемен" ных и преобразования переменных, представленных в аналоговой форме. функциональный преобразователь многих переменных содержит группу аналогоцифровых преобразователей 1, группу реверсивных счетчиков 3, группу ре-. гистров 4, блоки коммутации 5 и 7, блок памяти ординат 6, блок микропрограммного управления 8, блок вы" числения сплайнов 9, цифро-аналоговый преобразователь 11 и блок 13 синхро" низации. Введение новых узлов 1,8, 9 и 11 и связей позволяет автоматически перестраивать функциональный преобразователь на воспроизведение широкого класса функциональных зависимостей с изменяющимся числом независимых переменных в реальном масштабе времени. 9 ил.

3 174

Изобретение относится к автомати- . ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления при моделировании сложных динамических процессов с помощью цифровых вычислительных машин в реальном масштабе времени.

Известен функциональный преобразователь многих переменных, содержащий блок синхронизации, группу блоков аналого-цифрового преобразования, цифровые выходы которых подключены к запоминающему устройству, а аналоговые выходы сигнала рассогласования — к входам блока формирования .интерполирующих функций, регистры, умножающие цифроаналоговые преобразователи и суммирующий усилитель.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности оперативной перестройки на другое количество переменных, на новые функции без изменения структуры преобразователя, а также недос" таточная точность преобразования, обусловленная аналоговой интерполяцией заданной функции из-за увеличения инструментальной погрешности воспроизведения функции.

Наиболее близким к изобретению является цифровой функциональный преобразователь, содержащий группу реверсивных счетчиков, блоки управления, памяти, регистры, коммутаторы, сумматор, умножитель и преобразователи прямого кода в дополнительный.

Указанный преобразователь обеспечивает необходимую точность преобразо-. вания за счет использования при вы" числениях цифровой интерполяции заданной функции.

К числу недостатков известного преобразователя относится необходимость представления аналоговых переменных в цифровой форме, что требует дополнительных аппаратных затрат для реализации поставленной задачи, а также ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возмож" ности оперативной перестройки на другое количество переменных, на новые функции без изменения структуры преобразователя„

Целью изобретения является расширение области применения функционального преобразователя многих переменных путем оперативного изменения

2836 количества преобразуемых переменных и преобразования переменных, представленных в аналоговой форме.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь многих переменных, содержащий два блока коммутации, первый (БК1) из которых подключен управляющим входом

1g к перрому выходу блока синхронизации (БС), а второй блок коммутации (БК2) соединен информационными входами с выходами регистров группы, блок памяти ординат (БПО), подключенный входом выборки к второму выходу БС, и группу реверсивных счетчиков, суммирующие и вычитающие входы которых соединены с выходами первой и второй групп БС соответственно, введены блок вычисле3) ния сплайнов (БВС), блок микропрограммного управления, выходной цифра-аналоговый преобразователь и группа аналого-цифровых преобразователей, подключенных аналоговыми входами к д входам соответствующих переменных преобразователя, выходами старших разрядов - к информационным входам соответствующих реверсивных счетчиков группы, выходами младших разрядов - к информационным входам соответствующих регистров группы, а выходами окончания преобразования — к соответствующим входам первой группы блока синхронизации и входам запи" си соответствующих.реверсивных счет35 чиков группы и регистров группы, причем выходы реверсивных счетчиков группы соединены с информационными входами первой группы первого блока коммутации, подключенного информа"О ционными входами второй группы к входу задания адреса ординат преобразователя, а выходом - к адресному входу блока памяти ординат, соединенного информационным входом .с вхо4> дом задания значений ординат преобразователя, входом управления записью и считыванием - с первым выходом блока синхронизации, а выходом - с внутренней шиной данных преобразователя, причем блок микропрограмнного управления подключен входами адреса ветвления к выходам третьей группы блока синхронизации, первой группой выходов — к второй группе входов блока синхронизации, второй группой выходов - к управляющим входам второго блока коммутации, третьей группой выходов - к входам микропрограммного

5 174 управления блока вычисления сплайнов, а входом тактовых импульсов1 к третьему выходу блока синхрониза.l ции и входу тактовых импульсов блока, вычисления сплайнов, информационные входы, выходы которого, выход второ-! го блока коммутации и информационный вход выходного цифроаналогового преобразователя соединены с внутреннейшиной данных преобразователя, причем блок синхронизации подключен четвертым ввходом к входу записи выходного цифроаналогового преобразователя, пятым выходом - к входам тактовых импульсов аналого-цифровых преобразователей группы, входы запуска которых соединены с выходами четвертой. группы блока синхронизации, подключенного входами третьей группы . к входу задания количества преобразуемых переменных преобразователя, а первым и вторым входами - к входам управления записью и сбросом преобразователя. Блок микропрограммного управления (БМУ), выходной цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и группа аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных аналоговыми входами к входам соответствующих переменных преобразователя, выходами старших разрядов — к информационным входам соответствующих реверсивных счетчиков группы, выходами младших разрядов - к информационным входам соответствующих регистров группы, а выходами окончания преобразования к соответствующим входам первой группы БС и входам записи соответствующих реверсивных счетчиков группы и регистров группы, причем выходы реверсивных счетчиков группы соединены с информационными входами первой группы БК1, подключенного информационными входами второй группы к входу задания адреса ординат преобразователя, а выходом - к адресному входу БПО, соединенного информационным входом с входом задания значений ординат преобразователя, входом управления записью и считыванием - с первым выходом БС, а выходом - с внутренней шиной данных преобразователя, причем БМУ подключен входами адреса ветвления к выходам третьей группы БС, первой группой выходовк второй группе входов БС, второй группой выходов — к второй группе входов БС, второй группой выходов2836

Э0, характеризующий алгоритм считывания

Э5 ао

50 к управляющим входам БК2, третьей группой выходов — к входам микропрограммного, управления БВС, а входом тактовых импульсов - к третьему выходу БС и входу тактовых импульсов

БВС, информационные входы - выходы которого, выход БК2 и информационный вход ЦАП соединены с внутренней шиной данных преобразователя, причем

БС подключен четвертым выходом к входу записи ЦАП, пятый выходом — к входам тактовых импульсов АЦП, входы запуска которых соединены с выходами четвертой группы БС, подключенного входами третьей группы к входу задания количества преобразуемых переменных преобразователя, а первым и вторым входами - к входам управления записью и сбросом преобразователя.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема БМУ; на фиг.3 функциональная схема БВС; на фиг.4 функциональная схема БС для и переменных; на Фиг.5 и 6.- временные диаграммы работы БС; на фиг.7— график интерполяционной формулы для одной переменной; на фиг.8 - график, узловых значений; на фиг.9 - алгоритм вычисления функции двух переменных в БВС.

Функциональный преобразователь многих переменных (фиг. 1) содержит группу АЦП1, подключенных аналоговыми входами к шинам .2 ввода соответствующих переменных, цифровыми выходами старших разрядов - к информационным входам реверсивных счетчиков 3 . группы, а цифровыми выходами младших разрядов - к информационным входам регистров 4 группы. Первый блок 5 коммутации соединен информационными входами с выходом реверсивных счетчиков 3 группы, а выходами - с адресными входами БПО 6. Второй блок коммутации 7 информационными входами соединен с выходами регистров 4 группы, а входами управления - с второй группой выходов блока 8 микропрограммного управления, который соединен третьей группой выходов с блоком 9 вычисления сплайнов. Внутренняя шина 10 данных соединяет соответственно информационные выходы

БПО 6, информационные выходы второго блока 7 коммутации, входы - выходы ) 174 блока 9 вычисления сплайнов и цифровые входы ЦАП ll, аналоговый выход которого соединен с выходной шиной

12 устройства. Блок 13 синхронизации первой группой 14, второй группой 15, третьей группой 16, четвертой группой 22 выходов подключен к суммирующим, вычитающим входам реверсивных счетчиков 3, к входам адреса ветвления блока 8 микропрограммного управления и входам запуска

АЦП 1 группы соответственно, первым выходом 17 - к входу управления первого блока коммутации 5 и к входу управления записью считывания БПО 6, вторым 18, четвертым 19, пятым 21 выходами — к входу выборки БПО 6, к входу записи ЦАП 11 и входам тактовых импульсов АЦП 1 группы соответственно, третьим выходом 20 - к входам тактовых импульсов блока 8 микропрограммного управления и блока 9 вычисления сплайнов, первой группой

23 входов — к входам записи реверсивных счетчиков 3 группы и регистров

4, и к выходам конца преобразования

АЦП 1 группы соответственно, второй

24, третьей 25 группами входов " к первой группе выходов блока 8 микропрограммного управления и к шине данных соответственно, а первым 26 и вторым 27 входами - к шине записи и к шине сброса соответственно.

Блок 8 микропрограммного управления (Фиг.2) может быть выполнен, например, содержащим схему 28 управления последовательностью микрокоманд (УПМ), микропрограммную память

29 (МП), регистр микрокоманд 30 (Pr MK), элемент НЕ 31, выход которого соединен с входом ОЕ регистра микрокоманд 30,а вход - с первым выходом D„ регистра микрокоманд 30 и первым выходом первой группы выходов блока 8 микропрограммного. управления, остальные выходы первой группы выходов соединены с первой группой выходов Э, регистра микрокоманд 30,-вторая и третья группы вы" ходов D регистра микрокоманд 30 соединены с вторым:и третьим выходами блока 8 микропрограммного упра вления соот ветственно,четввртая группа выходов Do- c входами J схемы 28 управления последовательностьюью микрокоманд,.второй выход

D„- с входом СТЕ схемы 28 управления последовательностью микрокоманд, выходы DY - с входами D схемь1 28 управления последовательностью микрокоманд и вхо2836 8 дами адреса ветвления блока 8 микропрогораммного управления, вход тактовых импульсов — с входом тактовых импуль5 сов схемы 28 управления последовательностью микрокоманд и с входом тактовых импульсов блока 8 микропрограммного управления, а входы D 1 - с выходами микропрограммной памяти 29, входы которой соедйнены с выходами Y схемы 28 управления последовательностью микрокоманд, входы которого

С0, ОС, kLD соединены с шиной логической единицы, а вход ОЕ - с общей

15 инои

Блок 9 вычисления сплайнов выполнен, например (фиг.3), содержащим первую 32, вторую 33, третью 34 микр процессорные секции (МПС), схему ус20 коренного переноса 35 (СУП), мультиплексор 36, D - триггер 37, резистор

38, а блок 13 синхронизации (фиг.4) регистр 39, мультиплексор 40, элементы ИЛИ-НЕ 41 и 42, элементы ИЛИ

25 43 и 44, группы элементов И-НЕ 45 и

46, элементы И 47 и 48, одновибраторы 49 и 50, триггеры 51 и 52, гене" ратор 53 тактовых импульсов, делитель 54, линию 55 задержки, группу

З0 элементов И 56.

В качестве АЦП1 использованы АЦП последовательного приближения. В качестве реверсивного счетчика 3 может быть использована микросхема К555

ИЕ7, регистров 4 - K555 ТМ8, блоков

5 адресации и блока 7 коммутацииК555 КП11, запоминающего устройства в - K537 РУЗ, ЦАП11 - К572 ПА2А, схемы 28 управления последовательностью микрокоманд - К1804 ВУ4, мик4О ропрограммной памяти 29 .- K573 РФ2, регистра 30 микрокоманд - К1804 ИР1, элементов И, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ - микросхемы серий К155, К531 и др., в качестве микропроцессорных секций

32 - 34 - K1804 ВС2, схемы 35 ускоренного переноса " К1804 ВР1, Функциональный преобразователь многих переменных работает следующим образом.

В основу алгоритма вычисления

Функции многих переменных положена разностная интерполяционная формула для одного интервала. Переход от одной области интерполяции функции к другой следует рассматривать как перенос начала координат из одной точки в другую, информацию с которой: предстоит сосчитать, а значит алго42836

10 переменных Xl, Х2 имеет следующий вид:

Y = f(X10,X20)+(f(Xl 1,X2O)-f (X10, X20)joC X1+jf (Xl0,X21)-f (Х10,Х20))оС Х2 + f (Хl 1,X21)-f (X11,220) -f (X10,X21)+f (X1" Õ20)) (Xi о(Х2 меняется от 0 до 1.

Рассмотрим работу на примере преобразователя по двум независимым переменным Y = f(Xl, Х2). Каждая из независимых переменных Х1, Х2 (фиг.7) разбивается на 1 одинаковых участков интерполяции (Х10 - Xll,..., X20X21, ...), что формирует (1 + 1)" равномерно расположенных узлов интерполяции на каждой из входных переменных, где n — число независимых пев ременных, и P ячеек интерполяции.

Аналоговая входная переменная Х; пРеобразуется в К-разрядное цифровое, слово. Причем m-старших разрядов on1 ределяет область памяти, в. которой записаны значения всех узлов интерполяции, а (К - m ) младших разрядов определяют количество шагов интерполяции, на которое разбивается каждый участок интерполяции, т.е. определяет информацию о коэффициенте интерполя" ции К».

Таким образом, очевидно, что" чем выше требуемая точность преобразования функции, тем на Ьольшее количество участков 1 интерполяции неоЬходимо разбить входные переменные Х; и тем на Ьольшее количество шагов интерполяции необходимо разбить участок 1, что обеспечивается увеличением количества используемых разрядов, как старших, так и младших, К-разрядного слова, в которое преобразуется входная независимая переменная X a

2 Ф значит и увеличением необходимого объема памяти.

С учетом изложенного интерполяционная формула для функции двух

5S

17 ритм. считывания одинаков для любой области интерполяции:

Ч = Ч + (Y — Yö)м „, (1) где: Yн, Y - значения Функции в начале и в конце интервала соответственно;

К х - коэффициент интерполяции,определяющий значения интерполирующей части входной переменной х.

Пример графической интерпретации формулы для одной переменной приведен на Фиг.7. Из графика видно, что

"ри изменении Х от Х о до Х коэффиМ вЂ” X fX циент интерполяции Ы. = ------- изх х: х о

l0

l5

ЭО

3S

X1 =X 1 и Х2-Х20 гдето Хl=Х11 Х21; () Х2-Х21 Х20 (2)

Перед началом работы на второй вход 27 блока 13 приходит сигнал

"Сброс с шины сЬроса, который устанавоивает устройство в исходное состояние. Сигнал "Сброс" приходит один раз перед началом работы устройства, Запись информации в БП06 осуществляется в следующей последовательности: На входах "Адрес ординат" первого блока 5 коммутации и "Значение ординат" БП06 устанавливаются адресные и числовые значения ординат, На первый вход 26 блока 13 подается команда "Запись" (Фиг.5-26), на установные входы 25 блока 13 - информацию о режиме работы преобразователя (Фиг.5 - 25). По первому выходу

17 блока 13 вырабатывается потенциальный сигнал низкого уровня (фиг.

5 - 17), поступающий на вход управления мультиплексора адреса первого блока 5 коммутации для управления выбором адреса с шины "Адрес ординат" и на вход "Запись/Считывание" БП06.

По второму выходу 18. блока 13 формируется сигнал "Выбор кристалла" .(Фиг.5 - IB), поступающий на вход выборки БП06. Причем формируется он элементом И48 блока- 13 из импульсного сигнала "Запись", поступающего на вход 26 блока 13 и задержанного на элементе 55 задержки на время переходных процессов в регистре 39, иэ сигнала с регистра 39, поступающего на второй вход элемента И 48, а затем поступающего через элемент

ИЛИ-НЕ 41 на выход 18 блока 13. Таким оЬразом осуществляется запись в БП06 значения одной (первой) ординаты узловой точки. Затем производится смена адреса узла интерполяции, задается значение его новой (второй) ординаты, и цикл записи повторяется (фиг.5 - 18, 26) .

Таким образом осуществляется запись в БП06 всех (1 + 1) узловых значений ординат. Считывание цифро11

174 ,вой информации из БП06 осуществляется в режиме воспроизведения функции. нескольких переменных. При этом по команде "Запись" по входу 26 блока

13 (фиг.5 - 26) в регистр 39 блока

13 по входу 25 заносится информация о режиме работы преобразователя, определяющем выбор количества входных переменных, выбор подпрограммы воспроизведения заданной функции (фиг.525).

По первому выходу 17 блока 13 вырабатывается потенциальный сигнал высокого уровня (фиг.5 - lj), поступающий на вход управления мультиплексора адреса первого блока 5 коммутации для управления выбором адреса с выходом реверсивных счетчиков 3 группы и на вход "Запись/Считывание"

БПО6. На группе 22 выходов блока 13 появляются сигналы запуска АЦП (фиг.5 - 22).

В результате преобразования входной величины с частотой "f АЦП", noc" тупающей на тактовые входы АЦП1 с выхода 21 блока 13, на выходе соответствующих АЦП1 группы появляется К-разрядное цифровое число, m-старших разрядов которого подаются на информа" ционные входы реверсивных счетчиков

3 группы, а (К-m) младших разрядовна информационные входы регистров 4 группы. При этом коэффициент деления частоты делителя 54 определяется максимально допустимой частотой преобразования АЦП1 группы. Запись цифровой информации в реверсивные счетчики 3

Ф группы и регистры 4 группы производится сигналами "Конец преобразования" с соответствующих АЦП1 группы, Одновременно укаэанный сигнал поступает на первую группу 23 входов блока 13 (фиг.б - 23), а затем через элемент ИЛИ 44 и элемент ИЛИ-НЕ 42 на C - вход П триггера 51, который вырабатывает высокий уровень выходно" го сигнала (фиг.6 - 52),, Этот разре" шающий сигнал открывает счетный триггер 52 и формирует с помощью импульcos генератора 53 (фиг„6 - 54) на третьем выходе 20 блока 13 тактовые импульсы (фиг.6 - 20) для работы блока 8 микропрограммного управления и блока 9 вычисления сплайнов.

Для того, чтобы при различной величине входных сигналов Х; импульсы

"Конец преобразований" на входы 23 блока 13 не поступали в различное

2836 12

10 !

2О

3S

46

59

Ы время и на выходе элемента ИЛИ 44 не появилось несколько импульсов, в качестве АЦП1 используется схема АЦП последовательного приближения, в которой время преобразования не зависит от величины входного сигнала из-за того, что количество шагов преобразования одинаково вне зависимости от величины входного сигнала, и зависит только от разрядности АЦП.

Кроме того, все АЦП1 группы запускаются от одного импульса, сформированного одновибратором 49 и поступающего одновременно на выходы 22 блока 13 через элемент ИЛИ 43 и через открытые с помощью регистра 39 для данного режима работы элементы

И 56 группы. Дальнейшая работа функционального преобразователя осуществляется под управлением выбранной микропрограммы, начальный адрес которой поступает с третьей группы 16 выходов блока 13 на вход адреса ветвления блока 8 микропрограммного управления.

Выборка узлов, принадлежащих той области интерполяции, в которой нахо" дятся несущие координаты узлов незави1 Ф1 симых переменных; производится в 2 тактов (2 для рассматриваемого примера) при подаче на адресные входы

БП06 адреса этой области интерполяции. При этом сигнал "Выбор кристалла" по шине 18 блока 13 формируется микрокомандно блоком 8 микропрограммого управления с одного иэ его выходов группы 24 через элементы ИЛИ-HE

41 блока 13.

Таким образом формируется m-разрядный код, образующийся на выходах реверсивных счетчиков 3 группы.

Этот код всегда однозначно выявляет ячейку интерполяции и ее первый узел интерполяции (фиг.8). После того, как на выходах реверсивных счетчиков.

3 группы установятся кодовые эквиваленты независимых переменных и в

БП06 будет выявлен адреса первого узла, которому соответствует адрес" ный код (Х10,X20), значение ординаты выявленного узла переписывается в блок 9 вычисления сплайнов (п.1, фиг.9). Затем на группе 14 выходов блока 13 вырабатывается сигнал, который увеличивает содержимое первого счетчика 3 группы на единицу млад- шего разряда, и из БП06 извлекается и записывается в БВС9 значение орди"

74283б

13

1 наты второго узла (п.2 фиг.9) с адресным кодом 1Х11,X20).

Далее на группе 14 выходов выраба" тывается сигнал, увеличивающий на единицу содержимое второго счетчика

3 группы и значение ординаты третьего узла, которому соответствует.адресный код )X11,X2lj, переписывается в. БВС9 (п.3 фиг.9). Затем на группе

15 выходов появляется сигнал, вычитающий на единицу первого счетчика

3 группы, и значение четвертой орди-. наты с адресом Х10,X21J переписывается в ЬВС9 (п.4,фиг.9). При этом значения коэффициентов интерполяции

0! Xl ЫХ2, находящиеся в соответст" вующих регистрах 4 группы, заносятся на внутреннюю шину 10 данных через блок 7 коммутации. Далее в этом блоке осуществляется функциональное преобразбвайие согласно алгоритму вычисления функции двух переменных (фиг.9) по формуле (2).

Результат функционального преобразования в цифровом виде поступает с БВС9 на внутреннюю шину 10 и на последнем такте микропрограммы переписывается в ЦАП 11 сигналом записи с выхода 19 блока 13. С выхода ЦАП ll в аналоговом виде выводится значение функции двух переменных Xl u XZ в пределах интерполяционной ячейки, ограниченной значениями четырех смежных узлов ординат. Таким образом осу ществляется цикл вычисления одной ячейки интерполяции. После этого на группе 22 выходов блока 13 вновь вырабатываются сигналы "Запуск АЦП", происходит опять аналого-цифровое преобразование входных переменных Xl и Х2, занесение новых значений в реверсивные счетчики 3 группы, регистры 4 группы, и цикл вычислений повторяется согласно алгоритму (фиг.9). Аналогичным образом строится работа и в случае функционального преобразования по трем и более неза. висимым переменным. Блок 8 микропрограммного управления (фиг.2) осуществлявт микропрограммное управление по первой группе выходов - отдельными узлами блока 13, по второй группе выходов - вторым блоком 7 коммутации, по третьей группе выходовблоком 9 вычисления сплайнов.

В исходном состоянии регистр 30 микрокоманд (Рт МК) БИУ 8 обнулен, и на входы 1р — J УПМ 28 подается.!

55 нулевая микрокоманда, по которой на первом такте в Pr МК 30 заносится микрокоманда из нулевой ячейки микропрограммной памяти 29. В результате на первый выход первой группы выходов БМУ8 поступает разрешающий (ниэ" кий) потенциал для мультиплексора 40 блока 13, а на вход ОЕ Pr ИК30 через инвертор 31 поступает разрешающий (высокий) потенциал, переводящий выходы DY в третье состояние. При этом на входы DYNAM 28 поступает начальный адрес выбранной подпрограммы, а на входы,1 --1з УПМ 28 - микрокоманда " . устанавливающая на его выходах Y ад рес с входов D. Таким образом, нациная с BTopof o такта начинается выполнение заданной микропрограммы вычисления функции по блок-схеме алгоритма (фиг.8). На последнем такте выполнения микропрограммы на одном из других выходов первой P группы выходов

P БМУ8 устанавливается высокий уровень, поступающий на первый вход элемента И47, и открывает его. Тактовый импульс, поступающий с выхода счетного триггера 52 на второй вход элемента И47, появляется на его выходе и затем на выходе 19 блока 13 для записи результата вычисления в

ЦАП 11.

С Pr ИК 30 по второй группе 1 выходов D осуществляется управление вторым блоком 7 коммутации, с выхода которого через общую шину 10 в

БВС9 поступают значения коэффициентов интерполяции р(Х1 и gX2, записанные в регистрах 4 группы. С Pr МК 30 по третьей группе выходов 0 осуществляется по соответствующим входам микропрограммное управление БВС9.

Блок 9 вычисления сплайнов (фиг.3) предназначен для воспроизведения функции многих переменных (двух переменных) по заданному алгоритму (фиг.9) .

Значения ординат, находящиеся в

БП06, заносятся в регистры общего назначения (PQH) микропроцессорных секций 32 - 34 через их двунаправленные входы У, значения коэффициентов интерполяциир Х -. a регистр

ЯМПС 32-34 через их входы DA.

Результаты функционального преобразования в цифровом виде поступают с выходов Y МПС 32-34 на внутреннюю шину 10, На входы А и В этих ИПС подаются адреса PQH-oe, участвующих в выполнении данной микрокоманды, 15 174 на вход J — девятиразрядная микрокоманда. Мультиплексор 36 формирует необходимый сигнал входного переноса

СО младшей МПС 34 (логический О, логическая 1, сигнал Z, сигнал !"3 старшей МПС 32}„

Работа БМУ 8 и БВС9 синхронизуется импульсами тактовой частоты, поступающими по шине 20 с блока 13.

Блок 13 (фиг.4) осуществляет синхронизацию взаимодействия отдельных узлов функционального преобразователя многих переменных. Возможный вариант его реализации для и входных переменных изображен на фиг.4. Внешнее управление блоком 13 осуществляется по первому входу 26 командой

"Запись", по второму входу 27— командой "Сброс", по третьей группе

25 установочных входов регистра 39 блока l3 синхронизации, а также по первой группе 23 входов "Конец преобразования" АЦП 1 группы и по второй группе 24 входов сигналами блока

8 микропрограммного управления, Блок 13 формирует следующие выходные сигналы; "Запуск АЦП" по четвертой группе 22 вь1ходов, тактовые импульсы АЦП "ГАЦП" по пятому выходу

21, "Запись-считывание" по первому выходу 17, "Выбор кристалла" по второму выходу 18,. тактовые импульсы микропрограмнного управления "Г по третьем выходу 20, "Запись ЦАП" по четвертому выходу 19, а также сигна" лы "-1" .по отдельным выходам второй группы 15 выходов, "+1" по отдельным выходам первой группы 14 выходов и адрес ветвления по.отдельным выходам третьей группы 16 выходов. В зависимости от содержимого регистра 39 блока 13, определяющего режим работы устройства, происходит либо запись . информации в БП06, либо воспроизведение функции нескольких переменных.

При записи информации в БПОб.на входах "Адрес ординаты" первого блока 5.коммутации и на входах "Значение ординаты" БП06 устанавливаются соответственно адресная и числовая информация, и на вхрд 26 поступает сигнал "Запись" одновременно с информацией на установочных входах 25 регистра 39. При этом на выходе этого регистра устанавливается информация так, что на первом выходе 17 устанавливается потенциальный сигнал низкого уровня (Фиг ° 5 17), посту2836 пающий на вход управления мультиплексора адреса первого блока 5 коммутации для управления выбором адреса с шины "Адрес ординат", и на вход

"Запись/Считывание" БП06. На первом входе элемента И 48 устанавливается сигнал разрешения (высокий уровень) с тем, чтобы импульс "Запись", поступающий на элемент задержки 55, прошел через элемент И 48, элемент ИЛИНЕ 41 и появился на втором выходе 18.

Элемент задержки 55 необходим для задержки сигнала, поступающего на второй выход 18 "Выбор кристалла" по отношению к первому выходу 17. Таким образом осуществляется цикл записи в БП06 значения одной ординаты узловой точки. Запись остальных значений ординат узловых точек в БП06 осушествляется аналогичным образом.

В режиме считывания (воспроизведения Функции) в регистр 39 блока 13 записывается информация о режиме работы преобразователя. При этом на первом выходе 17 устанавливается потенциальный сигнал высокого уровня (Фиг.5 - 17), поступающий на вход управления мультиплексора адреса первого блока 5 коммутации для управле-, ния выбором адреса с выходов ревер- . сивных счетчиков 3 группы и на вход

"Запись/Считывание" БП06. На первом выходе элемента И 48 устанавливается запрещающий сигнал (низкий уровень), на входе одновибратора 50 устанавли" вается сигнал, запускающий его (высокий уровень), и с выхода импульс

"Запуск АЦП" через элемент ИЛИ 43 поступает на первые входы элементов

И 56 группы..На вторые входы элементов И 56 группы поступают сигналы с регистра 39 (разрешающие или запрещащие в зависимости от записанной него информации), определяющей количество входных переменных). При этом сигналы "Запуск АЦП" появятся на тех выходах четвертой группы 22 выходов, количество которых соответствует .количеству входных переменных. На входы управления мультиплексора 40 приходят сигналы с регистра 39 и выбирают начальный- адрес одной и подпрограмм.

Генератор тактовых импульсов 53 и делитель частоты 54 формируют тактовые импульсы АЦП, которые поступают на АЦП! группы с пятого выхода 21 блока 13. После преобразования входных величин соответствующими АЦП!

17 f74 группы сигналы "Конец преобразования" поступают через первую группу 23 входов на элемент ИЛИ 44, с выхода которого сигнал поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 42. По заднему фронту импульса "Конец преоЬразова" ния" счетный триггер 51 устанавливается в единичное состояние и этим разрешает работу счетного триггера

52.

Тактовая частота с инверсного выхода счетного триггера 52 через третий выход 20 поступает на входы тактовых импульсов блока микропрограммного управления 8 и блока 9 вычисления сплайнов. На первые входы элементов И-НЕ 45 и 46 и на первый вход элемента И 47 поступает тактовая частота с прямого выхода счетного триггера 52„ При этом из Ьлока

8 микропрограммного управления по . отдельному входу группы 24 входов на вход DE "Разрешение по выходу" мультиплексора. 40 приходит разрешаю- . щий сигнал, по которому на третьей группе 16 выходов из мультиплексора

40 поступает начальный адрес подпрограммы функционального преоЬразования выбранного количества переменных.

На последующих тактах выполнения микропрограммы на вторые входы элементов И-HE 45 и 46 группы через остальные входы второй группы 24 входов поступают сигналы (высокого уровня) и на выходах этих элементов формируЮтся сигналы суммирования и вычитания., поступающие на соответствующие реверсивные счетчики 3 группы через первую 14 и вторую 15 группы выходов блока 13. На последнем такте выполнения микропрограммы по от" дельному входу второй группы 24 входов поступает сигнал высокого уров.ня на второй вход элемента И 47, и с его выхода импульс тактовой частоты поступает на второй вход элемента

ИЛИ-НЕ 42 и своим задним фронтом устанавливает счетный триггер 51 в нулевое состояние, оЬусловливая блокировку тактовых импульсов, поступающих на третий выход 20 блока 13.

Кроме этого, импульс с выхода элемента И 47 поступает через четвертый выход- 19 блока t3 на вход записи ЦАП

1l и на вход одновибратора 49, с вы- ., хода которого сформированный импульс запуска АЦП через второй вход эле18

2836

Формула изобретения функциональный преобразователь многих переменных, содержащий два блока коммутации, первый иэ которых подключен управляющим входом к первому выходу Ьлока синхронизации, а второй блок коммутации соединен с информационными вхбдами с выходами регистров группы, блок памяти ординат, подключенный входом выборки к второму выходу блока синхронизации, и группу реверсивных счетчиков, суммирующие и вычитающие входы которых соединены с выходами йервой и второй групп блока синхронизации соответственно, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью расширения области при40

50 менения за счет оперативного изменения количества преобразуемых переменных и преобразования переменных, представленных. в аналоговой форме, в мента ИЛИ 41 и первые входы элементов И 56 группы поступает на отдельные выходы четвертой группы 22 выходов для запуска соответствующих

АЦп 1 группы, и процесс считывания повторяется. функциональный преобразователь позволяет оперативно перестраивать его как на широкий класс функций, так и на люЬое число наперед заданных независимых переменных без изменения структуры преобразователя, производить преобразование переменных, представленных в аналоговой

15 форме. При этом оперативная перестройка может осуществляться автоматически с помощью ЭВМ, изменение режима раооты, выЬор количества входных переменных происходит с помощью ЭВМ, которая записывает данные в регистр управления Ьлока синхронизации, а выбор и вычисление воспроизводимой функции — с помощью подпрограмм, хранящихся в ПЗУ БМУ. Загрузка данных в

БПО преобразователя осуществляется автоматически перед началом работы при помощи ЭВМ. Время выполнения микропрограммы одного цикла вычисления функции трех переменных при тактовой частоте БМУ - 10 МГц составляет

40 мкс, что дает возможность производить функциональное преобразование входных 3 †. 6 переменных в диапазоне частот до 200 Гц в реальном масш35 табе времени с заданной точностью.

19 174 него дополнительно введены блок вычисления сплайнов, блок микропрограммного управления, выходной цифроаналоговый преобразователь и группа аналого-цифровых преобразователей, подключенных аналоговыми входами к входам соответствующих переменных преобразователя, выходами старших разрядов - к информационным входам соответствующих реверсивных счетчиков группы, выходами младших разрядов - к информационным входам соответствующих регистров группы, а выходами окончания преобразования к соответствующим входам первой группы блока синхронизации и входам записи соответствующих реверсивных счетчиков группы и регистров группы, причем выходы реверсивных счетчиков группы соединены с информационными входами первой группы первого блока коммутации, подключенного информационными входами второй группы к входу задания адреса ординат преобразователя, а выходом - к адресному входу блока памяти ординат, соединенного информационным входом с входом задания значений ординат преобразователя, входом управления записью и считывания - с первым выхо.дом блока синхронизации,,а выходомс внутренней шиной данных преобразователя, .причем блок микропрограм-.

2836

20 много управления подключен входами адреса ветвления к выходам третьей группы блока синхронизации, первой группой выходов — к второй группе входов блока синхронизации, второй группой выходов - к управляющим входам второго блока коммутации, третьей группой выходов - к входам микропрограммного управления блока вычисления .сплайнов, а входом тактовых импульсов - к третьему выходу блока синхронизации и входу тактовых импульсов блока вычисления сплайнов, информационные входы-выходы которого, выход второго блока коммутации и информационный вход выходного цифроаналогового преобразователя соединены с внутренней шиной данных преобщ разователя, причем блок синхронизации подключен четвертым выходом к входу записи выходного цифроаналогового преобразователя, пятым выходомк входам TBKToBblx импульсов аналогоу цифровых преобразователей группы, входы запуска которых соединены с выходами четвертой группы блока синхронизации, подключенного входами третьей группы к входу задания коли36 чества преобразуемых переменных преобразователя, а первым и вторым входами - к входам управления записью и сбросам преобразователя.

1742836

1742836

174?836

174283б

Составитель С.Бобейко

Редактор И.Ванюшкина Техред M. Ли,пык

Корректор M-Демчик

Заказ 2r8? Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

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