Устройство для ввода информации

 

Использование: сбор и первичная обработка информации, формируемой датчиками аналогового типа. Сущность: устройство содержит N датчиков, один коммутатор, один аналого-цифровой преобразователь, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, один D-триггер, один элемент задержки, один генератор тактовых импульсов, один счетчик импульсов, один блок оперативной памяти, один регистр, одну ЭВМ. 3 ил. //у ; f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 06 F 3/05

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

// xг/ г

О

О

Ql (21) 4951601/24 (22) 28.06.91 (46) 07.03.93, Бюл. М 9 (71) Опытный завод энергетического машиностроения (72) В.M.Íîÿíoâ, В.И.Черных и И.А.Шаханов (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1441378, кл. G 06 F 3/05, 1987, Авторское свидетельство СССР

N. 1485225, кл. G 06 F 3/05, 1987.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для сбора и первичной обработки информации, формируемой датчиками аналогового типа, Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема ЭВМ с отображением тех ее элементов, которые необходимы для пояснения принципа действия устройства; на фиг,3 — временная диаграмма включения его схемных элементов при формировании измерительной информации.

Устройство содержит (фиг.1) датчики 11, 1-2...,1-п, посредством которых измеряемые параметры преобразуются в электрические сигналы аналоговой формы, коммутатор 2, АЦП 3, первый 4 и второй 5 элементы И, D-триггер 6, элемент 7 задержки, генератор 8 тактовых импульсов, блок 9 оперативной памяти, первый элемент ИЛИ

10, третий 11 и четвертый 12 элементы И и

„„ („„1800452 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА И Н ФОРМАЦИИ (57) Использование: сбор и первичная обработка информации, формируемой датчиками аналогового типа, Сущность; устройство содержит N датчиков, один коммутатор, один аналого-цифровой преобразователь, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, один

О-триггер, один элемент задержки, один генератор тактовых импульсов, один счетчик импульсов, один блок оперативной памяти, один регистр, одну ЭВМ, 3 ил, счетчик 13 импульсов. Позицией 14 обозначены информационные входы-выходы устройства. Они соединены с шиной данных

ЭВМ 15, а ее выходы CS>...CSq обращения к внешней памяти и управления записью WE подключены соответственно к управляющим входам устройства.

Если перед включением устройства в режим формирования измерительной информации в блок 9 оперативной памяти предполагается загружать несколько программ опроса датчиков 1-1...1-п, то оно дополнительно содержит регистр 16 и второй элемент ИЛИ 17.

B состав ЭВМ 15 входят (фиг.2) микропроцессор 18, блок 19 постоянной памяти, ОЗУ 20 и дешифратор 21 кода адреса, причем микропроцессор в упрощенном виде содержит арифметическо-логическое устройство 22, аккумулятор 23, устройство 24 управления, дешифратор 25 кода операций, регистр 26 команд, регистры 27 общего назначения (В, С, D, Е, Н, L), регистр 28 адреса, 1800452

55 буфер 29 данных, внутреннюю шину 30 данных и шину 31 адреса.

Дешифратор 21 предназначен для формирования команд обращения микропроцессора 18 к устройствам внешней памяти, к которым в данном случае относятся блок

19 постоянной памяти, ОЗУ 20, блок 9 оперативной памяти,. АЦП 3 и регистр 16. На входы этого дешифратора подключены старшие разряды шины 31 адреса, например А15, А14 и А13.

Схема устройства составлена применительно к АЦП типа К1108ПВ1 с внешним тактированием (" Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы". Справочник под ред. С.В.Якубовского. — M.: Радио и связь, 1990, с,437, рис. 5.143). Цикл преобразования аналогового сигнала в цифровой код (время измерения Т ) реализуется за

12 импульсов тактовой частоты fT. Он одинаков для всех датчиков, а его длительность несколько меньше периода lonp onpoca

АЦП 3 со стороны ЭВМ 15 и записи выделенной при этом информации в ОЗУ20. Элемент 7 предназначен для задержки посылки тактовых импульсов fT в АЦП 3 на время, необходимое для гарантированного срабатывания схемных элементов 11, 9 и 2.

Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии0-триггер 6, счетчик 13 и регистр 16 обнулены, элемент И 5 закрыт. Блок 9 оперативной памяти содержит, например, произвольную информацию, электрические сигналы на его выходах отсутствуют. На всех уп равля ющих входах устройства, его входе WE управления записью, инверсном выходе D-триггера 6 и на выходе готовности данных АЦП 3 установлены сигналы высокого уровня (логические

"1"), которые удерживают в открытом состоянии элементы 4, 10 — 12 и 17. B ЭВМ 15 все ячейки памяти ОЗУ 20 обнулены, а в блок 19 загружены данные, относящиеся к составу всех рабочих вариантов опроса датчиков 11...1-п, их количеству в каждой опрашиваемой группе, программе считывания информативных сигналов с шины 14 в оперативную память Э ВМ и другие сообщения, необходимые для ее правильного функционирования.

Для включения устройства в режим формирования измерительной информации микропроцессор 18 получает на регистровую пару DE код начального адреса блока

19, начиная с которого в его ячейках памяти записаны данные, относящиеся к количеству и порядковым номерам тех датчиков 11...1-п, которые должны подключаться к

АЦП 3 в данном измерительном цикле

35 (табл.1), а на регистр Н вЂ” код старшей части адреса обращения к блоку 9 оперативной памяти (разряды А15, А14 и А13), Затем микропроцессор 18 переписывает содержимое этого раздела памяти блока 19 в блок 9, причем адресы его ячеек памяти, из которых выводится информация, определяются текущими значениями кода регистровой пары

DE, увеличиваемыми на единицу после каждого обращения к блоку 19.

Последовательность операций, выполняемых микропроцессором 18 при загрузке блока 9 и формировании измерительной информации, указана в табл,2; Их суть сводится к следующему.

Содержимое первых ячеек памяти блока 19, соответствующее числу j датчиков в опрашиваемой группе, переписывается в регистр В, На его базе организуется программный счетчик окончания цикла загрузки блока 9, Содержимое его последующих j ячеек памяти (коды чисел 001> 002, 005, 008 и т.д.) через аккумулятор 23, буфер 29 данных и шину 14 считывается в блок 9 по адресам, устанавливаемым счетчиком 13.

Последний переключается в момент снятия команд CSz, которые формируются дешифратором 21 адреса при подаче на его вход управляющего кода из регистра Н, Запись данных в блок 9 осуществляется сигналами активно низкого уровня, возбуждаемыми на входе WE устройства и поступающими на вход разрешения записи блока 9 через элемент ИЛИ 10. По выполнению этих операций микропроцессор 18 уменьшает на единицу содержимое регистра В, а его оставшуюся часть сравнивает с нулевой уставкой. Если она не равна нулю,тозагрузка блока 9 продолжается, а если (В) = О, то включается программа опроса датчиков и записи полученной измерительной информации в ОЗУ 20. А именно: — первой формируется команда С$з обращения к 3-му управляющему входу устройства, которая через элемент И 12 поступает на вход обнуления счетчика 13 и второй вход элемента И 4; — по этой команде счетчик 13 возвращается в исходное состояние, а элемент И 4 закрывается, устанавливая на своем выходе сигнал низкого уровня (момент времени t1 на диаграмме фиг.3); — при снятии команды СЯз (момент времени tz) D-триггер 6 переводится в единичное состояние, задействуя в работу элемент задержки 7 и устанавливая сигнал активно низкого уровня (через элемент И 11) íà входе выбора кристаллов блока 9; — на выходе этого блока считывается адресный код КОД 001, хранящийся в его

1800452

15 датчиков в опрашиваемой группе для орга- -20 низации счетчика окончания измерительного цикла; сор18умеиашаетиа1содерагимое регистра ии нулевых ячейках памяти, по которому коммутатор 2 подсоединяет к информационному входу АЦП 3 выход датчика 1-1; — через интервал времени, равный настройке элемента 7 задержки и достаточный для устойчивого срабатывания схемных элементов 11, 9, 2, открывается элемент И

5 и импульсы напряжения, вырабатываемые генератором 8, начинают поступать на тактирующий вход АЦП 3, организуя преобразование аналогового сигнала датчика 1-1 в информационный код 1-1; — одновременно с этим микропроцессср 18 записывает в свои регистры DE код начального адреса ОЗУ 20, начиная с которого последний будет заполняться измерительной информацией, а затем записывает в регистр Н код старшей части адреса обращения к АЦП 3 и в регистр С вЂ” код числа j — в момент времени тз преобразование аналогового сигнала в информационный код заканчивается и на выходе готовности данных АЦП 3 формируется импульсный сигнал активно низкого уровня, по которому

О-триггер 6 возвращается в исходное состояние, закрывая элемент И 5 и восстанавливая единичный сигнал на выходе элемента

И 11; — электрические сигналы с выходов блока 9 снимаются, а в счетчик 13 записы вается первая единица; — в момент времени тд микропроцессор

18 формирует первую команду СЯ1 обращения к АЦП 3, по которой закрывается элемент И 4, а на шину 14 выводится информационный код 1-1, считываемый в ОЗУ

20 по начальному адресу, записанному ранее в регистровую пару DE; — при снятии управляющей команды

CS> на выходе элемента И 4 восстанавливается сигнал высокого уровня, D-триггер 6 вновь переводится в единичное состояние, закрывая элемент И 11, вследствие чего на выходы блока 9 выводится адресный код

KOD 002, хранящийся в его ячейках памяти с порядковым номером ...001, и начинается новый цикл преобразования аналогового сигнала в информационный код KOD 1 — 2, который заканчивается его записью в ОЗУ

20 по адресу, указанному в регистровой паре DE и увеличенному относительно начального на 1.

Аналогичным образом выделяются и вводятся в ОЗУ 20 информационные коды датчиков 1-5, 1-8, 1 — 11..., 1-п, причем после каждого обращения к АЦП 3 микропроцес25

С, и когда оно считывается до нуля, вновь запускает программу формирования измерительной информации, начиная с выдачи команды СЯз обращения к 3-му управляющему входу устройства (операция 10), Для изменения программы опроса датчиков 1 — 1...1-п микропроцессор 18, вместо очередной команды CS> обращения к АЦП 3 формирует команду STA ADR CS4, адресуемую на 4-й управляющий вход устройства для обнуления счетчика 13, а затем переписывает из сОответствующего раздела памяти блока 19 в блок 9 новые данные, касающиеся кодовых обозначений тех датчиков, которые должны формировать информацию в очередном измерительном цикле. Последовательность загрузки блока

9 аналогична указанному в табл.2.

Быстродействие устройства при переключении программ опроса датчиков может быть повышено, если в его составе предусмотреть регистр 16 и элемент ИЛИ 17. В этом случае в блок 9 предварительно загружают данные, касающиеся формирования нескольких информационных потоков, необходимость в которых может возникнуть в планируемом цикле технологических операций. Для каждого из этих потоков в блоке 9 выделяется определенная область памяти, задаваемая кодом базового адреса, устанавливаемым с помощью регистра 16 на старших адресных разрядах блока 9. После запуска программы формирования измерительной информации микропроцессор 18 выводит на шину 14 код базового адреса того информационного потока, который необходим в данный момент времени, и командами STA ADR CSp, WE считывает его в регистр 16. Затем он реализует саму программу опроса датчиков, начиная с операции 10, и записывает получаемые при этом информационные коды в ОЗУ 20, Для изменения информационного потока в регистр

16 достаточно записать код нового базового адреса блока 9 и вновь запустить программу опроса датчиков.

Программа обработки измерительной информации в данной заявке не обрабатывается как не имеющая непосредственного отношения к предлагаемому техническому решению. Она может включаться в работу либо одновременно с заполнением ОЗУ

20, либо по завершению определенного числа циклов опроса аналоговых датчиков

1-1„,1-п.

Таким образом, предлагаемое устройство предусматривает циклический опрос только лишь тех датчиков, которые формируют в данный момент времени полезную формацию, что позволяет свести к мини1800452

55 муму длительность измерительного цикла и тем самым повысить быстродействие устройства, Кроме того существенно увеличена производительность ЭВМ, так как ее рабочая программа не содержит сведений о со- 5 ставе и необходимой последовательности опроса датчиков, а вывод на шину данных и запись в ее оперативную память каждого нового информационного кадра практически осуществляется одной командой — ко- 10 мандой обращения к АЦП, считываемой на старшие разряды шины адреса с одного из регистров общего назначения микропроцессора ЭВМ.

Следует отметить, что преимущества 15 данного устройства будут тем заметнее, чем большее количество датчиков входит в состав контролируемого объекта.

Технико-экономический эффект от использования данного предложения 20 заключается в улучшении технических характеристик средств вычислительной техники и возможности создания более совершенных устройств сбора и первичной обработки измерительной информации. 25 формируемой датчиками аналогового. типа, Формула изобретения

1. Устройство для ввода информации, содержащее коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок оперативной па- 30 мяти, счетчик импульсов, О-триггер, генератор тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ, информационные входы коммутатора являются информационными входами устройства, выход коммутатора 35 соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока оперативной памяти, выходы счетчика импульсов 40 соединены с адресными входами первой группы блока оперативной памяти, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены четыре элемента И и элемент задержки, 45 первый вход первого элемента И и вход разрешения считывания аналого-цифрового преобразователя являются первым уп равля ющим входом устройства, инфор50 мационные входы блока оперативной памяти являются информационными входамивыходами устройства, выход первого элемента И соединен с синхровходом Dтриггера, вход сброса которого соединен с выходом готовности данных аналого-цифрового преобразователя, информационный вход D-триггера подключен к шине логической единицы устройства, первые входы первого элемента ИЛИ и третьего элемента

И являются вторым управляющим входом устройства, первый вход четвертого элемента И и второй вход первого элемента И являются третьим управляющим входом устройства, второй вход четвертого элемента И является четвертым управляющим входом устройства, выход первого элемента

ИЛИ соединен с входом разрешения записи блока оперативной памяти, второй вход первого элемента ИЛИ является входом записи устройства, выход третьего элемента И соединен с входом выборки блока оперативной памяти и счетным входом счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с выходом четвертого элемента И, выходы блока оперативной памяти соединены с адресными входами коммутатора прямой выход 0-триггера через элемент задержки соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход второго элемента И соединен с синхронизирующим входом аналого-цифрового преобразователя, инверсный выход D-триггера соединен с вторым входом третьего элемента И.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени переключения программ опроса датчиков, оно дополнительно содержит регистр и второй элемент ИЛИ, входы которого подключены к второму входу первого элемента ИЛИ и второму входу четвертого элемента И, информационные входы регистра соединены с информационными входами блока оперативной памяти, а выходы — с адресными входами второй группы блока оперативной памяти, выход элемента ИЛИ соединен с входом разрешения записи регистра.

1800452

Таблица 1

Таблица2

Инемо код! (омме нт а рий

LXID, AD К, бл. 1 f3 (В2

LDAX D

MOV9 А

LOOP 1

INXD

LDAX D

L00P2

STA ADr, cS

10 ьХШ ЫИ ОЗУ 20 ичтн, аж esp

12 м операции

MOV M, А

ocr. в

INZ LOOPl

Записать в регистры DK код начального адреса блока 19

Записать в регистр Н код старшей части адреса оЬращения к Ьлоку 9

Загрузить в аккумулятор 23 код числа 1 датчиков в опрашиваемой группе

Передать содержимое аккумулятора в регистр В

Идентифицировать цикл загрузки Ьлока 9

Увеличить на 1 содержимое регистров DE

Загрузить в аккумулятор 23 код опрашиваемого датчика

Передать содержимое аккумулятора в блок 9

Уменьшить на 1 содержимое регистра В

Если содержимое регистра В не стало равным О, то вернуться к началу цикла (операция 5) Если (В) =О, то начать программу Формирования измерительной информации

Выдать команду СБЗ, обращения к третьему управлякщему входу устройства

Записать в регистры DE код начального адреса

ОЗУ 20

Записать в регистр Н код старшей части адреса обращения к АЦП 3

12

Продолжение табл, g.

1800452

Мнемокод

1<оммента рий операции

1 3 t MV IC, КОР) LOOP 3

ЮЧА, М

ТИР LOOP2

16

STAX D

INX D

DCR С

INZ 1.00РЗ

Записать в регистр С код числа j опрашиваемых датчиков

Идентифицировать цикл опроса датчиков

Выдать команду обращения к АЦП 3 и записать выделенный на шину 14 информационный код в аккумулятор 23

Переписать содержимое аккумулятора в ОЗУ 20

Увеличить на 1 содержимое регистров DE

Уменьшить на 1 содержимое регистра С

Если содержимое регистра С не стало равным нулю, то повторить цикл обращения к АЦП 3

Если (С) =О, то индифицировать программу формирования измерительной информации (с операции 10) 1800452

CS ф С5

®

Об

011

09

g5

rom

A4/7 и — ь

Составитель В, Ноянов

Редактор С. Кулакова Техред M. Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 1165 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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