Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков

Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и може быть использовано для ввода аналоговой информации от датчиков, сигналы которых имеют существенные отличия в амплитудных и частотных характеристиках. Цель изобретения - повьппение точности обработки вводи- : мой информации за счет программно-; управляемого сопряжения динамических диапазонов входных сигналов с диапазоном устройства. Устройство содержит мультиплексор, блок масштабирования , аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок буферной памяти , регистр, генератор, управляемый делитель частоты, элемент задержки, блок микропрограммного управления, дешифратор и блок оперативной памяти . Мультиплексор подключает к блоку масштабирования аналоговый датчик , выбранный для опроса. Блок масштабирования выполняет согласование динамического диапазона датчика и АЦП. Информация о номере опрашиваемого канала, частоте дискретизаци и АЦП и динамическом .диапазоне датчика данного канала содержится в блоке оперативной памяти. Извлечением этой информации из блока оперативной памяти и загрузкой ее в регистры устройства управляет блок микропрограммного управления. Нормированный аналоговый, сигнал поступает на АЦП к после оцифровки записьшается.в блок буферной памяти. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. И futf

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 G 06 F 3/05

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3969498/24-24 (22) 29,10.85 (46) 23.03.87, Бюл. У 11 (72) В.И. Суворов, A,Н. Андрюхин, Б.А. Юфряков, О.Н. Линников, Н.П. Катомин, В,М. Панов, В,А. Шлык и Н,Г. Маташкин (53) 681.327.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1049893, кл. G 06 F 13/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 1012230, кл. G 06 Р 3/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ ОТ АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для ввода аналоговой информации от датчиков, сигналы которых имеют существенные отличия в амплитудных и частотных характеристиках. Цель изобретения— повышение точности обработки вводи.мой информации за счет программно-; управляемого сопряжения динамических диапазонов входных сигналов с диапазоном устройства ° Устройство содержит мультиплексор, блок масштабирования, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок буферной памяти, регистр, генератор, управляемый делитель частоты, элемент задержки, блок микропрограммного управления, дешифратор и блок оперативной памяти, Мультиплексор подключает к блоку масштабирования аналоговый датчик, выбранный для опроса. Блок масштабирования выполняет согласование динамического диапазона датчика и

АЦП. Информация о номере опрашиваемого канала, частоте дискретизации

АЦП и динамическом диапазоне датчика данного канала содержится в блоке оперативной памяти. Извлечением этой информации из блока оперативной памяти и загрузкой ее в регистры устройства управляет блок микропрограммного управления. Нормированный аналоговый, сигнал поступает на АЦП и после оцифровки записывается в блок буферной памяти. 2 з.п, ф-лы, 6 ил. зовано постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Тогда операция начальной загрузки отсутствует, Константы в блоке 11 определяют порядок опроса каналов, частоту дискретизации АЦП 3 в каждом канале и режим работы БИ 8 для каждого канала. Порядок работы устройства определяется .программой работы БИПУ 12.

Цикл сбора информации начинается с чтения блоком 12 по ШД 14 константы из блока 11. При этом предварительно из блока 12 на шину адреса выставляется адрес очередной константы, а по шине управления на вход чтения блока 11 поступает импульс чтения, после чего блок 12 загружает эту константу в регистр одного из трех блоков: БИ 8, УДЧ 9, PHK 10.

Для этого на ШД 14 выставляется константа (в простейшем случае — та же, что считана из блока 11, но не исключается и преобразование в БИПУ

12), а на шину адреса — адрес блока, Дешифратор б дешифрирует адрес и выдает импульс записи на соответствующий регистр tO 21. Цикл, начинающийся чтением константы иэ блока t1 заканчивается после того, как все названные регистры будут загружены. Константа, записанная в

РНК 10, однозначно определяет номер подключенного канала, в PM 23 и

РС 21 — динамический диапазон сигнала на входе БИ 8 (амплитуда и смещение относительно нуля) для поддержания заданного динамического диапазона сигнала на входе АЦП 3, в РКЧ

16 — интервал между предыдущим и последующим импульсом запуска АЦП 3.

Если частота дискретизации сигналов всех датчиков 1 одинакова, то загрузить РКЧ 16 следует всего один раз перед началом работы. То же относится к РНК 10 и регистрам PM 23 и

РС 21, если соответственно опрашивается лишь один датчик и динамический диапазон сигналов всех датчиков подключаемых мультиплексором.2,одинаков.

Цель изобретения " повышение точности обработки вводимой информации за счет программно-управляемого сопряжения динамических диапазонов входных сигналов с диапазоном устройства, На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — конструкция управляемого делителя частоты; на фиг, 3 — конструкция блока нормировки; на фиг, 4 — пример реализации усилителя блока нормировки; 20 на фиг, 5 — возможный вариант конструкции блока буферной памяти; на фиг. б — временные диаграммы, поясняюшие работу устройства, Устройство содержит аналоговые 25 датчики 1, мультиплексор 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, блок 4 буферной памяти, генератор 5, дешифратор 6, элемент 7 задержки,, блок 8 масштабирования (БИ), улравля- Я7 емый делитель 9 частоты (УДЧ), регистр 10:(регистр номера канала PHK), блок 11 оперативной памяти, блок 12 микропрограммного управления (БИНУ), шину 13 управления (ЯУ), шину 14 данных (ШД), шину 15 адреса (ША).

Делитель частоты (фиг ° 2) содержит регистр 16 (регистр кода частоты

РКЧ), счетчик 17, формирователь 18, элемент ИЛИ 19. Блок нормировки со†1п держит (фиг ° 3) усилитель 20, регистр 21 смещения (РС), цифроаналоговый преобразователь (ПАП) 22, регистр 23 масштаба (PM).

Блок буферной памяти (фиг, 5) содержит блок 24 регистров общего назначения (БРОН), счетчик 25 адреса записи, компаратор 26, счетчик

27 адреса чтения, первый ?8 и второй

29 элементы задержки.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы по ШД 14 и

ША 15 под управлением сигнала, поступающего на вход записи блока 11 по

ШУ 13, происходит загрузка блока 11 от центрального процессора (внешнего по отношению к данному устройсту). В качестве блока 11 может бить испольКонстанта, записанная в РКЧ 16 (фиг. 2), переписывается в счетчик

17 импульсом от дешифратора 6 или импульсом с выхода формирователя 18 при достижении содержимым счетчика 17 нулевого значения, Импульс перезаписи с выхода формирователя

18 одновременно подается на запуск

1 129873

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для ввода аналоговой информации от датчиков, сигналы которых имеют существенные отличия в амплитудных и частотных характеристиках, 98734 4

40.

3 12

АЦП 3, Записанная из РКЧ 16 константа определяет длительность очередного интервала до запуска АЦП 3 с дискретом, равным периоду тактовых импульсов генератора 5

Для пояснения работы УДЧ 9 рассмотрим случай, когда требуемая частота дискретизации сигналов, поступающих по первому каналу, равна

Г„, по второму каналу — 2fд, а по третьему — 5fд. Эпюры импульсов дискретизации сигналов первого, второго и третьего каналов для этого случая представлены как соответственно ИД 1, ИД 2 и ИД 3, эпюра импульсов на выходе УДЧ 9,полученная путем суммирования эпюр ИД 1, ИД 2 и

ИД 3 — как ИД (фиг, 6). На основании эпюр можно определить последовательность чисел, которую периодически следует записывать в регистры

16 и 10. Это 1 и 1 (длительность интервала до запуска АЦП 3 равна 17„, код номера подключенного канала — 1)

2 и 2, 1 и 3, 4 и 3, 4 и 3, 1 и 2, 3 и 3, 4 и 3, затем снова 1 и

При этом период тактовых импульсов генератора 5 „ должен быть равен

1/20f, Через элемент 7 импульс запуска

АЦП 3 поступает на вход записи блока 4, осуществляя запись очередного оцифрованного отсчета. Пришедший на вход записи блока 4 импульс (фиг.5), поступаэт на вход записи ВРОН 24 и записывает информацию, находящуюся на информационном входе. Содержимое счетчика 25 адреса записи является кодом адреса ячейки памяти, куда записывается информация. Через элемент

28 импульс, задержанный на время записи информации в БРОН 24, поступает на счетный вход счетчика 25 адреса записи и увеличивает его содержимое на единицу.

Таким образом, счетчик 25 указывает на адрес очередной свободной ячейки памяти БРОН 24, Чтение дан-. ных из ВРОН 24 производится по текущему адресу, сформированному счетчиком 2?, при подаче импульса на вход чтения, после чего, пройдя через элемент 29, импульс увеличивает содержимое счетчика 27 на единицу. Наличие в БРОН 24 подготовленной информации индицируется сигналом. готовности на управляющем выходе блока 4, Этот сигнал формируется

35 компаратором 26, если содержимое счетчиков 25 и 27 отличается. Перед началом работы содержимое счетчиков обнуляется. По мере заполнения блока 4 содержимое счетчика 25 увеличивается — буферная память заполняется, а на управляющем выходе блока 4 появляется сигнал готовности, Процессор обработки (внешний по отношению к устройству) по этому сигналу заканчивает операции, имеющие более высокий приоритет,и йачинает считывать информацию до тех пор, пока содержимое счетчиков 25 и 27 не сравняется, Сигнал готовности пропадает, буфер пуст ° В качестве БРОН

24 может быть использована, например, микросхема 1802ИР 1.

Блок нормировки (фиг, 3) работает следующим образом. Содержимое регистра смещения (код смещения) с помощью ЦАП 22 преобразуется в напряжение смещения, которое подается на управляющий вход управляемого усилителя 20, выполненного, напри-. мер, по схеме фиг. 4. В качестве микросхем Д1 и ДЗ можно использо-. вать операционные усилители серии

140, Код с выхода регистра масшт;— ба (в данном случае лишь три разряда, см. фиг. 4) поступает на управляющие входы блока ключей Д2, которые замыкаются и размыкаются в зависимости от кода, подключая и отключая соответствующие сопротивления в цепи обратной связи ОУ Д1. Тем самым меняется коэффициент усиления усилителя ?О. В качестве микросхем

Д2 можно использовать 564 КТЗ, Предлагаемое устройство обеспечивает индивидуальное программное согласование сигналов датчиков с АЦП по динамическому диапазону и частоте дискретизации, Информация о порядковых номерах подключаемых каналов, интервалах времени между предыдущим и последующим импульсами запуска

АЦП 3, а также величинах масштаба и смещения, задаваемых в БМ 8, хранится в блоке 11. Поэтому каждый цикл сбора информации начинается с выбора очередной константы из блока

11 и засылки соответствующего кода в PHK 10, РКЧ 16,.РС 21 и PM 23.

Индивидуальный подход к каждому датчику, базирующийся на априорных сведениях и параметрах его сигнала, гарантирует наиболее полное извле5 29873 чение информации при минимальном объеме запоминаемых отсчетов.

Формула изобретения

1. Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков, содержащее мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, блок буферной памяти, генератор, дешифратор и элемент 10 задержки, информационные выходы блока буферной памяти являются информационными выходами устройства, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с информационными входами 15 блока. буферной памяти, вход чтения которого является входом чтения устройства, выход требования прерывания блока буферной памяти является выходом требования прерывания уст- 20 ройства, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что, с целью повышения точности обработки вводимой информации за счет программно-управляемого сопряжения динамических диапазонов входных сигналов с диапазоном устройства, оно содержит блок масштабирования, управляемый делитель 30 частоты„ регистр, блок оперативной памяти, блок микропрограммного управления, информационные входы-выходы, адресные выходы и управляющие входывыходы которого соединены соответственно с шиной данных, шиной адреса и шиной управления устройства, входы дешифратора и адресные входы бло ка оперативной памяти соединены с шиной адреса устройства, информаци- щ онные входы регистра, информационные входы управляемого делителя частоты, информационные входы-выходы блока оперативной памяти и управляющие входы блока масштабирования соединены с шиной данных устройства, выход подтверждения записи блока буферной памяти соединен с шиной управления устройства, к которой подключены вход записи и вход чтения gg блока оперативной памяти, первый, второй и третий выходы дешифратора соединены соответственно с стробирующими входами управляемого делите4 6 ля частоты, блока масштабирования и регйстра, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора, выход которого соединен с информационным входом блока масштабирования, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход генератора соединен с. тактирующим входом управляемого делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и входом элемента задержки, выход которого соединен с входом записи блока буферной памяти, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что управляемый делитель частоты содержит регистр, счетчик, формирователь и элемент ИЛИ, выход которого соединен с стробирующим входом счетчика, выход которого соединен с входом формирователя, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и является выходом делителя, информационные входы регистра являются информационными входами делителя, выходы регистра соединены с установочными входами счетчика, вычитающий вход ко. торого является тактирующим входом делителя, второй вход элемента ИЛИ объединен с входом записи регистра и является стробирующим входом делителя, 3. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок масштабирования содержит регистр смещения, регистр масштаба, цифроаналоговый преобразователь и усилитель, информационный вход которого является информационным входом блока, входы записи регистров смещения и масштаба объединены и являются стробирующим входом блока, информационные входы регистров смещения и масштаба являются управляющими входами блока, выходы регистра смещения соединены с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом усилителя, выходы регистра масштаба соединены с управляющими входами группы усилителя, выход которого является выходом блока.

1298734

)2/8734! r- .--- .вЂ”М Д

Составитель B. Файзракманов

Редактор Н, Егорова Техред М.Ходаиич

Корректор А. Обручар

8аказ 889/50 Тираж 673

ВБИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 f3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д„ 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул, Проектная, 4