Устройство для ввода многоканальной измерительной информации

(51)06 3/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА МНОГОКАНАЛЬНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Зайка Валерий Анатольевич Климентовский Виталий Викторович Лопарева Наталия Вячеславовна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для ввода многоканальной измерительной информации, содержащее первый коммутатор, генератор импульсов, счетчик, аналого-цифровой преобразователь,блок управления, первый и второй регистры, причем информационные входы первого коммутатора являются информационными входами устройства, выход первого коммутатора соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, а выход генератора импульсов соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационными входами группы первого регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, отличающееся тем, что содержит блок выбора каналов, второй коммутатор, дешифратор и блок выбора формата, Фиг. 1 7620 1 2005.12.30 при этом выход конца преобразования аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом блока управления, первый выход которого соединен с информационным входом первого регистра, второй выход - с управляющим входом первого регистра, третий выход - с входом записи первого регистра, выходы дешифратора соединены с адресными входами первого коммутатора и информационными входами второго регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, четвертый выход блока управления соединен с входом записи второго регистра, пятый выход - с управляющим входом второго регистра, шестой выход блока управления является выходом готовности устройства, седьмой и восьмой выходы блока управления соединены соответственно со счетным входом и входом сброса счетчика, выходы которого соединены с информационными входами блока выбора формата и управляющими входами второго коммутатора, информационные входы которого соединены с выходами блока выбора каналов, выходы второго коммутатора соединены с входами дешифратора, а выход блока выбора формата соединен с управляющим входом блока управления. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит первый,второй и третий триггеры, первый и второй элементы И-НЕ, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй одновибраторы, первый, второй и третий элементы ИЛИ, схему запуска и элемент задержки, при этом первый выход схемы запуска соединен с входом установки в единицу первого триггера и входом установки в ноль третьего триггера, выход которого соединен с первыми входами первого и четвертого элементов И, первым входом второго элемента ИЛИ и является вторым выходом блока, выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента И-НЕ соединен с входом установки в единицу второго триггера и входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом установки в ноль первого триггера, первый вход первого элемента ИЛИ, вторые входы первого элемента И-НЕ и первого элемента И и вход элемента задержки являются управляющим входом блока, выход первого элемента И является первым выходом блока, выход первого элемента ИЛИ является восьмым выходом блока, второй выход схемы запуска соединен с первым входом второго элемента И, третий выход схемы запуска соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен со вторым входом второго элемента И, третий вход которого является информационным входом блока, выход второго триггера соединен с первыми входами второго элемента И-НЕ и третьего элемента И и третьим входом второго элемента ИЛИ и является пятым выходом блока, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом установки в единицу третьего триггера и входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом установки в ноль второго триггера, выход элемента задержки соединен со вторым входом второго элемента И-НЕ, выход второго элемента И соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И и является седьмым выходом блока, выход третьего элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и является четвертым выходом блока,выход четвертого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и является третьим выходом блока, а выход третьего элемента ИЛИ является шестым выходом блока. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для оперативной селекции, структурного преобразования и ввода многоканальных потоков данных в ЭВМ. Известно устройство для ввода информации 1, состоящее из блока усилителей, счетчика каналов, одновибратора, элемента ИЛИ, дешифратора, переключателей, элементов И и блока формирователей. Устройство обеспечивает ввод данных только с заранее заданной информационной структуры и с ограниченного количества (не более трех) измерительных каналов. 2 7620 1 2005.12.30 Известно устройство для ввода многопараметрической измерительной информации 2, состоящее из блока переключения измерительных каналов, коммутатора, блока выбора формата, дешифратора, счетчика и генератора. В устройстве из поступающих на его вход сигналов с измерительных каналов с помощью блока переключения измерительных каналов подаются на блок коммутации только сигналы с выбранной последовательностью каналов. Выбранные сигналы поступают в этом случае на выход устройства в соответствии с заданной в блоке выбора формата кадра структурой информационного кадра, что не обеспечивает возможностей для оперативной сортировки и обработки введенных данных. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ввода многоканальной информации 3, содержащее коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок оперативной памяти, блок управления, генератор импульсов, регистр, блок постоянной памяти, два триггера, два одновибратора, элемент ИЛИ-НЕ и два счетчика. В устройстве невозможно осуществление оперативного изменения порядка опроса измерительных каналов и выдачи из него данных о порядке передачи информации из поступающих на вход устройства измерительных каналов. Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет изменения порядка опроса каналов и выдачи информации о порядке передачи информации. Поставленная техническая задача достигается тем, что в устройство для ввода многоканальной измерительной информации, содержащее первый коммутатор, генератор импульсов, счетчик, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, первый и второй регистры, информационные входы первого коммутатора являются информационными входами устройства, выход первого коммутатора соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, а выход генератора импульсов соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационными входами группы первого регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, содержится блок выбора каналов, второй коммутатор, дешифратор,блок выбора формата, при этом выход конца преобразования аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом блока управления, первый выход которого соединен с информационным входом первого регистра, второй выход - с управляющим входом первого регистра, третий выход - с входом записи первого регистра, выходы дешифратора соединены с адресными входами первого коммутатора и информационными входами второго регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, четвертый выход блока управления соединен с входом записи второго регистра,пятый выход - с управляющим входом второго регистра, шестой выход блока управления является выходом готовности устройства, седьмой и восьмой выходы блока управления соединены соответственно со счетным входом и входом сброса счетчика, выходы которого соединены с информационными входами блока выбора формата и управляющими входами второго коммутатора, информационные входы которого соединены с выходами блока выбора каналов, выходы второго коммутатора соединены с входами дешифратора, а выход блока выбора формата соединен с управляющим входом блока управления. Более эффективное решение задачи достигается, когда блок управления содержит первый, второй и третий триггеры, первый и второй элементы И-НЕ, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй одновибраторы, первый, второй и третий элементы ИЛИ, схему запуска, элемент задержки, при этом первый выход схемы запуска соединены с входом установки в единицу первого триггера и входом установки в ноль третьего триггера, выход которого соединен с первыми входами первого и четвертого элементов И, первым входом второго элемента ИЛИ и является вторым выходом блока,выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента И-НЕ соединен с входом установки в единицу второго триггера и входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом установки в ноль первого триггера, первый вход первого элемента ИЛИ, вторые 3 7620 1 2005.12.30 входы первого элемента И-НЕ и первого элемента И и вход элемента задержки является управляющим входом блока, выход первого элемента И являетсяпервым выходом блока,выход первого элемента ИЛИ является восьмым выходом блока, второй выход схемы запуска соединен с первым входом второго элемента И, третий выход схемы запуска соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен со вторым входом второго элемента И, третий вход которого является информационным входом блока, выход второго триггера соединен с первыми входами второго элемента И-НЕ и третьего элемента И и третьим входом второго элемента ИЛИ и является пятым выходом блока, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом установки в единицу третьего триггера и входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом установки в ноль второго триггера, выход элемента задержки соединен со вторым входом второго элемента И-НЕ, выход второго элемента И соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И и является седьмым выходом блока, выход третьего элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и является четвертым выходом блока, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и является третьим выходом блока, а выход третьего элемента ИЛИ является шестым выходом блока. Совокупность указанных признаков позволяет, за счет выбора произвольной последовательности различных номеров каналов и передачи на выход устройства в содержимом первого передаваемого информационного кадра данных о структуре заданных номеров каналов, а во всех остальных информационных кадрах содержимого из всех выбранных каналов, обеспечивать повышение оперативности задания и ввода данных о выбранной структуре информационного кадра. Сущность изобретения поясняется фигурами 1, 2 и 3. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства ввода многоканальной информации, которая содержит 1 - первый коммутатор,8 - счетчик,2 - аналого-цифровой преобразователь,9 - блок выбора формата,3 - первый регистр,10 - блок выбора каналов,4- дешифратор,11 - блок управления,5 - генератор импульсов,12 - вход устройства,6 - второй регистр,13 - выход устройства. 7 - второй коммутатор,На фиг. 2 приведена схема блока управления, которая содержит 14 - схему запуска,22 - первый одновибратор,15 - первый триггер 23 - элемент задержки,16 - первый элемент И-НЕ,24 - второй одновибратор,17 - второй триггер,25 - второй элемент ИЛИ 18 - второй элемент И-НЕ,26 - второй элемент И,19 - третий триггер,27 - третий элемент И,20 - первый элемент И,28 - четвертый элемент И,21 - первый элемент ИЛИ,29 - третий элемент ИЛИ. На фиг. 3 приведена реализация блока 1 устройства, на фиг. 4 - блока 4, на фиг. 5 блока 5, на фиг. 6 - блока 7, на фиг. 7 - блока 9. На фиг. 8 - блока 10, на фиг. 9 - блока 14,на фиг. 10 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства. Измерительные сигналы со входа устройства 12 подключены к информационным входам первого коммутатора 1, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя 2, вход сигнала запуска которого подключен к выходу генератора импульсов 5, выход сигнала конец преобразования блока 2 соединен с третьим входом второго элемента И 26, информационные выходы блока 2 подключены к информационным входам первого регистра 3, информационный вход (вход выделенного сигнала синхронизация кадра) которого соединен с выходом первого элемента И 20, вход записи 4 7620 1 2005.12.30 в первый регистр 3 подключен к выходу четвертого элемента И 28, управляющий вход соединен с единичным выходом третьего триггера 19, информационные выходы блока 3 подключены к информационным выходам устройства 13, все выходы (разряды) которого соединены соответственно с информационными выходами второго регистра 6, информационные входы которого подключены к выходам дешифратора 4, вход записи соединен с выходом третьего элемента И 27, а управляющий вход подключен к единичному выходу второго триггера 18. Выход третьего элемента ИЛИ 29 является выходом сигнала готовности устройства и соединен с выходом 13 устройства. Счетный вход счетчика 8 соединен с выходом второго элемента И 26, установочный в ноль вход счетчика 8 соединен с выходом элемента ИЛИ 21, информационные выходы блока 8 подключены к информационным входам блока выбора формата 9, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ 21, вторыми входами первого элемента И-НЕ 16, вторым входом первого элемента И 20 и входом элемента задержки 23, выход которого подключен ко второму входу второго элемента И-НЕ 18. Информационные выходы блока 8 соединены с управляющими входами второго коммутатора 8, информационные входы которого подключены к информационным выходам блока выбора каналов 10. Первый выход схемы запуска 14 соединен с установочным в единицу входом первого триггера 15 и установочным в ноль входом третьего триггера 19, единичный выход которого подключен к первому входу первого 20 и четвертого 28 элементов И и к третьему входу второго элемента ИЛИ 25, первый вход которого соединен с подключенным к первому входу первого элемента И-НЕ 16 единичным выходом первого триггера 15, установочный в ноль вход которого соединен с выходом первого одновибратора 22, вход которого подключен к соединенному с установочным в единицу входом второго триггера 17 выходом первого элемента И-НЕ 16. Первый вход первого элемента ИЛИ 21 соединен с третьим выходом схемы запуска 14, второй выход которой подключен к первому входу второго элемента И 26, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ 25, второй вход которого вместе с первым входом третьего элемента И 27 и первым входом второго элемента И-НЕ 18 соединены с единичным выходом второго триггера 17, установочный в ноль вход которого подключен к выходу второго одновибратора 23, вход которого соединен с подключенным к установочному в единицу входу третьего триггера 19 выходу второго элемента И-НЕ 18, выход второго элемента И 26 подключен ко второму входу четвертого элемента И 28 и ко второму входу третьего элемента И 27, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ 29, первый вход которого подключен к выходу четвертого элемента И 28. В качестве коммутирующих элементов блока 1 30-31 могут быть использованы микросхемы (м.с.) К 284 КН 1, элементы 1 32, 2 33,5 34 блока 4 - м.с. К 155 ИД 3. На фиг. 4 представлен пример реализации дешифратора на 64 выхода. Блок 5 выполнен на м.с. К 155 ЛА 8 (1) 35, 36, 37 и 38 и К 155 АГ 3 (2), 39, резисторах 1, 40, 2 41, 3 42 и конденсаторах 1 42, С 2 43 (см. фиг. 5). В качестве -ых элементов выбора -ых разрядов 44-47 (фиг. 6) могут быть использованы м.с. К 155 КП 7, каждой из которых обеспечивается передача на выход при соответствующем выборе группы м.с. общим управлением сигналом одного из 8-и поступающих на ее вход сигналов в зависимости от кода, приходящего на группу управляющих входов каждой м.с. Элементы ИЛИ 48, 49 - м.м. типа К 155 ЛЛ 1, дешифратор управления 50 - м.с. К 155 ИД 4. На фиг. 6 показан пример реализации блока 7 для выбора и коммутации каналов на 32-е позиции и.к. В этом случае из поступающего с блока 8 пятиразрядного кода(2532) младшая группа разрядов (с первого по третий) с блока 8 поступает на группы управляющих входов м.с. К 155 КП 7, а старшая группа разрядов (четвертый и пятый разряды) с блока поступают на дешифратор управления 50, где по ним вырабатываются четыре сигнала, поступающие на выделенные управляющие входы соответственно м.м. 1,(1) - для первого управляющего входа с выхода 0 м.с. 5 и на такие же входы м.с. 4,(4) - для четвертого управляющего входа с выхода 3 м.с. 5. Блок 9 (фиг. 7) выполнен для примера выбора формата кадра с размерностью не более 995 7620 1 2005.12.30 ти позиций в кадре. 1 51 и 2 52 - К 155 ИД 4 дешифруют единичные (1) и десятичные (2) состояния счетчика 8. Переключателями единиц 53 и десяток 54 типа ПМ 10 П 1 выбирается одно из положений, например для 64-х позиционного кадра переключатель единиц устанавливается в положение 4, а десяток - в положение 6. Сигнал, соответствующий 64-му состоянию блока 8, выделяется на элементе 3 65 - м.с. 155 ЛА 3 и поступает на второй вход блока управления 11. Блок выбора каналов 10 реализован (фиг. 8) на программных переключателях единиц 56, десяток 57 и т.д. (для 64-х позиций и.к. только единиц и десяток) типа ПП 1 и преобразователях х/у 58 двоичнодесятичного кода в двоичный код (м.с. К 155 ПР 6) 4. Схема запуска 16 блока 11 реализована (фиг. 9) на элементе И 62 (м.с. 155 ЛИ 1), НЕ 63 (м.с. К 155 ЛН 1), переключателях 1 59, 2 60 типа П 2 К, резисторе 64 и конденсаторе 61, остальные элементы блока 11 - м.с. К 155 серии (15, 17, 19-м.с. К 155 ТМ 2). Счетчик 8 - м.с. К 155 ИЕ 5, блоки 3 и 6 - м.с. К 555 ИР 16. Устройство работает следующим образом. Временная диаграмма, поясняющая работу устройства приведена на фиг. 10. Начало и окончание работы устройства определяет схема запуска (фиг. 9). В положении переключателя 1, когда на контакт 1 1 подан низкий уровень напряжения, устройство не работает. В этом случае на первый вход второго элемента И 26 поступает низкий уровень напряжения со второго выхода схемы запуска и сигналы конец преобразования(к.пр.) от блока 2 не проходят на выход элемента И 26. Для пуска устройства необходимо переключатель 1 перевести в положение 1-2, а также кратковременно включать переключатель 2. На выходах 1 и 3 схемы появятся сигналы (в.д.2 и 3), один из которых (с выхода 3) через элемент ИЛИ 21 поступает на установку в 0 счетчика 8 (в.д.5), а второй (с выхода 1) установит в единицу первый триггер 15 (в.д.6) и установит в ноль третий триггер 19. Высокий уровень сигнала с единичного выхода триггера 15 через элемент ИЛИ 25 поступит на второй вход элемента И 26, на первом входе которого находится высокий уровень сигнала со второго выхода схемы 14. Сигналы к.пр. поступят на выход элемента И 26 и соответственно на счетный вход блока 8. Счетчик 8 подсчитывает сигналы к.пр. до тех пор, пока блоком 9 не выработается в зависимости от положения его переключателей (фиг. 7) сигнал-признак конца/начала информационного кадра (и.к.) сигнал 1 на в.д.7. По сигналу 1 через элемент ИЛИ 21 блок 8 снова установится в начальное нулевое состояние. По первому поступившему сигналу 1 сигнал с выхода первого элемента И-НЕ 16 через одновибратор 22 (в.д. 8) установит триггер 15 в нулевое состояние, а триггер 17 установит в единичное состояние (в.д.9), высокий уровень с единичного выхода которого через элемент ИЛИ 25 разрешит дальнейшее прохождение сигналов к.пр., а также разрешит элементу И 27 передавать сигналы синхронизации в блок 6 и через схему ИЛИ 29 на выход 13 устройства. Также с единичного выхода триггера 17 поступит сигнал разрешения ввода информации блоком 6. На информационные входы блока 6 поступают продешифрированные блоком 4 коды выбранных блоком 10 и прокоммутированных блоком 7 номеров каналов и. к., последовательность которых определяется в зависимости от того, что набрано на блоке 10. Разумеется эта последовательность может быть самого произвольного вида, например блоком 10 может быть выбран на первую позицию и.к. канал 50, а на вторую - канал 1. Блоком выбора каналов 10 могут быть набраны любые номера каналов из их общего количества , в том числе выбраны одни и те же номера каналов по отдельным или всем позициям и.к. Вся последовательность номеров каналов в соответствии с сигналами синхронизации ( сигналами с выхода элементов 27 и 29) поступит последовательно позициям и.к., с первой поую, на вход блока 6 и соответственно на выход устройства 13 за период одного и.к. Это время,соответствующее наличию сигнала, разрешающего вывод блоку 6, показано на в.д.9 как 2-1. Для того чтобы этот и.к., в котором находится информация о его качественной структуре, то есть о последовательности номеров каналов, с которых должна поступать в устройство и из него многоканальная информация, отличается от других и. к., в которых 6 7620 1 2005.12.30 будет поступать измерительная информация, в его информационный разряд, в который заносится сигнал начала/конца и.к. - сигнал КСС 2, сигнал КСС 2 заносится на каждый синхросигнали.к. (вых.бл.27, в.д.16). Очередным сигналом 1 через элемент И-НЕ 18 и одновибратор 24 триггер 17 переводится в нулевое состояние (в.д.10, 11),соответственно запрещается разрешение на ввод блоку 6 и передача сигнала КСС 2 элементом 27. Однако в то же время (в.д.12) устанавливается в единицу триггер 19, вырабатывается сигнал для разрешения ввода информации блоком 3, на вход блока 3 через элемент И 28 поступают сигналыв соответствии с сигналами к.пр. (в.д.17) и поступивший и все последующие сигналы 1 с блока 9 поступают через элемент И 20 в качестве сигналовв блок 3 (в.д.13). Необходимо отметить, что для того, чтобы не образовывались временные условия для одновременной установки в единицу триггеров 17 и 19 по одному сигналу 1 в зависимости от длительности сигналов 1 и времени переходных процессов в элементах 16, 17, 18, 19 при большом разбросе временных соотношений на второй вход второго элемента И-НЕ 19 сигнал 1 подключается через элемент временной задержки 24. На информационных входах блока 3 находятся преобразованные блоком 2 коды измерительных сигналов 1, со входа устройства 12, которые выбираются блоком 1 в соответствии с поступающими на его вход кодами выбранных блоком 10 и прокоммутированных блоком 7 номеров измерительных каналов в зависимости от текущей позиции и.к. Весь дальнейший цикл ввода информации будет состоять в вводе последовательных информационных кадров, отделяемых друг от друга сигналами. Содержимым каждого кадра, кроме первого, будет являться измерительная информация с выбранной последовательностью сигналов 1,. Весь процесс ввода информации можно разделить на две фазы фазу подготовки (время п на в.д.4) и фазу ввода Твв. Во время п обычно происходят изменения в последовательности каналов, с которых вводится информация. Это осуществляется путем установки на блоке 10 необходимых номеров каналов, причем, как сказано выше, блок 10 определяют выбранные номера каналов последовательно по всем позициям и.к. Время ввода Твв разделяется на такие временные промежутки 0-1, 1-2 и 2-3. За период 0-1,(в.д.6) происходит запуск устройства в работу, за время 1-2 (в.д.9) происходит ввод данных о структуре каналов, выбранных для ввода, а за время 2-3 (в.д.12) происходит непосредственный ввод измерительной информации о сигналах 1,. Для прекращения ввода информации переключатель 1 схемы запуска 14 переводят в положение 1-3. Источники информации 1. А.с. СССР 1424002, МПК 06 3/00 // Бюл.34, 1988. 2. А.с. СССР 1485225, МПК 06 3/05 // Бюл. 21, 1989 (прототип). 3. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике Справочник / Р.В. Данилов, . Ельцова, Ю.П. Иванов и др. Под ред. Б.Н. Файзулаева,Б.В. Тарабрина. - . Радио и связь, 1986. - С. 126. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.