Устройство преобразования информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматических системах преобразования иобработки информации и при проектировании гибридных управляющих и вычислительных комплексов. Изобретение позволяет повысить быстродействие. Это достигается тем, что синхронизатор 8 под управлением блока 13 разворачивает различные временные диаграммы работы си

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ы 1676099 А1 (51)5 Н 03 M 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ВСЕ-р -.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!.:, :. .„" :::- ::::::К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4703924/24 (22) 12,06.89 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (72) А.Я.Бичуцкий, М.Е.Бородянский, Е.И.Моравский и И.Ф.Сурженко (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1092721, кл. Н 03 M 1/18, 1984.

Измерения в электронике. Справочник./Под ред. В.А.Кузнецова. М.: Знергоатомиздат, 1988, с.77, (54} УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНООРЫАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматических системах преобразования и обработки информации и при проектировании гибридных управляющих и вычислительных комплексов. Изобретение позволяет повысить быстродействие. Это достигается тем, что синхронизатор 8 под управлением блока 13 разворачивает различные временные диаграммы работы си1676099

10

45 стемы. В зависимости от диапазона преобразования сигнала по каналу на предыдущем цикле обработки массивов и от расположения его кода в одной из зон шкалы аналого-цифрового преобразователя 5 из алгоритма преобразования сигнала может быть исключен шаг определения диапазона, что сокращает время обработки сигнала. В зависимости от соотношения диапазонов преобразования сигналов по выИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматических системах преобразования и обработки информации и три проектировании гибридных управляющих и вычислительных комплексов.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — то же, блока пороговых устройств; на фиг.3- то же, блока масштабирования; на фиг.4 — To же, синхронизатора; на фиг.5 — то же, блока определения зоны сигнала; на фиг,6 — то же, блока формирования пороговых сигналов; на фиг,7 — то же, блока управления выбором диапазона измерения; на фиг.8 — то же„блока запуска; на фиг.9 — то we, кодирующего блока; на фиг.10 — то же, нормализатора кода; на фиг.11 — то же, блока формирования двоичного кода; на фиг.12 — временные диаграммы работы устройства; на фиг.13-.алгоритм разбиения сигналов на диапазоны.

Устройство (фиг.1) содержит N шин 1 входных аналоговых сигналов, мультиплексор 2, блок 3 пороговых устройств, блок 4 масштабирования, аналогоцифровой преобразователь 5, элемент

6 задержки, оперативное запоминающее устройство 7(ОЗУ), синхронизатор 8, шина

9 подключения к ЭВМ, блок 10 определения сигнала, реверсивный счетчик 11, блок

12 формирования пороговых сигналов, блок

13 управления выбором диапазона измерения, регистры 14 и 1 5, дешифратор 16, блок

17 запуска, счетчик 18. шину 19 "Пуск ".

Блок пороговых устройств (фиг.2) содержит пороговые элементы 20, кодирующий блок 21, элемент 22 И.

Блок масштабирования (фиг.3) содер жит резистор 23, операционный усилитель

24, резистор 25, коммутатор 26.

Синхронизатор (фиг.4) содержит элемент 27 ИЛИ, генератор 28 импульсов, счетбранному и предыдущему каналам, коды которых занесены в регистры 14 и 15. дешифратор 16 управляет блоком 17, который формирует импульс запуска аналого-цифрового преобразователя 5, оптимально задержанный на время переходного процесса блока 4 масштабирования, что при обработке массивов информации приводит к существенному сокращению времени обработки. 2 з.п.ф-лы, 13 ил. чик 29, дешифратор 30, элементы 31 — 35 И, элемент 36 НЕ, элементы 37 и 38 ИЛИ, Блок определения зоны сигнала (фиг.5) содержит нормализатор 39 кода, блок 40 сравнения кодов, входы 41 и 42, блок 43 формирования двоичного кода.

Блок формирования пороговых сигналов (фиг,6) содержит цифроаналоговый преобразователь 44, усилитель 45, инвертор 46, усилитель 47, Блок управления выбором диапазона измерений (фиг.7) содержит элементы 48 и

49 И, блок 50 сложения по модулю два, Блок запуска (фиг,8) содержит генератор 51 импульсов, счетчик 52, дешифратор

53, мультиплексор 54.

Кодирующий блок (фиг,3) содержит элементы 55 и 56 ИЛИ вЂ” НЕ и элемент 57 И, Нормализатор кода (фиг.10) содержит элемент 58 НЕ, сумматор 59, элементы 60 И.

Блок формирования двоичного кода (фиг.11) содержит элементы 61 и 62 ИЛИ, Устройство работает следующим образом.

Весь диапазон преобразования входных сигналов в системе разбивается на 1 поддиапазонов 01,О2,...,Dn. Отношение предельных значений сигналов в каждом поддиапазоне может быть различным и соответствовать, например, двоичному, десятичному или другому законам распределения в зависимости от требуемой разрешающей способности преобразования сигнала в каждом поддиапазоне, На фиг,12 приведен пример разбиения всего диапазона преобразования системы на три поддиапазона l31,02 и D3, Внутри каждого поддиапазона выделены эоны (заштрихованы) Ut +,Uiн, 0Р, Ui Алгоритм работы системы реализован таким образом, что после преобразования в АЦП 5 сигнала по каждому из каналов, в блоке

10 определяется зона (код зоны}, в которой находится значение преобразованного сигнала. Если сигнал находится в

1676099 средней (фиг.12 не заштрихована) части поддиапазона, то из условий функционирования алгоритма при повторном преобразовании сигнала в данном канале априорно известно, что сигнал из поддиапазона (в котором он находился при предыдущем опросе) не вышел, и опрос блока 3 не требуется, что сокращает время преобразования сигнала по каналу. Если сигнал находится в одной из заштрихованных зон паддиапаэона, т.е. вероятен переход его в другой поддиапазон, при повторном преобразовании сигнала в данном канале необходим опрос блока 3 для определения подциапаэона, Значения напряжений на входах четырех пороговых элементов блока 3 задаются блоком 12 и численно равны верхним и нижним границам преобразования сигнала (в обеих полярностях) для поддиапаэона, в котором находился сигнал данного канала при предыдущем опросе. Например, если сигнал находился ва втором поддиапазоне (D2 на фиг,12), уровни напряжений, выставляемых блоком 12 порогов на входы пороговых элементов, будут соответствовать U2,01,01,02, обозначенным на фиг,12.

Перед началом работы узлы системы (синхронизатор 8, счетчик 18 и блок 17) устанавливаются в начальное (нулевое) состояние. ОЗУ 7 очищается.

С приходом сигнала на вход 19 "Пуск" синхронизатор 8 начинает работу. Первый импульс синхронизатора 8 модифицирует состояние счетчика 18, на выходе которого устанавливается адрес .очередного (первого) обрабатываемого канала. Соответственно установленному адресу к выходу мультиплексора 2 подкл очается линия входного аналогового сигнала, а на выходы

03У 7 выставляется кад диапазона и признак зоны, Вторым импульсом временной последовательности синхронизатора 8 код диапазона с выхода ОЗУ 7 переписывается в счетчик 11. Второй выход ОЗУ 7, несущий информацию о зоне диапазона, подключен к входу блока 13. Если преобразованный на предыдущем цикле обработки данного канала сигнал находится в одной из (верхней и нижней) зон диапазона, блок 13 формирует сигнал управления для синхронизатора 8, а в зависимости от того, в какой верхней или нижней зоне находился сигнал, готовит разрешение для прохождения импульса с выхода блока 3. Импульс поступает на вход блока 13 в случае необходимости перехода на другой диапазон преобразования.

Синхронизатор 8 разворачивает работу устройства, Блок 3 осуществляет сравнение величины входного сигнала с пороговыми

55 значениями сигнала, устанавливаемыми блоком 12,.на вход которого поступает код диапазона с выхода ОЗУ 7. Для установления уровней порогов диапазона в блоке 1", а также для срабатывания блока 3 необходима определенное время, по истечении которого синхронизатор 8 выставляет импульс на опрос состояния. Если сигнал обрабатываемого канала находится в пре целях диапазона, границы которого определены уровнями сигналов блока 12, импульс алроса на ега вход не проходит. Если curl- an обрабатываемого канала вышел за границы диапазона, импульс опроса проходит на ега выход и далее на вход блока ", с выхода которого поступает на соатвететву ащий вход счетчика 11, осуществляя соответствующую модификаци а кода амера поддиапазана. На выходе счетчи::а 11 устанавливается код диапазона пре"бpaзования сигнала па выбранному к.-.налу. Этот код поступает на соответствующие входы регистров 14 и 15 и ОЗУ 7. Б регистре 15 при этом хранится код диапазона преобразования сигнала предыдущего канала. Очередным (четвертым) импульсам синхронизатора 8 в регистр 14 записываются коды поддиaïàçàíàa с выхода счетчика 11 (преобразуемого сигнала) и с выхода регистра 15 (сигнала, преобразованного llo предыдущему каналу), а в регистр 15 — кад поддиапазана преобразуемого сигнала, Код диапазона обрабатываемого канала с выхода регистра 15 наступает на первые входы блока 4, который а саагветствии с этим кодом изменяет свой коэффициент передачи.

Длительность переходного процесса на выходе блока 4 зависит от соотношения коэффициентов передачи, установленного при обработке сигнала предыдущего канала и устанавливаема-о для обработки сигнала текущего канала, которым соответствуют кацы диапазонов, записанные в регистр

14. В соответствии с этим соотношением, дешифратор 1б формирует код, управляющий временем задержки импульса запуска

АЦП 5, который вырабатывает блок 17, запускаемый пятым импульсом временной последовательности синхронизатора 8, Импульс с выхода блока 17 запускает АЦП

5, формирующий код — цифровой эквивалент входного аналогового сигнала, По окончании преобразования кац с выхода

АЦП 5 поступает на выход устройства и на вход блока 10. На втором выходе АЦП 5 па окончании преобразования формируется сигнал "Конец преобр зования", Этот сигнал, задержанный элементом б на время прохождения выходного кода АЦП 5 через

1676099 блок 10, поступая на вход синхронизатора

8, начинает новый цикл его работы, а также записывает в ОЗУ 7 код диапазона и сигнал с выхода блока 10.

Если сигнал обрабатываемого канала на предыдущем цикле преобразования находился в средней зоне диапазона преобразования АЦП 5, то по условиям работы алгоритма блок 13 на очередном цикле преобразования сигнала по данному каналу подает на вход синхронизатора 8 соответствующий сигнал.

После начального включения устройства, когда диапазоны преобразования по каждому каналу еще не определены, потребуется несколько циклов преобразования по каждому каналу для "вхождения" в номинальный диапазон. Исходя из того, что в каждом цикле диапазон может быть изменен только на соседний, число циклов

"вхождения" врежим,,ког,ца каждый сигнал будет обрабатываться на соответствующем его уровню диапазоне, в худшем случае будет равно произведению N х l, где

1 — число поддиапазонов системы, На рис.11 приведены временные диаграммы преобразования сигналов по четырем каналам втрехподдиапаэонной системе, На временной оси нанесены метки, выделяющие моменты подачи сигналов управления синхронизатором 8, Сплошной линией изображен процесс изменения сигнала на выходе коммутатора. Штриховой линией — на выходе блока 4 масштабирования.

Процесс преобразования сигнала Uz в первом канале начинается с переключения канала коммутатора. Одновременно начинается изменение сигнала на выходе блока

4, коэффициент передачи которого соответствует поддиапаэону преобразования по предыдущему каналу(напряжение 01), Так как сигнал U2 (фиг.12) находился в нижней зоне поддиапазона, требуется при очередной обработке его произвести опрос блока 3 (метка 3 на временной оси).

В момент 4 происходит запись кода поддиапаэона в регистр 15, что приводит к изменению коэффициента передачи блока

4 (если это требуется). Следующим импульсом синхронизатора 8 (момент времени 5 на оси) запускается блок 17, формирующий задержку запуска АЦП 5 на время окончания переходного-процесса в блоке 4. Эта задержка варьируется и может принимать значения Т1, Т2 или ТЗ. Так как сигнал следующих каналов лежат в средних зонах поддиапаэонов, в циклах преобразования по этим каналам не производится опрос блока 3, что так

3О

we сокращает общее время преобразования массива.

Формула изобретения

1. Устройство преобразования информации, содержащее блок масштабирования, блок пороговых устройств, счетчик, блок управления выбором диапазона измерения, о тл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены мультиплексор, блок формирования пороговых сигналов, два регистра, дешифратор, блок запуска, аналогоцифровой преобразователь, элемент задержки, блок определения зоны сигнала, оперативное запоминающее устройство, реверсивный счетчик и синхронизатор, первый выход которого соединен с входом счетчика, второй выход соединен с первым входом блока пороговых устройств, третий выход соединен с первыми входами первого и второго регистров, четвертый выход соединен с первым входом блока запуска, пятый выход соединен с первым входом реверсивного счетчика, первый вход синхронизатора является шиной "Пуск", второй вход соединен с первым выходом блока управления выбором диапазона измерения, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторым и третьим входами реверсивного счетчика, первый вход блока управления выбором диапазона измерений соединен с выходом блока пороговых устройств, а вторые входы соединены соответственно с первыми выходами оперативного запоминающего устройства, вторые выходы которого соединены с соответствующими входами блока формирования пороговых сигналов, четвертыми входами реверсивного счетчика и являются соответственно первой выходной шиной, первый вход оперативного запоминающего устройства соединен с шестым выходом синхронизатора и выходом элемента задержки, вторые входы обьединены с соответствующими вторыми входами первого и второго регистров и соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, третьи входы объединены с соответствующими первыми входами мультиплексора и соединены с соответствующими выходами счетчика, четвертые входы через блок определения эоны сигнала соединены с соответствующими первыми выходами аналого-цифрового преобразователя, которые являются второй выходной шиной, второй выход аналогоцифрового преобразователя соединен с входом элемента задержки и является шиной "Конец преобразования", первый вход аналого-цифрового преобразователя соеди1676099

10 нен с выходом блока масштабирования, второй вход соединен с выходом блока запуска, вторые входы которого через дешифратор соединены с соответствующими выходами второго регистра, третьи входы которого объединены с первыми входами блока масштабирования и соединены с выходами первого регистра, второй вход блока масштабирования объединен с вторым входом блока пороговых устройств и соединен с выходом мультиплексора, третьи входы блока пороговых устройств соединены с соответствующими выходами блока формирования пороговых сигналов, вторые входы мультиплексора являются входной шиной.

2. Устройство по п.1, о т л и ч " ю щ е ес я тем, что блок управления выбором диапазона сигнала выполнен на двух элементах

И и блоке сложения по модулю два, первый и второй входы которого соответственно объединены с первыми входами первого и второго элементов И и являются вторыми входами блока, первым входом которого являются вторые входы первого и второго элементов И, выходы первого и второго эле5 ментов И и выход блока сложения по модулю два являются соответственно третьим, вторым и первым выходами блока.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е10 с я тем, что блок определения эоны сигнала выполнен на нормалиэаторе кода, блоке сравнения кодов и блоке формирования двоичного кода, выходы которого являются выходами блока, а входы соединены с соот15 ветствующими выходами блока сравнения кодов, первые входы которого соединены с соответствующими выходами нормализатора кода; вторые и третьи входы являготся соответственно, шинами верхнего и

20 нижнего порогов зоны сигнала, а входы нормализатора кодов являются соответственно входами блока.

1676099

1676099

1676099

1676099

Составитель А.Титов

Техред M.Mîðãåíòàë

Редактор M.Ëèêîâè÷. Корректор С.Черни

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

Заказ 3014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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