Многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки информации, а также в системах управления для приема сигналов от аналоговых датчиков и выдачи аналоговых сигналов в виде абсолютных значений напряжения, относительных значений напряжения, а также в виде синусно-косинусных сигналов. Техническим результатом изобретения является повышение точности преобразования и отказоустойчивости. Устройство содержит контроллер внешней интерфейсной магистрали информационного обмена, четыре усилителя, аналого-цифровой преобразователь, m цифроаналоговых преобразователей, микропроцессор, устройство управления аналого-цифровым преобразователем, устройство управления цифроаналоговыми преобразователями, четыре ключа включения тестового режима, четыре мультиплексора, m ключей, формирователь опорного напряжения, блок синхронизации, внутреннюю параллельную интерфейсную магистраль информационного обмена, внутреннюю последовательную интерфейсную магистраль информационного обмена. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки информации, а также в системах управления для приема сигналов от аналоговых датчиков и выдачи аналоговых сигналов в виде абсолютных значений напряжения, относительных значений напряжения, а также в виде синусно-косинусных сигналов.

Известно устройство для сопряжения ЭВМ с каналами связями [1], содержащее коммутатор входных каналов, блок преобразования последовательного кода в параллельный, шину информационной магистрали устройства, приемопередатчик, блок обмена, генератор синхроимпульсов, блок выходных усилителей (формирователей), блок памяти микрокоманд, арифметико-логический блок, регистр режима, дешифратор микрокоманд и блок квитирования обмена.

Известно многоканальное устройство для ввода-вывода аналоговой информации [2], являющееся наиболее близким к предлагаемому. Устройство содержит коммутаторы с первого по четвертый, инвертор, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, усилитель, компаратор, блок сопряжения (контроллер внешней интерфейсной магистрали информационного обмена), арифметико-логический блок, регистр и умножитель. При этом входы первого коммутатора являются аналоговыми входами устройства, выходы первого коммутатора соединены с первым и вторым входами второго коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами третьего и четвертого коммутаторов, первый выход второго коммутатора соединен через инвертор с третьими входами третьего и четвертого коммутаторов, выходы четвертого коммутатора соединены с информационными входами блока памяти, выходы которого являются аналоговыми выходами устройства, первый выход третьего коммутатора соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом компаратора и третьим входом второго коммутатора, четвертый вход которого является входом опорного напряжения устройства, первая группа входов-выходов блока сопряжения является информационными входами-выходами устройства, вторая группа входов-выходов блока сопряжения является входами-выходами управления устройства.

Выходы микрокоманд блока управления соединены с информационными входами арифметико-логического блока, группа выходов блока управления соединена с входами управления арифметико-логического блока, группой входов управления блока сопряжения и с информационными входами регистра, выход блока управления соединен с входами управления регистра и блока сопряжения, выходы признаков арифметико-логического блока и выход компаратора соединены с входами признаков блока управления, информационные входы-выходы арифметико-логического блока соединены с информационными входами-выходами блока сопряжения и умножителя, с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов и с входами группы цифроаналогового преобразователя, первый выход регистра соединен с управляющим входом второго коммутатора, второй и третий выходы регистра соединены соответственно с входами записи и чтения умножителя, выходы первой группы регистра соединены с адресными входами блока памяти, выходы второй группы регистра соединены с адресными входами умножителя, второй выход третьего коммутатора соединен с вторым входом цифроаналогового преобразователя.

Недостатками известного устройства являются недостаточная точность преобразования и недостаточная отказоустойчивость.

Задачей изобретения является повышение точности преобразования и отказоустойчивости.

Сущность изобретения заключается в том, что многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода, содержащий цифроаналоговый преобразователь, контроллер внешней интерфейсной магистрали информационного обмена, первый усилитель, дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, m-1 цифроаналоговых преобразователей, где m - целое число, большее или равное четырем, микропроцессор, устройство управления аналого-цифровым преобразователем, устройство управления цифроаналоговыми преобразователями, второй усилитель, третий усилитель, четвертый усилитель, первый ключ включения тестового режима, второй ключ включения тестового режима, третий ключ включения тестового режима, четвертый ключ включения тестового режима, первый мультиплексор, второй мультиплексор, третий мультиплексор, четвертый мультиплексор, m ключей, формирователь опорного напряжения, блок синхронизации, внутреннюю параллельную интерфейсную магистраль информационного обмена, внутреннюю последовательную интерфейсную магистраль информационного обмена.

При этом интерфейсные входы-выходы микропроцессора, устройства управления аналого-цифровым преобразователем, устройства управления цифроаналоговыми преобразователями, интерфейсный выход аналого-цифрового преобразователя соединены между собой и с первым входом-выходом контроллера внешней интерфейсной магистрали информационного обмена при помощи внутренней параллельной интерфейсной магистрали информационного обмена, первый выход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала строба начала преобразования аналого-цифрового преобразователя, второй выход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала выбора микросхемы аналого-цифрового преобразователя, третий выход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала чтения аналого-цифрового преобразователя, второй вход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с выходом сигнала занятости аналого-цифрового преобразователя.

Выходы первого, второго, третьего и четвертого ключей включения тестового режима через первый, второй, третий и четвертый усилители соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами аналого-цифрового преобразователя, первые входы первого, второго, третьего и четвертого ключей включения тестового режима соединены с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров, второй вход первого ключа включения тестового режима соединен с первым выходом формирователя опорного напряжения, второй вход третьего ключа включения тестового режима соединен с третьим выходом формирователя опорного напряжения, вторые входы второго и четвертого ключей включения тестового режима соединены с точкой с нулевым потенциалом, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого ключей включения тестового режима соединены с четвертым выходом устройства управления аналого-цифровым преобразователем.

Управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены с пятым выходом устройства управления аналого-цифровым преобразователем, входы первого и второго мультиплексоров являются входами аналоговых сигналов, входы третьего мультиплексора соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей с первого по n-ый, входы четвертого мультиплексора соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей с (n+1)-го по m-ый, первый выход формирователя опорного напряжения соединен с первыми входами ключей с первого по m-ый, третий выход формирователя опорного напряжения соединен со вторыми входами ключей с первого по m-ый, второй выход формирователя опорного напряжения соединен с точкой с нулевым потенциалом.

Выходы ключей с первого по m-ый соединены с входами опорного напряжения соответствующих цифроаналоговых преобразователей с первого по m-ый, выходы которых являются выходами аналоговых сигналов с первого по m-ый, управляющие входы ключей с первого по m-ый и управляющие входы цифроаналоговых преобразователей с первого по m-ый соединены с соответствующими выходами устройства управления цифроаналоговыми преобразователями, первый вход устройства управления аналого-цифровым преобразователем и вход синхронизации устройства управления цифроаналоговыми преобразователями соединены с выходом блока синхронизации, вход которого является входом переменного напряжения, интерфейсные входы цифроаналоговых преобразователей с первого по m-ый соединены при помощи внутренней последовательной интерфейсной магистрали информационного обмена с выходом последовательной интерфейсной магистрали информационного обмена микропроцессора, второй вход-выход контроллера внешней интерфейсной магистрали информационного обмена является входом-выходом внешней интерфейсной системной магистрали информационного обмена.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором обозначены: 1 - аналого-цифровой преобразователь; 2₁ - первый цифроаналоговый преобразователь; 2_m - m-ый цифроаналоговый преобразователь; 3 - микропроцессор; 4 - контроллер внешней интерфейсной магистрали информационного обмена; 5 - устройство управления аналого-цифровым преобразователем; 6 - устройство управления цифроаналоговыми преобразователями; 7 - первый усилитель; 8 - второй усилитель;
9 - третий усилитель;
10 - четвертый усилитель;
11 - первый ключ включения тестового режима;
12 - второй ключ включения тестового режима;
13 - третий ключ включения тестового режима;
14 - четвертый ключ включения тестового режима;
15 - первый мультиплексор;
16 - второй мультиплексор;
17 - третий мультиплексор;
18 - четвертый мультиплексор;
19₁ - первый ключ;
19_m - m-ый ключ;
20 - формирователь опорного напряжения;
21 - блок синхронизации;
22 - внутренняя параллельная интерфейсная магистраль информационного обмена;
23 - внутренняя последовательная интерфейсная магистраль информационного обмена;
24 - вход-выход внешней интерфейсной системной магистрали информационного обмена;
25 - вход переменного напряжения;
26₁ - первый выход аналогового сигнала;
26_m - m-ый выход аналогового сигнала.

Многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода содержит m-1 цифроаналоговых преобразователей 2₂,..., 2_m, где m - целое число, большее или равное четырем, контроллер 4 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена, первый усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь 1, микропроцессор 3, устройство 5 управления аналого-цифровым преобразователем, устройство 6 управления цифроаналоговыми преобразователями, второй усилитель 8, третий усилитель 9, четвертый усилитель 10, первый ключ 11 включения тестового режима, второй ключ 12 включения тестового режима, третий ключ 13 включения тестового режима, четвертый ключ 14 включения тестового режима, первый мультиплексор 15, второй мультиплексор 16, третий мультиплексор 17, четвертый мультиплексор 18, m ключей 19₁,..., 19_m, формирователь 20 опорного напряжения, блок 21 синхронизации, внутреннюю параллельную интерфейсную магистраль 22 информационного обмена, внутреннюю последовательную интерфейсную магистраль 23 информационного обмена.

При этом интерфейсные входы-выходы (И) микропроцессора 3, устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем, устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями, интерфейсный выход (И) аналого-цифрового преобразователя 1 соединены между собой и с первым входом-выходом контроллера 4 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена при помощи внутренней параллельной интерфейсной магистрали 22 информационного обмена.

Первый выход устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала строба начала преобразования (ST) аналого-цифрового преобразователя 1, второй выход устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала выбора микросхемы (CS) аналого-цифрового преобразователя 1, третий выход устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала чтения (RD) аналого-цифрового преобразователя 1, второй вход устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем соединен с выходом сигнала занятости (BS) аналого-цифрового преобразователя 1.

Выходы первого, второго, третьего и четвертого ключей 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима через первый, второй, третий и четвертый усилители 7, 8, 9 и 10 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами аналого-цифрового преобразователя 1.

Первые входы первого, второго, третьего и четвертого ключей 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима соединены с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров 15, 16, 17 и 18, второй вход первого ключа 11 включения тестового режима соединен с первым выходом формирователя 20 опорного напряжения, второй вход третьего ключа 13 включения тестового режима соединен с третьим выходом формирователя 20 опорного напряжения, вторые выходы второго и четвертого ключей 12 и 14 включения тестового режима соединены с точкой с нулевым потенциалом.

Управляющие входы (У) первого, второго, третьего и четвертого ключей 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима соединены с четвертым выходом устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров 15, 16, 17 и 18 соединены с пятым выходом устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем.

Входы первого и второго мультиплексоров 15 и 16 являются входами аналоговых сигналов.

Входы третьего мультиплексора 17 соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей ₁, ..., 2_n с первого по n-ый, где 1<n<m. Входы четвертого мультиплексора 18 соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей 2_n+1,..., 2_m с (n+1)-го по m-ый.

Первый выход формирователя 20 опорного напряжения соединен с первыми входами ключей 19₁,..., 19_m с первого по m-ый, третий выход формирователя 20 опорного напряжения соединен со вторыми входами ключей 19₁,..., 19_m с первого по m-ый, второй выход формирователя 20 опорного напряжения соединен с точкой с нулевым потенциалом.

Выходы ключей 19₁, ..., 19_m с первого по m-ый соединены с входами (ОП) опорного напряжения соответствующих цифроаналоговых преобразователей ₁,..., 2_m с первого по m-ый, выходы которых являются выходами 26₁,..., 26_m аналоговых сигналов с первого по m-ый.

Управляющие входы (У) ключей 19₁,..., 19_m с первого по m-ый и управляющие входы (У) цифроаналоговых преобразователей 2₁,..., 2_m с первого по m-ый соединены с соответствующими выходами устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями.

Первый вход устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем и вход (С) синхронизации устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями соединены с выходом блока 21 синхронизации, вход которого является входом 25 переменного напряжения.

Интерфейсные входы (И) цифроаналоговых преобразователей 2₁,..., 2_m с первого по m-ый соединены при помощи внутренней последовательной интерфейсной магистрали 23 информационного обмена с выходом последовательной интерфейсной магистрали информационного обмена микропроцессора 3.

Второй вход-выход контроллера 4 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена является входом-выходом 24 внешней интерфейсной системной магистрали информационного обмена.

Многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода обеспечивает прием и выдачу аналоговых сигналов в виде абсолютного напряжения, соотношения напряжения на двух входах (выходах) и синусно-косинусного сигнала, передаваемого в виде двух сигналов (сигнала, пропорционального синусу передаваемой величины, и сигнала, пропорционального косинусу передаваемой величины).

Для приема аналоговых сигналов используется аналого-цифровой преобразователь 1. Аналого-цифровой преобразователь 1 является четырехканальным и содержит устройства временного хранения, мультиплексор, собственно аналого-цифровой преобразователь и регистры для хранения результатов преобразования. Управление аналого-цифровым преобразователем 1 осуществляется при помощи сигналов строба начала преобразования (ST), сигнала выбора микросхемы (CS) и сигнала чтения (RD). На свой выход аналого-цифровой преобразователь 1 выдает сигнал (BS) занятости, а также выдает на свой интерфейсный выход результаты преобразований, которые доступны по внутренней параллельной интерфейсной магистрали 22 информационного обмена.

Для формирования сигналов управления аналого-цифровым преобразователем 1, формирования сигнала управления первым, вторым, третьим и четвертым ключами 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима и формирования номера канала для первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров 15, 16, 17 и 18, а также для приема сигнала занятости от аналого-цифрового преобразователя 1 и сигнала синхронизации от блока 21 синхронизации служит устройство 5 управления аналого-цифровым преобразователем.

Оно содержит дешифратор адреса, входной и выходной регистры. Выходы соответствующих разрядов выходного регистра образуют первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы аналого-цифрового преобразователя 1. Входы соответствующих разрядов входного регистра образуют первый и второй входы устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем. Доступ к входному и выходному регистрам устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем осуществляется по внутренней параллельной интерфейсной магистрали 22 информационного обмена через интерфейсный вход (И) устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем.

Первый, второй, третий и четвертый усилители 7, 8, 9 и 10 служат для преобразования уровней поступающих аналоговых сигналов при подаче этих сигналов на входы аналого-цифрового преобразователя 1. Первый, второй, третий и четвертый усилители 7, 8, 9 и 10 могут быть реализованы на основе прецизионных операционных усилителей.

Первый, второй, третий и четвертый ключи 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима позволяют подавать на входы аналого-цифрового преобразователя 1 либо аналоговые сигналы с выходов первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров 15, 16, 17 и 18, либо тестовые сигналы, в качестве которых используются сигналы, вырабатываемые формирователем 20 опорного напряжения (положительное опорное напряжение, отрицательное опорное напряжение), а также нулевой потенциал.

Каждый из мультиплексоров 15, 16, 17 и 18 позволяют подключать к первым входам каждого из ключей 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима один из своих входов (один из входов аналоговых сигналов многоканального адаптера аналогового ввода-вывода).

Для формирования сигналов управления цифроаналоговыми преобразователями 2₁, . . ., 2_m с первого по m-ый и сигналов управления ключами 19₁,..., 19_m с первого по m-ый, а также для приема сигнала синхронизации от блока 21 синхронизации служит устройство 6 управления цифроаналоговыми преобразователями, которое содержит дешифратор адреса, входной и выходной регистры. Выходы соответствующих разрядов выходного регистра устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями образуют выходы устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями. Вход соответствующего разряда входного регистра устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями является входом синхронизации (С) устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями. Доступ к входному и выходному регистрам устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями осуществляется по внутренней параллельной интерфейсной магистрали 22 информационного обмена через интерфейсный вход (И) устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями.

Ключи 19₁, . . . , 19_m с первого по m-ый позволяют подключать к входам опорного напряжения (ОП) каждого из цифроаналоговых преобразователей ₁,..., 2_m с первого по m-ый либо первый выход формирователя 20 опорного напряжения, либо его третий выход (подавать либо положительное опорное напряжение, либо отрицательное опорное напряжение).

Запись данных в цифроаналоговые преобразователи 2₁,..., 2_m с первого по m-ый производится микропроцессором 3 по внутренней последовательной интерфейсной магистрали 23 информационного обмена. Установка новых значений на выходах цифроаналоговых преобразователей 2₁, ..., 2_m с первого по m-ый и, следовательно, на выходах 26₁,..., 26_m аналоговых сигналов с первого по m-ый производится по поступлении сигнала на управляющий вход (У) цифроаналоговых преобразователей 2₁,..., 2_m с первого по m-ый.

Для обеспечения контроля за выводимыми при помощи цифроаналоговых преобразователей 2₁, . .., 2_m с первого по m-ый сигналами и обеспечения контроля исправности аналоговых линий связи, соединяющих выходы цифроаналоговых преобразователей 2₁,..., 2_m с первого по m-ый с потребителями аналоговых сигналов (в частности, для обеспечения контроля состояния короткого замыкания в аналоговых линиях связи), входы третьего мультиплексора 17 соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей 2₁,..., 2_n с первого по n-ый, входы четвертого мультиплексора 18 соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей 2_n+1,..., 2_m с (n+1)-го по m-ый.

Блок 21 синхронизации служит для формирования сигнала опорной частоты из напряжения питания бортовой сети (400 Гц), используемого для питания датчиков, использующих синусно-косинусные сигналы.

Формирователь 20 опорного напряжения служит для формирования положительного (+U_ОП) и отрицательного (-U_ОП) опорных напряжений, определяющих диапазон выходных аналоговых сигналов, формируемых цифроаналоговыми преобразователями 2₁, . . ., 2_m с первого по m-ый, а также используемых при работе многоканального адаптера аналогового ввода-вывода в тестовом режиме для калибровки аналого-цифрового преобразователя 1.

Микропроцессор 3 служит для управления и синхронизации выполнения цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования, обработки данных, полученных в результате аналого-цифрового преобразования, и обработки данных для цифроаналогового преобразования.

Вход-выход 24 внешней интерфейсной системной магистрали информационного обмена служит для подключения многоканального адаптера аналогового ввода-вывода к интерфейсной системной магистрали информационного обмена вычислительной системы, использующей данный многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода. Обмен данными с устройствами вычислительной системы осуществляется при помощи контроллера 4 внешней интерфейсной системной магистрали информационного обмена.

Многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода работает следующем образом.

После включения питания и выполнения микропроцессором 3 процедур самотестирования микропроцессор 3 начинает прием данных от аналого-цифрового преобразователя 1 и выдачу данных на цифроаналоговые преобразователи 2₁,..., 2_m с первого по m-ый.

Прием аналоговых сигналов осуществляется следующим образом. Устройство 5 управления аналого-цифровым преобразователем под управлением микропроцессора 3 выдает на свой пятый выход номер канала для первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров 15, 16, 17 и 18. Сигналы на выходах устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем устанавливаются путем записи микропроцессором 3 соответствующих значений в соответствующие разряды выходного регистра устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем. Далее устройство 5 управления аналого-цифровым преобразователем выдает на свой первый выход сигнал строба начала преобразования (ST). При этом значения аналоговых сигналов, поступающих на первый, второй, третий и четвертый входы аналого-цифрового преобразователя 1, запоминаются в устройствах временного хранения аналого-цифрового преобразователя 1. Далее аналого-цифровой преобразователь 1 производит преобразование для всех четырех каналов.

Результаты преобразования заносятся в регистры аналого-цифрового преобразователя 1. Об окончании преобразований свидетельствует соответствующее состояние сигнала занятости (BS). После этого производится чтение результатов преобразований из регистров аналого-цифрового преобразователя 1, для чего устройство 5 управления аналого-цифровым преобразователем выдает соответствующие сигналы на свои второй и третий выходы, то есть сигнал выбора микросхемы (CS) и сигналы чтения (RD). Результаты преобразований последовательно для всех четырех каналов по внутренней параллельной магистрали 22 информационного обмена поступают в микропроцессор 3.

Данные, полученные в результате аналого-цифрового преобразования, обрабатываются микропроцессором 3 следующим образом:
- для входного аналогового канала абсолютных значений результаты преобразования без дополнительной обработки помещаются в ячейки памяти соответствующего канала микропроцессора 3;
- для входного аналогового канала относительного значения напряжений микропроцессор 3 дополнительно вычисляет значение, равное отношению результата преобразования сигнала напряжения к опорному напряжению;
- для входного аналогового синусно-косинусного канала микропроцессор 3 вычисляет отношение результатов преобразования напряжений в синусном канале к напряжению в косинусном канале и функцию арктангенс
Так как синусно-косинусные сигналы являются сигналами переменного тока опорной частоты 400 Гц, то микропроцессор 3 синхронизирует начало аналого-цифрового преобразования (выдачу сигнала строба начала преобразования) с опорной частотой, поступающей на первый вход устройства 5 управления аналого-цифровым преобразователем.

Микропроцессор 3 при работе многоканального адаптера аналогового ввода-вывода в тестовом режиме (когда первый, второй, третий и четвертый ключи 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима обеспечивают поступление на входы аналого-цифрового преобразователя 1 положительного и отрицательного опорных напряжения от формирователя 20 опорного напряжения, а также нулевого потенциала) запоминает цифровые значения, соответствующие положительному и отрицательному опорным напряжениям и нулевому потенциалу. Эти значения используются микропроцессором 3 при работе многоканального адаптера аналогового ввода-вывода в рабочем режиме (когда первый, второй, третий и четвертый ключи 11, 12, 13 и 14 включения тестового режима обеспечивают поступление на входы аналого-цифрового преобразователя 1 аналоговых сигналов с выходов первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров 15, 16, 17 и 18) для корректировки получаемых от аналого-цифрового преобразователя 1 значений.

Вычисленные значения микропроцессор 3 через контроллер 4 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена выдает на вход-выход 24 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена (в вычислительную систему, использующую данный многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода).

Выдача аналоговых сигналов осуществляется следующим образом. В микропроцессор 3 со входа-выхода 24 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена (из вычислительной системы, использующей данный многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода) поступают данные для цифроаналоговых преобразователей и данные о режимах работы многоканального адаптера аналогового ввода-вывода.

Электронно-вычислительная машина 3 производит обработку этих данных (умножение на масштабные коэффициенты, вычисление параметров сигналов при выдаче сигналов в виде соотношения напряжений двух сигналов и выдаче синусно-косинусных сигналов). Подготовленные данные по внутренней последовательной интерфейсной магистрали 23 информационного обмена записываются в цифроаналоговые преобразователи 2₁,..., 2_m с первого по m-ый. Далее при записи соответствующих данных в выходной регистр устройства 6 управления цифроаналоговыми преобразователями на управляющие входы (У) цифроаналоговых преобразователей 2₁,..., 2_m с первого по m-ый выдаются сигналы, по получении которых производится преобразование, и на выходах цифроаналоговых преобразователей 2₁, ..., 2_m с первого по m-ый и, следовательно, на выходах 26₁,..., 26_m аналоговых сигналов с первого по m-ый устанавливаются новые значения аналоговых сигналов.

При выдаче синусно-косинусных сигналов при помощи ключей 19₁,..., 19_m с первого по m-ый положительное и отрицательное опорные напряжения (+U_ОП и -U_ОП) на входы опорного напряжения (ОП) цифроаналоговых преобразователей 2₁,. . . , 2_m с первого по m-ый подаются синхронно с частотой бортовой сети. При этом на выходах цифроаналоговых преобразователей ₁,..., 2_m с первого по m-ый формируются сигналы в виде меандра, амплитуда которых пропорциональна записанным в цифроаналоговые преобразователи 2₁,..., 2_m с первого по m-ый значениям.

Сигналы с выходов цифроаналоговых преобразователей 2₁,..., 2_n с первого по n-ый поступают на соответствующие входы третьего мультиплексора 17. Сигналы с выходов цифроаналоговых преобразователей 2_n+1,..., 2_m с (n+1)-го по m-ый поступают на соответствующие входы четвертого мультиплексора 18. Аналого-цифровым преобразователем 1 под управлением микропроцессора 3 производится преобразование этих сигналов в цифровую форму. Микропроцессор 3 сравнивает результаты преобразований с данными, которые были переданы в цифроаналоговые преобразователи 2₁, ..., 2_m с первого по m-ый, и в случае несоответствия микропроцессор 3 через контроллер 4 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена выдает на вход-выход 24 внешней интерфейсной магистрали информационного обмена сигналы о неисправности.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает возможность приема аналоговых сигналов абсолютного напряжения, относительного напряжения и синусно-косинусных сигналов, преобразование их в цифровую форму с повышенной точностью, а также преобразование данных в цифровой форме в аналоговые сигналы абсолютного напряжения, относительного напряжения и синусно-косинусные сигналы и выдачу этих аналоговых сигналов при повышении отказоустойчивости и при минимальном использовании ресурсов вычислительной системы, использующей данный многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода.

Представленные чертеж и описание предлагаемого изобретения позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить его промышленным способом и использовать в системах сбора и обработки информации, а также в системах управления, что характеризует предлагаемое изобретение как промышленно применимое.

Источники информации
1. А.С. СССР 1532937, кл. G 06 F 13/00, 1990.

2. А.С. СССР 1564606, кл. G 06 F 3/00, 1990.

Формула изобретения

Многоканальный адаптер аналогового ввода-вывода, содержащий цифроаналоговый преобразователь, контроллер внешней интерфейсной магистрали информационного обмена, первый усилитель, дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, m-1 цифроаналоговых преобразователей, где m - целое число, большее или равное четырем, микропроцессор, устройство управления аналого-цифровым преобразователем, устройство управления цифроаналоговыми преобразователями, второй усилитель, третий усилитель, четвертый усилитель, первый ключ включения тестового режима, второй ключ включения тестового режима, третий ключ включения тестового режима, четвертый ключ включения тестового режима, первый мультиплексор, второй мультиплексор, третий мультиплексор, четвертый мультиплексор, m ключей, формирователь опорного напряжения, блок синхронизации, внутреннюю параллельную интерфейсную магистраль информационного обмена, внутреннюю последовательную интерфейсную магистраль информационного обмена, при этом интерфейсные входы-выходы микропроцессора, устройства управления аналого-цифровым преобразователем, устройства управления цифроаналоговыми преобразователями, интерфейсный выход аналого-цифрового преобразователя соединены между собой и с первым входом-выходом контроллера внешней интерфейсной магистрали информационного обмена при помощи внутренней параллельной интерфейсной магистрали информационного обмена, первый выход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала строба начала преобразования аналого-цифрового преобразователя, второй выход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала выбора микросхемы аналого-цифрового преобразователя, третий выход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с входом сигнала чтения аналого-цифрового преобразователя, второй вход устройства управления аналого-цифровым преобразователем соединен с выходом сигнала занятости аналого-цифрового преобразователя, выходы первого, второго, третьего и четвертого ключей включения тестового режима через первый, второй, третий и четвертый усилители соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами аналого-цифрового преобразователя, первые входы первого, второго, третьего и четвертого ключей включения тестового режима соединены с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров, второй вход первого ключа включения тестового режима соединен с первым выходом формирователя опорного напряжения, второй вход третьего ключа включения тестового режима соединен с третьим выходом формирователя опорного напряжения, вторые входы второго и четвертого ключей включения тестового режима соединены с точкой с нулевым потенциалом, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого ключей включения тестового режима соединены с четвертым выходом устройства управления аналого-цифровым преобразователем, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены с пятым выходом устройства управления аналого-цифровым преобразователем, входы первого и второго мультиплексоров являются входами аналоговых сигналов, входы третьего мультиплексора соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей с первого по n-ый, входы четвертого мультиплексора соединены с соответствующими выходами цифроаналоговых преобразователей с (n+1)-го по m-ый, первый выход формирователя опорного напряжения соединен с первыми входами ключей с первого по m-ый, третий выход формирователя опорного напряжения соединен с вторыми входами ключей с первого по m-ый, второй выход формирователя опорного напряжения соединен с точкой с нулевым потенциалом, выходы ключей с первого по m-ый соединены с входами опорного напряжения соответствующих цифроаналоговых преобразователей с первого по m-ый, выходы которых являются выходами аналоговых сигналов с первого по m-ый, управляющие входы ключей с первого по m-ый и управляющие входы цифроаналоговых преобразователей с первого по m-ый соединены с соответствующими выходами устройства управления цифроаналоговыми преобразователями, первый вход устройства управления аналого-цифровым преобразователем и вход синхронизации устройства управления цифроаналоговыми преобразователями соединены с выходом блока синхронизации, вход которого является входом переменного напряжения, интерфейсные входы цифроаналоговых преобразователей с первого по m-ый соединены при помощи внутренней последовательной интерфейсной магистрали информационного обмена с выходом последовательной интерфейсной магистрали информационного обмена микропроцессора, второй вход-выход контроллера внешней интерфейсной магистрали информационного обмена является входом-выходом внешней интерфейсной системной магистрали информационного обмена.

РИСУНКИ

Рисунок 1