CS217748B1 - Zapojení pro ovládání vstupů řídicího mikropočítače - Google Patents

Abstract

Zapojéní pro ovládání vstupů řídicího mikropočítače pomocí manuálně ovládaných řadičů a 'tlačítek. Zapojení umožňuje spojit výhody komunikace systémem přerušení 1 systémem dotazování, vylučuje opakované registrování zásahu a využívá nefunkčních mezipoloh řadičů. Podstatou vynálezu je zapojení jednoho nebo více řadičů přes kodér a vstupní obvody sběrnice se vstupy mikropočítače, přičemž mezipolohy řadičů jsou spojeny se vstupy klopných obvodů, jejichž výstupy jsou spojeny přes vstupní obvody sběrnice1 se vstupy mikropočítače, přičemž výstupy těchto klopných obvodů jsou spojeny přes hradlo a obvod sběrnice hradla s mikropočítačem, zatímco první, druhé, případně další tlačítko je spojeno se vstupem hradla a přes společný vstupní obvod sběrnice se vstupy mikropočítače. Zapojení je určeno k počítači, který komunikuje s řízeným systémem, obrazovkovým displejem a panelem Obsahujícím tlačítka i řadiče, jimiž se nastavují parametry a režim automaticky řízeného měření nebo procesu.

Description

Vynález se- týká zapojení pro ovládání vstupů řídicího mikropočítače pomocí manuálně ovládaných řadičů a tlačítek.

V problematice řízení přístrojů a strojů počítači se po zavedení mikropočítačové elektroniky postupně vyhraňují dvě koncepce. Klasická koncepce předpokládá připojení řízeného systému přes speciální vstupní/ /výstupní stykovou jednotku k univerzálnímu počítači, obvykle minipočítači, vybavenému souborem standardních počítačových periférií. Řídicí zásahy obsluhy se pak přenášejí do roviny komunikace člověk—počítač, která na straně obsluhy řízeného' systému vyžaduje zvládnout navíc práci s počítačovým systémem a příslušný konverzační jazyk. Rostou tedy nároky na kvalifikaci obsluhy, přičemž tyto zvýšené nároky se bezprostředně nepromítají do zkvalitnění práce s řízeným systémem. Zavedení mikropočítačové elektroniky do praxe umožnilo konstruovat v nebývalé míře speciální a relativně velmi levné počítače i pro účely řízení a otevřelo cestu nové koncepci: řídicí počítač je „skryt“ uvnitř komplexu tvořeného řízeným systémem, eventuálně kontrolním obrazovkovým displejem a panelem ručního ovládání řízeného systému. Panel obsahuje ovládací prvky, odpovídající jednotlivým funkcím- řízeného systému nebo parametrům řízeného procesu a zejména obsahuje ovládací prvky, sloužící k vyvolání celých sekvencí nebo cyklů činností a automatických režimů, které by nebylo možné bez řídicího' mikropočítače realizovat. Výhodou této koncepce je to, že nevyžaduje od obsluhy řízeného systému kvalifikaci v oblasti výpočetní techniky. Z hlediska výrobce automatizovaných systémů sice odpadá možnost nakoupit univerzální výpočetní techniku a pouze ji naprogramovat, avšak speciálně vyvinuté mikropočítačové bloky jsou obvykle podstatně levnější a poněvadž jsou připravovány pro konkrétní účel, jsou i mnohem výkonnější a rychlejší.

Jedním ze základních problémů konstrukce automatizovaného systému se skrytým počítačem je způsob připojení ovládacího panelu jako vstupního zařízení počítače. Řídicí počítač musí být ve většině aplikací připraven okamžitě reagovat především na signály z řízeného systému. Reakce na ruční zásah obsluhy z panelu musí být sice tak rychlá, aby nevznikla pochybnost o funkci ovládacího· prvku, avšak nemůže to být, alespoň ne vždy okamžitá reakce typu přerušení. Stav ovládacího panelu musí tedy být rychle a jednoduše sejmut na dostatečně často se opakující signál, který si vytváří počítač sám podle okamžitého stavu řízení. S tím, souvisí problém vytvoření co nejjednodušší signalizace zásahu z eventuálně dosti rozsáhlého panelu a dále je třeba zajistit, aby při rychle se opakujícím snímání stavu panelu se nebral vícekrát v úvahu jediný zásah, např. stisknutí elektricky aretovaného tlačítka, u něhož obvykle druhé stisknutí odpovídá vytisknutí a tedy zrušení funkce. Stav panelu je samozřejmě možné snímat neustále a tuto činnost přerušovat při všech komunikacích s řízeným systémem. Tím ss ale zbytečně spotřebovává veškerý klidový čas počítače, který se může využít např. ke zpracovávání údajů pro zobrazení nebo výstupy apod. Přitom z hlediska ručního ovládání je zcela lhostejné, reaguje-li počítač na zásah za několik ^sec nebo za několik desítek msec.

Při připojování klávesnic k počítačům se obvykle používají dva způsoby: systém přerušení, tj. interrupt a systém dotazování, tj. polling. V prvním případě vytváří stisknutí tlačítka okamžité přerušení činnosti počítače, ve druhém případě se počítač neustále dotazuje na stav tlačítek. Jak již bylo uvedeno, je systém přerušení pro účely počítačového řízení obecně nepoužitelný, poněvadž by se mohla narušit některá počítačová operace, naléhavá z hlediska řízeného systému. Naopak v systému dotazování se zbytečně spotřebovává veškerý čas počítače, nevyužitý pro naléhavé operace.

Řadiče bývají jako vstup do počítače používány zřídka, ačkoliv mohou být pro nastavování některých parametrů velmi výhodné. Obvykle bývají zapojeny systémem dotazování s uvedenou nevýhodou.

Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje zapojení pro ovládání vstupů řídicího mikropočítače podle vynálezu, jehož podstatou je, že první, druhý, případně další řadič spojený běžcem se zemním vodičem je doteky lichých čísel spojen se vstupy prvního,, druhého, případně dalšího kodéru, jehož výstupy jsou spojeny přes první, třetí, případně další vstupní obvod sběrnice se vstupy mikropočítače, zatímco doteky sudých čísel řadiče j'sou spojeny s nastavovacím vstupem prvního, druhého, případně dalšího· klopného obvodu, jehož výstup je spojen přes druhý, čtvrtý, případně další vstupní obvod sběrnice se vstupy mikropočítače, přičemž výstupy klopných obvodů jsou ještě spojeny s hradlem, jehož výstup je spojen přes vstup. ní obvod sběrnice hradla se vstupem mikropočítače, zatímco první, druhé, případně další bezkontaktní tlačítko je spojeno prvním výstupem se vstupem hradla a přeš společný vstupní obvod sběrnice se vstupem mikropočítače a druhým výstupem přes první, druhý, případně další tlačítkový vstupní obvod sběrnice se vstupy mikropočítače.

Hlavní přednosti zapojení ovládacího panelu jsou tyto: vnější přerušovací signál s frekvencí několika desítek Hz umožňuje spojit výhody komunikace systémem přerušení i systémem dotazování, neboť reakce na zásah obsluhy z panelu je dostatečně rychlá, zásah nemůže v libovolný okamžik narušit činnost počítače a zejména je synchronizován se zobrazením na displeji, testování jediného signálu v případě neaktivního panelu spotřebuje· jen velmi krátký čas počítá217748 če, společný signál tlačítek umožňuje snadno zabránit opakovanému zaregistrování stisknutí tlačítka a konečné využití nefunkčních mezipolob umožňuje vybavit panel i otočnými řadiči, aniž by došlo· k narušení všech předchozích předností.

Vynález blíže objasní přiložený výkres, na kterém je uveden příklad zapojení ovládacího panelu jako· Vstupního zařízení řídicího· počítače.

Zapojení sestává z řadičů Ri, Ra až R_n, jejichž běžce jsou spojeny -se zemním vodičem. Doteky lichých čísel každého z řadičů Ri, Ra až R_n jsou spojeny identicky se vstupy kodérů Di, D2 až D_n, jejichž výstupy jsou připojeny na vstupní obvody sběrnice Vi, V3 až V_n, které mají výstupy bi, ba a vstupy adres S spojeny s mikropočítačem. Doteky sudých čísel řadičů Ri, Ra až R_n jsou spojeny paralelně se vstupy Set klopných obvodů Ki, Ka až K„, přičemž jejich vstupy Reset jsou spojeny se vstupem adresy C. Výstupy klopných obvodů Ki, Ka až K_n jsou spojeny se vstupními obvody sběrnice Va, V4 až V_n, jejichž výstupy Αι, A2 a vstupy adres S jsou spojeny s mikropočítačem. Výstupy klopných obvodů Κι, K2 až K_n jsou ještě spojeny se vstupy hradla H, jehož výstup je připojen se vstupním obvodem sběrnice V_n hradla, jehož výstup A a vstup adres S jsou spojeny s mikropočítačem. První, druhé, případně další bezkontaktní tlačítko Τι, T2 až T_n je spojeno· prvním výstupem se vstupem hradla H a pres společný vstupní obvod sběrnice V_s jeho výstupem T .a adresovým vstupem S s mikropočítačem. Druhý výstup tlačítek Ti, T2 až T_n je spojen každý přes samostatný tlačítkový vstupní obvod sběrnice V_tl, V_t2 až V_tn, jejich výstupy ti, tz a adresovými vstupy S s mikropočítačem.

Podstata zapojení je taková, že u každého řadiče Ri, Rte až R_n ovládacího panelu jsou funkční polohy lichých čísel prostřídány nefunkčními nearetovanými mezipolohami sudých čísel. Funkční polohy lichých čísel jsou přivedeny na vstup kodéru Vi, V3 až V_n, který na svém výstupu vytváří vstup mikropočítače bi, -ba až b_n o přiměřeném počtu bitů. Mezipclohy sudých čísel jsou společně vyvedeny na nastavovací vstup klopného obvodu Κι, K2 až K_n, z jehož výstupu je veden vstup mikropočítače Αι, A2 až A_n. Každé tlačítko Τι, Ta až T_n vytváří na svém výstupu přímo vstup mikropočítače ti, te až t_n a dále jsou signály na vstupech ti, te až t_n logicky sečteny do signálu na vstupu mikropočítače

T. U bezkontaktních tlačítek Ti, Ta až T_n lze druhé výstupy propojit přímo bez součtového hradla. Signál na vstupu T a všechny signály na vstupu A, jsou hradlem H logicky sečteny do vstupu A. Vstupy Aj, b_b tj, T a A jsou čteny pomocí příslušných adres. Adresou C se nulují všechny klopné obvody Ki, K2 až K„. Přerušovací signál vstupu I je vytvářen v obrazovkovém displeji počítače po dobu jeho snímkového zpětného běhu.

Při pootočení řadiče Ri z jedné do druhé funkční polohy, přejde běžec řadiče Ri přes nearetovanou mezipolohu a vzniklý puls nastaví první klopný obvod Ki, který způsobí, že na vstupu mikropočítače Ai za druhým vstupním obvodem sběrnice Va se objeví stav, odpovídající aktivnímu signálu. Signál z klopného obvodu Ki projde také na vstup součtového hradla H, takže na datovém vstupu vstupního obvodu sběrnice V_n hradla pro vstup A bitu do mikropočítače je rovněž aktivní stav. Jakmile v průběhu nejbližšího· snímkového zpětného běhu obrazovkového displeje není počítač zaměstnán naléhavými operacemi s vyšší prioritou, vezme v úvahu přerušovací signál na vstupu I a jednoduše pomocí jediné adresy testuje vstup A. Kdyby byl signál na vstupu A neaktivní, je celá akce velmi krátká a spotřebuje z celkového· času počítače nepatrný podíl. To je také velmi pravděpodobná situace i při častém zasahování do panelu. Je-li zjištěno, že signál na vstupu A je aktivní, lze pomocí signálu na vstupu T zjistit, zda se jedná o tlačítko T₍, T₂ až T_n. Je-li signál na vstupu T neaktivní, najde se postupným dotazováním aktivní signál na vstupu A₁₍ odebere se příslušný signál na vstupu b_ř a realizuje se povel představovaný jeho novým stavem. Nakonec se adresou C smaže aktivní stav na vstupu Ap

Při stisknutí prvního tlačítka T_x se stane aktivním signál na vstupu t₁₍ současně i společný signál na vstupu T a po průchodu hradlem H také signál na vstupu A. Po přijetí přerušovacího signálu na vstupu I se postupně testuje signál na vstupech A a T a pak se testují jednotlivé signály na vstupech t₄, t₂ až do nalezení aktivního signálu. Jednobitové vstupy t;, A_i( T, A a několikabitové vstupy bj mohou být ovšem vhodně kombinovány do bitových vstupů. Po provedení příkazu vydaného stisknutím prvního tlačítka T_t je třeba ještě zajistit, aby při dalším přijetí signálu na vstupu I nebylo stisknutí znovu vzato v úvahu, neboť druhé stisknutí tlačítka znamená obvykle zrušení jeho funkce. K tomu však lze využít signál na vstupu T v režimu stálého dotazování, ktehé může být přerušeno všemi naléhavějšími signály z řízeného systému. Toto uspořádání se tedy projevuje tak, že celý panel je blokován, dokud obsluha neuvolní stisknuté tlačítko T-t po vykonání jeho funkce. Jiné činnosti počítače omezeny nejsou.

Obsluha panelu počítačem v případě, že signál na vstupu A je shledán aktivní, sice může i časově přesáhnout zpětný běh obrazovkového displeje, avšak v každém případě se maximální možná část operací souvisejících s ručním ovládáním z panelu odehrává v době zpětného běhu. To může mít význam proto, že displej zpravidla rychle zobrazuje, nejlépe v TV normě, obsah části paměti počítače. Při použití levnějších pomalejších pamětí, které neumožňují zajistit potřebný dvojí vstup s požadovanou rych2177 lostí a kdy je tedy třeba kanál do paměti přepínat, je stabilita obrazu na displeji v popsaném uspořádání minimálně narušována.

Zapojení podle vynálezu lze použít ve všech takových aplikacích řídicích počíta48 čů, kdy počítač komunikuje s řízeným systémem, obrazovkovým displejem a panelem obsahujícím tlačítka a eventuálně i řadiče, pomocí nichž obsluha nastavuje parametry a režimy automaticky řízeného měření, experimentu nebo výrobního procesu.

Claims (1)

1. Zapojení pro ovládání vstupů řídicího mikropočítače vyznačené tím, že první, druhý, případně další řadič (R_b R₂...R„) spojený běžcem se zemním vodičem je doteky lichých čísel spojen se vstupy prvního, druhého případně dalšího kodéru (Οχ, D₂...

   ... D_n), jehož výstupy jsou spojeny přes první, třetí, případně další vstupní obvod sběrnice (V_b V₃... V_n) se vstupy (bt, b₂ ...

   . ..b_n) mikropočítače, zatímco doteky sudých čísel řadiče (Rj, R₂...R_nj jsou spojeny s nastavovacím vstupem prvního, druhého, případně dalšího klopného obvodu (Κ), K₂...K„), jehož výstup je spojen přes druhý, čtvrtý, případně další vstupní obvod ynAlezu sběrnice (V₂, V4...V_n) se vstupy (A_b A₂...A_n) mikropočítače, přičemž výstupy klopných obvodů (K), K₂...K_n) jsou ještě spojeny s hradlem (H), jehož výstup je spojen přes vstupní obvod sběrnice (V„] hradla se vstupem (A) mikropočítače, zatímco první, druhé, případně další bezkontaktní tlačítko (Ί), T₂ ... T„) je spojeno prvním výstupem se vstupem hradla (H) a přes společný vstupní obvod sběrnice (V_s) se vstupem (T) mikropočítače a druhým výstupem přes první, druhý, případně další tlačítkový vstupní obvod sběrnice (V_tl, V_t2...V_tn) se vstupy (t_b t₂...t_n) mikropočítače.