SU1363271A1 - Цифроаналогова система сбора и обработки информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при создании систем,производ щих сбор и обработку аналоговых сигналов, например при обработке телеметрической информации Изобрете ние позвол ет повысить точность цифровой обработки аналоговых сигналов за счет максимального приближени  амплитуды с гна а к величине полной шкалы аналого-цифрового преобразовател . Дл  этого в систему, содержащую блок мультиплексировани  и согласовани  входных сигналов, блок 4 масштабировани , аналого-цифровой преобразователь 2, посто нное запоминающее устройство 5, оперативно-запоминающее устройство 3, блок управлени  6, дополнительно введены формирователь пороговых напр жений, группа компараторов, регистр, шифратор, дешифратор , цифровой коммутатор,1 з.п. ф-лы, 8 ил. (Л со О5 со N5 Фиг. 2

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при создании систем, производ щих сбор и обработку аналоговых сигналов от многих датчиков, в частности обработку телеметрической информации .

Целью йзобретени  вл етс  повьше- ние точности цифровой обработки ана- логовых сигналов за счет максимального приближени  амплитуды сигнала к величине полной шкалы аналого-цифрового преобразовател .

На фиг. 1 и 2 изображена блок- схема предлагаемой системы; на фиг.3- схема блока мультиплексировани  и согласовани  входных сигналовj на фиг. 4 - схема блока масштабировани  на фиг. 5 - схема блока управ- лени ; на фиг. 6 - пример реализации схем блока регистров и шифратора; на фиг. 7 - пример дискретизации входного диапазона сигналов по уровн м; на фиг. 8 - временные диа- граммы работы блока управлени .

Цифроаналогова  система сбора и обработки информации содержит блок 1 мультиплексировани  и согласовани  входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь 2, оперативное запоминающее устройство 3, блок 4 мае- штабировани , посто нное запоминающее устройство 5, блок 6 управлени , дешифратор 7, формирователь 8 поро- говых напр жений, группу компараторов 9, регистр 10, шифратор 11, цифровой коммутатор 12.

Блок мультиплексировани  и согла- совани  входных сигналов (фиг. 3) осуществл ет сопр51жение системы с первичными измерительными преобразовател ми информации (датчиками).Блок 1 содержит счетчик 13 адреса, дешифратор 14, мультиплексор 15, дифферен циальный усилитель 16. Блок 4 масштабировани  содержит аналоговые коммутаторы 17 и 18, группу масштабных усилителей 19. Выходы счетчика 13 адреса соединены с входами дешифратора 14 и  вл ютс  выходом адреса входног сигнала мультиплексора, выходы которого соединены с входами дифференциального усилител , выход которого  вл етс  выходом аналогового сигнала блока 1 и соединен с информационным входом первого аналогового коммутатора блока масштабировани . Каждый выход первого аналогового коммутатора

17 соединен с информационным входом соответствующего масштабного усилител  19 группы. Входы управлени  усилением масштабных усилителей соединены с входом установки козффициента преобразовани  блока 4. Выходы масштабных усилителей соединены с соответствующими информационными входами второго аналогово1 О коммутатора, выход которого  вл етс  выходом блока масштабировани . Управл ющие входы аналоговых коммутаторов объединены и  вл ютс  входом диапазона измерени  сигнала блока масштабировани . Вход счетчика 13 адреса  вл етс  входом приращени  адреса блока 1, входы мултиплексора 15  вл ютс  информационными входами системы.

Аналого-цифровой преобразователь осуществл ет преобразование аналоговой информации, поступающей на его вход, в цифровой вид.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) осуществл ет оперативное хранение в различных  чейках информации , поступающей с АЦП и цифрового коммутатора. Запись информации в соответствующую  чейку ОЗУ происходит в конце каждого преобразовани . Вывод данных осуществл етс  по командам блока управлени . ОЗУ может быть реализовано на интегральных схемах типа 564РУ2.

Посто нное запоминающее устройство 5 (ПЗУ) может быть реализовано на интегральных схемах, программируемых выжиганием.

Блок 6 управлени  (фиг. 5) предназначен дл  выработки сигналов в соответствии с временной диаграммой, требуемой дл  обеспечени  последовательности работы вxoд ш ix в систему устройств. Блок управлени  содержит линии 20 и 21 задержки, формирователи 22 импульсов, генератор 23 импульсов, регистр 24 сдвига.

Блок 25 вывода представл ет собой логические схемы с трем  состо ни ми и соедин ет ОЗУ с внeшниl ш устройствами обработки, например микроЭВМ. Работа блока вывода синхронизируетс  сигналами блока управлени .

Дешифратор 7 может быть построен на интегральных схемах типа 564ИД1. Б простейшем случае формирователь пороговых напр жений представл ет собой резистивный делитель напр жени . В качестве компаратора 9 может быть

выбрана интегральна  схема типа 521САЗ, Регистр 10 реализован на D-триггерах.

Шифратор построен на логических элементах. Схема шифратора выбираетс  в зависимости от количества разр дов регистра и от требуемо1 О коли- чества разр дов на выходе шифратора. Пример реализации шифратора при шести Т)-триггерах приведен на фиг. 4.

Цифровой коммутатор может быть реализован на интегральных схемах типа 564КП1. Масштабные усилители могут быть реализованы на интегральных цифроаналоговых преобразовател х типа 572ПА1 (572ПА2) в различных вариантах включени ,

Цифроаналогова  система сбора и обработки информации работает следую- щим образом.

10 ш, осуществл юп ему масштабное увеличение или уменьшение сигнала. Коэффициент передач усилителей определ етс  цифровым кодом, поступаюш,им на входы управлени  усилиемс Данные цифровые коды записаны в ПЗУ 5, выходы которого подключены к соответствующим информационным входам цифрового ком 4утатора. Двоичный код шифратора 11 поступает на вход управлени  цифрового коммутатора и в соответствии с заданным адресом на его выходе формируетс  цифровой код, поступающий на входы управлени  усилени  масштабных усилителей, ПромасштаУправление работой мультиплексора 15 осуществл етс  счетчиком 13 адреса и дешифратором 14 по сигналам бло- 25 бйрованный информационный сигнал песка 6 управлени . Информационный сиг- тупает на вход АЦП и через врем , оп нал выбранного датчика через дифференциальный усилитель 16 поступает на вход аналогового коммутато а 17

редел емое лини ми 20 и 21 задержки, блок управлени  вьщает команду на начало преобразовани . Величина задержи на ВХОДЫ компараторов 9 группы. Уп- ЗО определ етс  временем, кеобходиравление работой аналогового коммутатора осуществл етс  цифровым кодом, поступающим на его управл юш,ий вход. Формирование данного кода производитс  с помощью блоков 8-11. Формирователь 8 пороговых напр жений задает на входах компараторов 9 группы напр жени , с помощью которых максимально допустимый дл  системы диапазон изменени  амплитуды входных сигналов разбиваетс  на N поддиапазонов с произвольной дискретностью. На фиг. 7 показан один из возможных вариантов разбивки на поддиапазоны. С помощью компараторов определ етс  в каком из поддиапазонов находитс  в данный момент времени информационный сигнал. Таким образом, дл  определенной амплитуды входного сигнала в каждый момент времени на выходе всех N компараторов группы формируетс  определенный параллельный единичный код, определ юцщй в каком из поддиапазонов находитс  входной сигнал. По

35

40

45

50

Ь5ым ДЛЯ выбора необходимого масштабного усилител  и его коэффициента преобразовани .

Таким образом, непосредственно перед каждым цифровым преобразованием аналогового сигнала в соответствии с его амплитудой на выходе шифратора формируетс  двоичный код, с помощью которого выбираетс  необходимый масштабный усилитель и его коэффициент преобразовани . Данные масштабные преобразовани  информационного сигнала обеспечивают амплитуду преобразованного сигнала на входе АЦП, максимально приближенную к величине полной шкалы АЦП, что обеспечивает максимальную точность цифрового преобразовани  любого аналогового сигнала.

Таким образом, изменение амплитуды сигнала датчика в произвольный момент времени приводит к автоматическому изменению алгоритма предваритель ной обработки данного сигнала.

Цифрова  информаци  АЦП поступает

сигналу блока управлени  параллельный . «а первые информационные входы ОЗУ, код фиксируетс  регистром 10 и пре- Адрес  чейки ОЗУ, куда записываетс 

цифрова  информаци  входного сигнала в данный момент времени и соответстобразуетс  шифратором 11 в двоичный код. Полученный двоичный код управл ет работой аналоговых коммутаторов

вующий ей код коэффициента, передачи.

17 и 18 и работой цифрового кo шyтa- тора.

Таким образом, каждому из N поддиапазонов на вьгходе шифратора соответствует свой определенньй двоичный код, с помош,ью которого информационный сигнат подключаетс  к определенному масштабному усилитр. ю 19 груп

ш, осуществл юп ему масштабное увеличение или уменьшение сигнала. Коэффициент передач усилителей определ етс  цифровым кодом, поступаюш,им на входы управлени  усилиемс Данные цифровые коды записаны в ПЗУ 5, выходы которого подключены к соответствующим информационным входам цифрового ком 4утатора. Двоичный код шифратора 11 поступает на вход управлени  цифрового коммутатора и в соответствии с заданным адресом на его выходе формируетс  цифровой код, поступающий на входы управлени  усилени  масштабных усилителей, Промасштабйрованный информационный сигнал пеступает на вход АЦП и через врем , оп

бйрованный информационный сигнал пеступает на вход АЦП и через врем , оп

редел емое лини ми 20 и 21 задержки, блок управлени  вьщает команду на начало преобразовани . Величина задерж5

0

5

0

Ь5ым ДЛЯ выбора необходимого масштабного усилител  и его коэффициента преобразовани .

Таким образом, непосредственно перед каждым цифровым преобразованием аналогового сигнала в соответствии с его амплитудой на выходе шифратора формируетс  двоичный код, с помощью которого выбираетс  необходимый масштабный усилитель и его коэффициент преобразовани . Данные масштабные преобразовани  информационного сигнала обеспечивают амплитуду преобразованного сигнала на входе АЦП, максимально приближенную к величине полной шкалы АЦП, что обеспечивает максимальную точность цифрового преобразовани  любого аналогового сигнала.

Таким образом, изменение амплитуды сигнала датчика в произвольный момент времени приводит к автоматическому изменению алгоритма предварительной обработки данного сигнала.

Цифрова  информаци  АЦП поступает

вующий ей код коэффициента, передачи.

I

поступающий с выхода цифровсг о коммутатора , определ етс  состо нием счетчика 13 и дешифратора 7. По фронту сигнала Конец преобразова- ни  входна  информаци  ОЗУ записываетс  в соответствующую  чейку ОЗУ и по спаду этого же сигнала блок управлени  выдает команду на смену опрашиваемых каналов

Вьщача данных из ОЗУ во внешнее устройство обработки и отображени  информации происходит по сигналам блЬка управлени , формируемым с по - мощью генератора 23 импульсов, ре- гистра 24 сдвига, формирователей 22 импульсов.

Claims (2)

1. Цифроаналогова  система сбора и обработки информации, содержаща  посто нное запоминающее устройство, блок управлени , блок мультиплексировани  и согласовани  входных сиг- налов и блок масштабировани , выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразовател , выход которого соединен с информационным входом опера - тивного запоминающего устройства, выход которого  вл етс  выходом системы , первый, второй и третий выходы блока управлени  соединены соответ- ственнб с входом приращени  адреса блока мультиплексировани  и согласовани  входных сигналов, стробирую- щим входом аналого-цифрового преобразовател  и входом считывани  оперативного запоминающего устройства, причем информационные входы блока мультиплексировани  и согласовани  входных сигналов  вл ютс  информационными входами системы, выход аналогового сигнала блока мультиплекси- ровани  и согласовани  входных сигналов соединен с информационным входом блока масштабировани , отличающа с  тем, что, с целью

повышени  точности цифровой обработ

ки аналоговых сигналов за счет максимального приближени  амплитуды сигнала к величине полной шкалы аналого цифрового преобразовател , в нее введены формирователь пороговых напр же НИИ, группа компараторов, регистр, шифратор, дешифратор, цифровой коммутатор , управл ющий вход которого соединен с выходом шифратора и с вхо

5 0

5

0

25 30 ц 40 45

CQ

„

1 .

дом выбора диапазона изменени  сигнала , блока масштабировани , выход адреса входного сигнала блока мультиплексировани  и согласовани  входных сигналов соединен с входом дешифратора , выход которого соединен с адресным входом оперативного запоминающего устройства, вход, записи которого соединен с входом запуска блока управлени  и с выходом готовности аналого-цифрового, преобразовател , выход цифрового коммутатора соединен с вторым информационным входом оперативного запоминающего устройства и с входом установки коэффициента преобразовани  блока масштабировани , выходы посто нного запоминающего устройства соединены с информационными входами цифрового коммутатора , в ыходы формировател  пороговых напр жений соединены с первыми входами соответствующих компараторов группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходом аналогового сигнала блока мультиплексировани  и согласовани  входных сигналов, выходы компараторов группы соединены с соответствуюш;ими разр дами информационного входа регистра, тактовый вход которого соединен с четвертым выходом блока управлени  выход регистра соединен с входом шифратора, причем вход формировател  пороговых напр жений  вл етс  входом опорного напр жени  системы.

2. Система по п. 1, отличающа с  тем, что блок масштабировани  содержит первьш и второй аналоговые коммутаторы, группу масштабных усилителей, информационный вход первого аналогового коммутатора  в- . л етс  информационным входом блока масштабировани , выход которого соединен с выходом второго аналогового коммутатора, вход диапазона изменени  сигнала блока масштабировани  соединен с управл ющими входами первого и второго аналоговых коммутаторов , выходы первого аналогового коммутатора соединены с информационными входами масштабных усилителей группы, входы управлени  усилением которых соединены с входом установки коэффициента преобразовани  блока масштабировани , выходы масштабных усилителей группы соединены с информационными входами второго аналогового коммутатора.

Щиг. j

--L

13

Фиг.:)

v

фие.5

Фиг.7

Q)iod - эапусна I I

Первый Выход

emSepmbi

J

Пербыи быкад

Третий бь/}(од

,, e

олений

JblOOCfOH

информации

с блона. 25

Составитель А.Пак Редактор Е.Копча Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Заказ 6366/44 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

(риг в