[其他]高分辨率狀態采集裝置

無效

• 申請號: 87213798
• 申請日: 1987-10-05
• 公開（公告）號: CN87213798U
• 公開（公告）日: 1988-11-02
• 發明（設計）人: 董純;趙志剛;譚文恕;鄧國規;候義明
• 申請（專利權）人: 水利電力部電力科學研究院
• 主分類號: G06F15/74
• 分類號: G06F15/74
• 代理公司: 水利電力部專利事務所
• 代理人: 李穎渱,李蘇群

本實用新型涉及一種以8位微處理器為核心的實時狀態信息采集裝置。

對實時狀態信息的采集，國內外都習慣沿用程序順序掃描裝置，因掃描頻率受到微型機CPU處理速度、系統容量等條件的限制，掃描周期較長，較短的也為五毫秒。隨著自動化系統的發展，對實時狀態信息變化的時間分辨率要求達到1～2毫秒。顯然，一般的狀態信息采集所用裝置是無法滿足要求的，為解決這個問題，特提出本實用新型。

本實用新型是利用可編程并行輸入、輸出接口芯片PIO所具有的位控功能，任何位狀態發生變化時，立即發生中斷請求，通過硬件中斷程序處理的方式來實現狀態信息的監視及狀態變化的快速檢出，以滿足狀態變化記錄的高時間分辨率和實時性的要求。

本實用新型是這樣實現的：裝置由以8位微處理器（CPU）為核心的控制電路板（簡稱控制板）和采用并行可編程輸入、輸出接口芯片PIO為主要部件的信息采集電路板（簡稱狀態輸入板）構成，采用了中斷鏈控制電路，使用“與”邏輯電路連接各個PIO的IEI和IEO。控制電路負責產生對PIO編程的命令以及狀態信息處理程序，信息采集電路負責對外部狀態進行監視，當外部狀態變化時，及時向控制電路的CPU發出中斷信息。采集電路采用PIO作為狀態的輸入接口，每個狀態量通過反相器電路后分開兩路接入PIO的相鄰兩位上，一路正相接入，一路反相接入。這樣每個狀態量接入PIO的兩位中，一位是高電平，另一位是低電平。

PIO通過中斷和微處理器交換信息。具體編程是：采用位控方式，PIO端口的每一位均作為輸入，每一個外部狀態量占用PIO的兩位，CPU通過對PIO設置中斷控制字和裝入的屏蔽字，使該裝置能把任何狀態的變化及時地記錄下來。中斷高電平有效（也可選擇低電平有效），“或”邏輯，設置中斷屏蔽字是由設置的中斷有效電平決定，當選中斷高電平有效就屏蔽每個狀態兩位輸入中高電平位，并設置中斷失量。通過以上編程可使任一狀態量發生變化時，都立即向CPU發出中斷請求。CPU響應中斷后，需修改有變化PIO的屏蔽字，把有變化狀態量兩位輸入中，原被屏蔽的一位開放，并屏蔽原被開放的另一位，這可保證該狀態量再次發生變化時立即產生中斷申請。在狀態發生變化后，程序采用優先記錄所有發生變化的狀態值、變化時間及變化狀態位置，然后再處理變化數據的方法，使其時間分辨率為1毫秒，并可將變化狀態按順序快速檢出。

附圖說明：

圖1.是本裝置的結構圖。1.為微總線????????2.為控制板????????3.為狀態輸入板。狀態輸入板通過CPU引出的微總線和控制板進行數據交換。每塊狀態輸入板可接入32個狀態量，狀態輸入板的數量根據系統容量決定，最多可擴展到八塊。

圖2.為控制板邏輯框圖。其中1.為微總線，2.為總線驅動電路，。Z80A－CPU是本裝置的核心，它執行寫入EPROM中的程序，完成本裝置預定的功能。RAM作為數據和參數的暫存區。CTC（可編程計數定時器）完成自恢復（Watch????dog）和實時時鐘的功能，實時時鐘分辨率可達100微秒。PIO用于和其它微機系統進行信息交換的并行接口。SIO（串行I／O控制器）的一路可用作調試控制板的CRT接口，另一路用于和其它微機或作為遠方終端進行信息交換的串行接口。總線驅動電路對CPU的微總線（數據總線、地址總線和控制總線）進行驅動和隔離。

圖3.為狀態輸入板邏輯框圖。1.為微總線，2.為總線驅動電路，3.為狀態量輸入的光電隔離和濾波電路，4.為中斷鏈控制電路。

圖4.為一路狀態量輸入光電隔離和濾波電路示意圖。狀態輸入板為外部實時狀態提供輸入接口，PIO的數椐和控制信息都接入微總線，通過地址譯碼對各個PIO進行片選。每個PIO可接入8個狀態量，每個狀態量通過濾波電路和光電隔離分兩路（一路正相，一路反相）接入PIO相鄰的兩位。

圖5.為中斷鏈控制邏輯圖。控制板輸出一個IEO信號接入第一塊狀態輸入板的IEI，第一塊狀態輸入板中斷鏈控制電路輸出IEO接到下一塊狀態輸入板的IEI，依此類推，此中斷鏈控制電路提高了IEI和IEO的響應時間，使狀態輸入板可擴展到八塊（32個PIO）時，也能保證中斷請求被正確響應。

對于PIO芯片工作方式的具體編程及當狀態量發生變化后程序優先記錄變位狀態值、時間及位置的處理，程序簡要說明見圖6、圖7。圖6.為PIO初始化程序，圖7.為PIO輸入狀態變化中斷服務程序。狀態處理程序依據狀態性質、類型分別進行處理。

本實用新型的優點：