高分辨率狀態(tài)采集裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)是一種以８位微處理器為核心的高時間分辨率狀態(tài)采集裝置。它利用可編程的并行輸入、輸出芯片（ＰＩＯ）作為狀態(tài)輸入接口部件，通過對ＰＩＯ進(jìn)行位控、中斷方式的編程，可以做到任何狀態(tài)發(fā)生變化都立即向ＣＰＵ申請中斷。同時，程序采用先記錄狀態(tài)變化值、變化時間及位置，然后處理數(shù)據(jù)的方法，可實現(xiàn)實時狀態(tài)的監(jiān)視和檢測，以滿足狀態(tài)變化記錄有高時間分辨率及實時性的要求。（*該技術(shù)在1997年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
?本技術(shù)涉及一種以8位微處理器為核心的實時狀態(tài)信息采集裝置。對實時狀態(tài)信息的采集，國內(nèi)外都習(xí)慣沿用程序順序掃描裝置，因掃描頻率受到微型機(jī)CPU處理速度、系統(tǒng)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(tǒng)的發(fā)展，對實時狀態(tài)信息變化的時間分辨率要求達(dá)到1～2毫秒。顯然，一般的狀態(tài)信息采集所用裝置是無法滿足要求的，為解決這個問題，特提出本技術(shù)。本技術(shù)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(tài)發(fā)生變化時，立即發(fā)生中斷請求，通過硬件中斷程序處理的方式來實現(xiàn)狀態(tài)信息的監(jiān)視及狀態(tài)變化的快速檢出，以滿足狀態(tài)變化記錄的高時間分辨率和實時性的要求。本技術(shù)是這樣實現(xiàn)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(tài)輸入板）構(gòu)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?？刂齐娐坟?fù)責(zé)產(chǎn)生對PIO編程的命令以及狀態(tài)信息處理程序，信息采集電路負(fù)責(zé)對外部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)外部狀態(tài)變化時，及時向控制電路的CPU發(fā)出中斷信息。采集電路采用PIO作為狀態(tài)的輸入接口，每個狀態(tài)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(tài)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(tài)量占用PIO的兩位，CPU通過對PIO設(shè)置中斷控制字和裝入的屏蔽字，使該裝置能把任何狀態(tài)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(shè)置中斷屏蔽字是由設(shè)置的中斷有效電平?jīng)Q定，當(dāng)選中斷高電平有效就屏蔽每個狀態(tài)兩位輸入中高電平位，并設(shè)置中斷失量。通過以上編程可使任一狀態(tài)量發(fā)生變化時，都立即向CPU發(fā)出中斷請求。CPU響應(yīng)中斷后，需修改有變化PIO的屏蔽字，把有變化狀態(tài)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(tài)量再次發(fā)生變化時立即產(chǎn)生中斷申請。在狀態(tài)發(fā)生變化后，程序采用優(yōu)先記錄所有發(fā)生變化的狀態(tài)值、變化時間及變化狀態(tài)位置，然后再處理變化數(shù)據(jù)的方法，使其時間分辨率為1毫秒，并可將變化狀態(tài)按順序快速檢出。附圖說明：圖1.是本裝置的結(jié)構(gòu)圖。1.為微總線????????2.為控制板????????3.為狀態(tài)輸入板。狀態(tài)輸入板通過CPU引出的微總線和控制板進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。每塊狀態(tài)輸入板可接入32個狀態(tài)量，狀態(tài)輸入板的數(shù)量根據(jù)系統(tǒng)容量決定，最多可擴(kuò)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(qū)動電路，。Z80A－CPU是本裝置的核心，它執(zhí)行寫入EPROM中的程序，完成本裝置預(yù)定的功能。RAM作為數(shù)據(jù)和參數(shù)的暫存區(qū)。CTC（可編程計數(shù)定時器）完成自恢復(fù)（Watch????dog）和實時時鐘的功能，實時時鐘分辨率可達(dá)100微秒。PIO用于和其它微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)-->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(diào)試控制板的CRT接口，另一路用于和其它微機(jī)或作為遠(yuǎn)方終端進(jìn)行信息交換的串行接口?？偩€驅(qū)動電路對CPU的微總線（數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線）進(jìn)行驅(qū)動和隔離。圖3.為狀態(tài)輸入板邏輯框圖。1.為微總線，2.為總線驅(qū)動電路，3.為狀態(tài)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(tài)量輸入光電隔離和濾波電路示意圖。狀態(tài)輸入板為外部實時狀態(tài)提供輸入接口，PIO的數(shù)椐和控制信息都接入微總線，通過地址譯碼對各個PIO進(jìn)行片選。每個PIO可接入8個狀態(tài)量，每個狀態(tài)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?？刂瓢遢敵鲆粋€IEO信號接入第一塊狀態(tài)輸入板的IEI，第一塊狀態(tài)輸入板中斷鏈控制電路輸出IEO接到下一塊狀態(tài)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(yīng)時間，使?fàn)顟B(tài)輸入板可擴(kuò)展到八塊（32個PIO）時，也能保證中斷請求被正確響應(yīng)。對于PIO芯片工作方式的具體編程及當(dāng)狀態(tài)量發(fā)生變化后程序優(yōu)先記錄變位狀態(tài)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(tài)變化中斷服務(wù)程序。狀態(tài)處理程序依據(jù)狀態(tài)性質(zhì)、類型分別進(jìn)行處理。本技術(shù)的優(yōu)點：1.狀態(tài)變化順序記錄時間分辨率高。由于實時時鐘分辨率可達(dá)到100微秒，當(dāng)系統(tǒng)CPU采用4MHZ時鐘時，可保證128個狀態(tài)-->變化順序記錄時間分辨率為1毫秒；若系統(tǒng)CPU時鐘為2MHZ，64個狀態(tài)變化順序記錄時間分辨率為1毫秒。2.實時性好。本裝置提供對各個狀態(tài)單獨發(fā)生變化的響應(yīng)時間是相同的，當(dāng)多個狀態(tài)同時變化時，PIO會同時向CPU申請中斷，由于在程序中采用先順序記錄變化狀態(tài)值、位置及時間，后處理的方法，也可提高響應(yīng)速度。3.易擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)靈活。裝置最多可擴(kuò)展8塊狀態(tài)輸入板，按中斷方式與CPU交換信息，即有256個可記錄時間的狀態(tài)量；裝置結(jié)構(gòu)較靈活，可自成系統(tǒng)獨立使用，又可作為一個系統(tǒng)的子系統(tǒng)，控制板上提供并行或串行口，與主系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種實時狀態(tài)信息采集裝置，其特征在于該裝置是由８位微處理器（ＣＰＵ）為核心的控制電路和以并行可編程輸入、輸出芯片（ＰＩＯ）為主要部件的信息采集電路組成的，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。

【技術(shù)特征摘要】
1、一種實時狀態(tài)信息采集裝置，其特征在于該裝置是由8位微處理器(CPU)為核心的控制電路和以并行可編程輸入、輸出芯片(PIO)為主要部件的信息采集電路組成的，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。2、根據(jù)權(quán)利要求1.所述的裝置，其特征在于該裝置采集電路采用PIO端口的每...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董純，趙志剛，譚文恕，鄧國規(guī)，候義明，
申請(專利權(quán))人：水利電力部電力科學(xué)研究院，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]