1.2. Обобщенная структурная схема иис

Для описания ИИС, объяснения состава функциональных ча­стей и элементов, их назначения и взаимосвязи в системе широко применяются структурные схемы. Описание ИИС и входящих в них функциональных элементов может также производиться с помощью функциональных (разъясняющих протекающие в них процессы) и принципиальных (представляющих соединение выпу­скаемых промышленностью элементов систем с указанием их но­минальных значений) схем. Следует отметить, что в связи с рас­ширенным применением в ИИС многофункциональных интеграль­ных микросхем принципиальные схемы могут оказаться даже менее подробными, чем структурные.

Если структурные и функциональные схемы применяются пре­имущественно для рассмотрения принципов построения, при си­стемном анализе, то принципиальные схемы предназначены для схемотехнической проработки системы.

Так как основное назначение книги связано с рассмотрением принципов построения систем, то в ней используются главным об­разом структурные схемы с условными графическими обозначения­ми или с аббревиатурой названия элементов. Особенно наглядны­ми в указанном смысле являются схемы, составленные из элемен­тов, выполняющих типовые функциональные преобразования.

Прежде чем приступить к рассмотрению структур различных систем, уместно привести обобщенную структурную схему ИИС (рис. 1.1), с тем, чтобы одновременно познакомить читателя с условными графическими обозначениями типовых функциональных преобразователей, принятыми в книге.

В обобщенной структурной схеме показано множество датчи­ков /, размещенных постоянно в определенных точках пространст­ва, перемещающихся в пространстве (сканирующего типа) или воспринимающих одновременно поле исследуемой величины, мно­жество аналоговых 2, аналого-цифровых 3 преобразователей, циф­ровые ча!сти 4 и 5, множество цифро-аналоговых преобразователей 6. Функциональные блоки могут соединяться между собой через стандартные интерфейсы (см. гл. 5), технические средства которых содержат системы шин 7.1, интерфейсных узлов ИФУ 7.2 и устройств управления 8. На рис. 1.1 показана также возможность соединения функциональных блоков жестко установленными свя­зями.

l.Z^r

_£

n

ffin

^J.

ИФУ

_V

7.2

3.1

^/#"

J.2

>^<

4-.1

шг

CPU

. '#

#

КС

#

#

#<ЙУ

7.f

==<

5". 7	_TL
£.2	#
Л.Г	/7/7
5Л	/7/7
5.5_	/V/7
5.6_	МД
5-1	В

5".*/

⁵-l(0O(V

\ИФУ

72

#/

^7.1

Рис. 1.1. Обобщенная структурная схема ИИС

Устройство управления может формировать командную ин­формацию {Ф₀*}, принимать информацию {/*} от функциональ­ных блоков и подавать команды на исполнительные устройства 9 для формирования воздействия на объект исследования. Воздей­ствия могут быть, например, в виде электрических U, механиче­ских Р, тепловых Т°, оптических О, гидравлических G и акустиче­ских А величин. Воздействия могут организовываться, во-первых, в целях создания соответствующих условий для проведения экспе­римента и, во-вторых, для уравновешивания величин, действую­щих на входы датчиков. В последнем случае система называется замкнутой с компенсационной обратной связью, а формируемые воздействия — компенсирующими величинами.

Множество аналоговых преобразователей 2 содержит преобра­зователи 2.1 и нормирующие преобразователи 2.2 аналоговых сиг­налов (например, масштабные преобразователи, преобразователи вида модуляции), коммутаторы аналоговых сигналов 2.3, анало­говые вычислительные устройства (с обозначением F) 2.4, анало­говые устройства памяти 2.5, устройства сравнения аналоговых сигналов 2.6, аналоговые каналы связи (с обозначением КС) 2.7, аналоговые показывающие и регистрирующие измерительные при­боры 2.8.

Интерфейсные устройства ИФУ аналоговых блоков главным образом служат для приема командных сигналов и передачи информации о состоянии блоков (см. гл. 5). Например, через ИФУ могут передаваться команды на изменение режима работы, на подключение заданной цепи с помощью коммутатора. Между аналоговыми и цифровыми устройствами включено множество аналого-цифровых преобразователей 3.1 и аналоговых устройств допускового контроля 3.2.

К цифровым устройствам 4 относятся формирователи импуль­сов 4.1, преобразователи кодов 4.2, коммутаторы 4.3, специализи­рованные цифровые вычислительные устройства 4.4 (с обозначе­нием CPU), устройства памяти 4.5, устройства сравнения кодов 4.6, каналы цифровой связи 4.7 (с обозначением КС), универсаль­ные программируемые вычислительные устройства — микропроцес­соры, микро-ЭВМ и т. п. — 4.8.

Группа цифровых устройств вывода, отображения и регистра­ции 5 содержит формирователи кодоимпульсных сигналов 5.1, пе­чатающие устройства 5.2, устройства записи на перфоленту 5.3 (ПЛ) и считывания с перфоленты 5.4 (также с обозначением ЯЛ), накопители информации на магнитной ленте 5.5 (МЛ) и магнит­ных дисках 5.6 (МД), дисплеи 5.7 (Д), сигнализаторы 5.8, цифро­вые индикаторы 5.9.

В структурных схемах далее используются также обозначения элементов цифровой вычислительной техники, установленные ГОСТ 2.743-82. В частности, применяются следующие обозначения: регистр — RG, счетчик—СТ, устройства задержки во времени — DL, генератор — G (серии импульсов — Gn, непрерывной последо­вательности импульсов — GN, линейно изменяющегося сигнала —

G/, синусоидального сигнала — GSJN, одиночного импульса — Glj, дешифратор—IDC, триггер—Т, память—М (ОЗУ—RAM, SAM, ПЗУ—ROM, ППЗУ—PROM), мультиплексор (цифровой коммутатор)—MUX, демультиплексор—DMX и др.

Кроме указанных на рис. 1.1 условных графических обозначе­ний в структурных схемах используются обозначения, приведенные в приложении 1.

Уместно отметить, что ЭВМ 4.8 могут взять на себя ряд пре­образований, выполняемых, например, в блоках 2.4, 2.5, 2.6, 4.2, 4.4, 4.6, 5.1, а также функции управления (блок 8). Эти преобра­зования, естественно, будут выполняться программным путем.

Конечно, не во всякой ИИС требуется присутствие всех при­веденных на рис. 1.1 блоков. Для каждой конкретной системы количество блоков, состав функций и связи между блоками долж­ны устанавливаться особо.

Нужно отметить, что в технической литературе можно встре­тить название компонентов ИИС, являющихся объединением не­скольких функциональных блоков. Так, например, объединение коммутаторов аналоговых сигналов и аналого-цифровых преоб­разователей иногда называют многоканальными АЦП.

Структурные схемы содержат важную информацию о системе,. но эта информация не позволяет судить о последовательности, ре­жимах, вообще об алгоритмах работы данной системы. Это осо­бенно относится к системам, основанным на использовании вы­числительных комплексов, цифровых интерфейсов, содержащих микропроцессоры, ЭВМ и другие многофункциональные устрой­ства.

Таким образом, для описания функционирования систем дол­жен быть использован соответствующий аппарат.