专利名称:放射性勘探中pc-1500袖珍计算机脉冲数字接口的制作方法
本实用新型为一个PC－1500袖珍计算机脉冲数字采集接口，特别适用于放射性勘探领域，也适用于有关的其他技术领域：
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与其他地球物理勘探仪器相比，常规使用的大多数放射性勘探仪器具有以下两个特点1.体积小巧，功耗很低；2.仪器对脉冲信号进行计数和显示，以反映被测对象的放射性强弱。
目前，一些在室内进行放射性测量的仪器通过所设计的接口，和通用微型计算机系统相连接，构成了可以完成实时数据采集、记录和处理等功能的新的测量系统。这种新的测量系统使人们摆脱了读、记、算、绘等繁锁的过程，而且使测量数据客观、可靠，通过现场处理，可以立即得到分析后的测量结果，以便及时发现问题，指导测量工作的正确进行。但是这种测量系统不能在野外条件下使用，这是由于微型计算机系统本身相对于野外放射性勘探仪器来说，体积和功耗还太大，而且也不能适应于野外的温度、湿度等条件的变化。近几年来市面上开始出现各种款式的袖珍计算机，这给在野外条件下完成实时数据采集、记录和处理等带来了可能。
日本SHARP公司生产的PC－1500(或PC－1500A、PC－1501等同系列产品)袖珍计算机系统配置齐全，小巧灵活，使用方便，性能价格比高，在我国拥有众多的用户。由于该机的CPU是SHARP公司独自开发的产品，引进时并不带有系统指令等方面的资料，因此对该机的进一步开发受到限制。但国内还是有人从其他途径来实现和PC－1500的通信。例如，有人用PC－1500和它的选配套部件CE－158通讯接口相连后，再通过自行设计的接口和测量仪器相连，构成数据采集处理系统(见《电子技术应用》1984年第11期第13－15页范书章《应用PC－1500构成数据采集处理系统》)。核工业部北京铀矿地质研究所就采用类似方案，制做了一个信号转换接口，把加拿大Scintrex公司的GAD－6四道能谱仪和CE－158、PC－1500连接起来，组成了一个汽车r能谱测量系统。此方案存在以下两个问题1.该方案所设计的接口是把测量仪器(如GAD－6)输出的并行BCD码转换成串行的ASCII码，再加上起始位和终止位，传送到起着RS－232C串行通讯接口作用的CE－158中。而CE－158再把串行的ASCII码转变为并行的二进制码，通过系统总线送到PC－1500中。因此，这种接口转换电路复杂，成本较高。而且，采用不是专用于数据采集的CE－158作为一个中间环节，其价格又贵(约为PC－1500的1／3)，未免是一个浪费。
2.PC－1500采用的是CMOS器件，本身功耗很低，只有130毫瓦，而CE－158是专为和室内仪器进行通讯而设计的，采用的是TTL器件，仅它的功耗就为800毫瓦，因此，采用CE－158后，使整个系统不具备低功耗的特点，在野外使用不适宜。
本实用新型的目的是针对野外大多数放射性勘探仪器特点，设计一个对脉冲量进行计数并采集的PC－1500袖珍计算机接口，其本身电路简单，功耗低，能够满足对放射性数据的采集要求，并可以通过它将PC－1500袖珍计算机和多种放射性勘探仪器相连，从而解决我国野外放射性勘探仪器微机化的问题。
PC－1500袖珍计算机的寻址空间为128K，但已经占用的内存地址不到一半。PC－1500所配BASIC高级语言中有直接和内存地址发生关系的语句(如PEEK、PEEK＃、POKE、POKE＃等)，利用它们就可以直接和地址总线、数据总线挂钩，建立起计算机与外部的联系。据此，本实用新型采用的方案是，设计一个接口，利用PC－1500袖珍计算机可寻的，但未利用的内存地址作为测量仪器的输入输出通道，即把测量仪器当作PC－1500的一个存贮单元对待。当地址选通后，数据信息和控制信息的传递全部通过数据总线进行。为简化编程，直接用PEEK，POKE等BASIC语句，采用同步工作方式，完成数据的采集和对接口、测量仪器的控制。从测量仪器向PC－1500输送数据，相当于PC－1500对存贮器的读操作(PEEK)，而PC－1500对接口、测量仪器进行控制或预置数据时，相当于PC－1500对存贮器的写操作(POKE)。
针对多数放射性勘探仪器对脉冲信号进行计数的这一特点，本实用新型的具体内容是采用低功耗的CMOS器件，以一个对脉冲进行计数的计数器作为接口的核心，将其输出的BCD码连线通过多路转换开关和三态门直接接在PC－1500数据总线的低四位上，而高四位线上的数据可以通过软件的办法屏蔽掉。按上面所述接口方案，对接口、测量仪器的控制可以是脉冲输入通道的选择；脉冲输入通道的开启与封闭；计数器的清零；数据通道的多路转换选择；三态输出控制；外部定时定数的预置；外部定时定数的许可等。这些控制都由使用POKE语句完成。
本实用新型对脉冲信号的采样速度主要取决于所用计数器电路的特性，当计数停止后，计数器起着数据缓存器的作用，因此，对从接口计数器中把数据取到PC－1500袖珍计算机中的速度不作要求，故使用BASIC语言编程对数据进行采集是可行的。为简化接口电路，计数器可用CMOS大规模集成电路MC14534五位十进制计数器。该器件集成度高，性能稳定可靠，使用方便，其价格不到40.元人民币。它可以对脉冲加以整形并计数，最大计数容量为99999，并有溢出输出。该器件本身具有输出多路转换选择，三态缓冲、BCD码输出等特性，因此最宜直接和计算机总线相连。
本实用新型方案与现有的PC－1500袖珍计算机接口方案相比，具有以下优点1.线路简单，因此电路成本低；2.功耗大大降低，只是PC－1500功耗的1／50；3.性能稳定，特别适合野外条件下工作。
另外，该实用新型方案还会产生以下的积极效果1.该实用新型方案总的软硬件设计周期短，又充分利用了在我国为数众多的PC－1500袖珍计算机，很方便地就可以改造野外现有的和正待淘汰的大批放射性勘探仪器，因此其经济效益好。
2.由于是直接利用袖珍计算机系统组成新的测量系统应用于野外，而通过高级语言编程控制仪器、采集数据以及进行数据处理，这样对于广大一般技术操作人员来说，技术起点高，有利于提高整个微型计算机的应用水平。
3.本实用新型的接口实际上是可以用PC－1500进行控制的一个定标器，它不仅可以和野外各种总量放射性勘探仪器相连，也可以和任何输出脉冲量并需要计数的仪器相连，组成袖珍计算机自动数据采集和处理系统。
附图是本实用新型的一个实施方案，如图所示
Ic1是CMOS大规模集成电路MC14534五位十进制计数器，用来对脉冲信号进行计数并以BCD码形式输出。
Ic2是CMOS中规模集成电路MC14051八模拟输入开关，它可以对八个模拟输入通道进行选择。本实施方案中只用了其中两个通道1、2，它们的选择由A端的电平决定，而两个通道1、2的封死和开启由INH端的电平决定。
Ic3是CMOS中规模集成电路MC14043四组三态或非R／S锁定触发器，本实施方案中只用到其中的两组。该器件用来维持Ic2A端和INH端的电平。
Ic4是CMOS小规模集成电路MC14082二组4输入与门。
Ic5和Ic6是CMOS小规模集成电路MC14081四组2输入与门。
Ic7是CMOS小规模集成电路MC14069六组反相器。
为了使接口电路简单，本实施方案只用了PC－1500的四根数据线D0、D1、D2、D3，四根地址线d1、d2、d3、d4和一根读写线R／
W，电源由PC－1500提供；利用PC－1500的PEEK、POKE高级语言语句控制接口的工作过程如下设所选的地址为AD，那么不论是使用读语句(例如，A＝PEEKAD)，还是使用写语句(例如，POKE AD，X，其中X为某一数据)，将使PC－1500的地址线d1、d2、d3、d4通过4输入与门Ic4在(3)输出一个高电平信号。
如果执行的是(A＝PEEK AD)，则读写线R／
W也输出一个高电平信号，使(10)端输出为低电平。这时Ic1中的Qc为低电平，三态门打开，计数器Ic1中的一组BcD数据通过Q0、Q1、Q2、Q3放在数据线D0、D1、D2、D3上被PC－1500取回。在该指令执行完毕(10)端信号由低变高，Sc端正跳变时，计数器Ic1中自动完成五位十进制数由高位向低位的多路转换。如，若Sc跳变前Q0、Q1、Q2、Q3输出的是万位BcD数字，则现在Q0、Q1、Q2、Q3输出的就是千位BcD数字。若原来的是个位数字，则现在又变为万位数字。因此，连续执行五次PEEK AD语句，就可以连续取回万、千、百、十、个位的数字。
如果执行的是(POKE AD，X)，则读写线R／
W输出一个低电平信号，这时(10)端为高电平，三态门关闭。而(4)端输出为高电平，同时使(5)、(6)、(7)、(8)、(9)五个与门都处在开门状态，具体哪个与门输出为高电平，取决于四根数据线D0、D1、D2、D3上的信号，即取决于所输出的X数据。从图中可知，当X＝1时，D0输出一个高电平信号，使得(6)端输出为高电平，于是计数器Ic2被清零。同时，Ic2的INH端被置为低电平，使Ic2处于工作状态，通道1或通道2被开启，当X＝2时，D1输出一个高电平信号，只有(5)端输出为高电平，使计数器Ic1的Q0、Q1、Q2、Q3输出的数字为万位BcD码，当X＝4时，D2输出一个高电平信号，这时(8)端为高电平，Ic2的A端被置为低电平，于是通道1被选通。当X＝8时，D3输出一个高电平信号，这时(9)端为高电平，Ic2的A端被置为高电平，于是通道2被选通。当X＝10时，D1和D3各输出一个高电平信号，除完成X＝2和X＝8的功能外，同时还使(7)端为高电平，Ic2的INH端被置为高电平，Ic2不工作，通道1和通道2被封死，脉冲信号不能送进计数器中。此外，X还可以为3、5、6、7、9等数值，这时完成的功能相当于以上各种单独功能的组合。如，X＝3相当于X＝2和X＝1组合后的功能，同理，X＝5＝4＋1，X＝6＝4＋2，X＝7＝4＋2＋1，X＝9＝8＋1等。
本实用新型方案经过实际验证，性能稳定，工作可靠，和所设计的测量软件配合，已成功地和以下各种常用的放射性勘探仪器相连FD－71率计式r辐射仪；FD－802数字式r辐射仪；FD－61K率计式r测井仪；HFS－1α数字辐射仪；正在研制的XBW氡及其子体α测量仪等，并且用它们在四川、江西、广西等地进行了大量野外试验工作，取得了显著效果。实验证明该接口是适合于野外条件下工作的。
权利要求
1.一个和PC-1500(或PC-1500A、PC-1501)袖珍计算机总线直接相连的数字采集接口，其特征在于全部由CMOS器件组成，其核心部件为可以对脉冲进行计数的计数器。
2.根据权利要求
1所述的接口，其特征在于该计数器为大规模集成电路MC14534五位十进制计数器。
3.根据权利要求
1、2所述的接口，其特征在于数据的采集和对仪器或接口的控制是用PEEK，POKE或PEEK＃，POKE＃语句实现的。
专利摘要
本实用新型为一个PC-1500袖珍计算机脉冲数字采集接口，直接采用BASIC高级语言语句指令完成数据的采集和对接口的控制。该接口以MC14534五位十进制计数器作为核心，因而线路简单，且功耗低，适用于野外条件下放射性测量的数据采集。
文档编号G06F3/06GK85203076SQ85203076
公开日1986年10月15日 申请日期1985年8月8日
发明者贾文懿, 苗放 申请人:成都地质学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan