Пристрій вводу даних в комп’ютерний томограф

Пристрій вводу даних в комп'ютерний томограф містить багатоелементний детекторштегратор рентгенівського випромінювання, аналоговий мультиплексор, аналого-цифровий перетворювач, буферний запам'ятовуючий пристрій, цифровий мультиплексор, порт вводу даних в мікропроцесор, який відрізняється тим, що дані вимірювань вводяться паралельно в окремі секції буферного запам'ятовуючого пристрою за допомогою модулів вводу, причому кожний модуль вводу містить послідовно з'єднані багатоелементний детектор-штегратор рентгенівського випромінювання, аналоговий мультиплексор, аналого-цифровий перетворювач, окрему секцію буферного запам'ятовуючого пристрою, цифрові виходи байтових клітинок якого підключені до ВІДПОВІДНИХ каналів вводу першого цифрового мультиплексора, цифровий вихід якого з'єднаний через порт вводу з цифровим входом вводу даних в мікропроцесор, перший порт виводу, якого підключений до входів перемикання каналів першого цифрового мультиплексора, другий порт виводу з мікропроцесора підключений на перший канал другого цифрового мультиплексора для передачі коду адреси в буферний запам'ятовуючий пристрій, розділений на секції, кожна секція входить до складу окремого модуля вводу, в який додатково введені перший та другий підсумовуючий лічильник, віднімальний лічильник, перший та другий логічний елемент І, другий цифровий мультиплексор, перший та другий елементи затримки, перший та другий логічний елемент АБО, логічний елемент АБО-НІ та тригер, причому вихід імпульсного сигналу готовності аналогоцифрового перетворювача з'єднаний із входами першого елемента затримки та з першими входами першого та другого логічних елементів І, вихід першого елемента затримки з'єднаний із входом скидання аналого-цифрового перетворювача та з входом вмикання першого каналу другого цифрового мультиплексора, вихід другого елемента затримки з'єднаний з входом и вмикання аналогоцифрового перетворювача та другого каналу другого цифрового мультиплексора, цифровий вихід якого підключений до адресного входу секції буферного запам'ятовуючого пристрою, вихід першого логічного елемента І з'єднаний з лічильним входом першого підсумовуючого лічильника, цифровий вихід якого підключений до управляючого входу перемикання каналів аналогового мультиплексора та до входів логічного елемента АБО-НІ, вихід якого підключений до лічильного входу віднімального лічильника, цифрові виходи якого з'єднані із входами першого логічного елемента АБО, вихід якого з'єднаний з другим входом першого логічного елемента І, вихід другого логічного елемента І з'єднаний з першим входом другого логічного елемента АБО та з лічильним входом другого підсумовуючого лічильника, цифровий вихід якого з'єднаний з другим каналом другого цифрового мультиплексора для передачі коду адреси секції буферного запам'ятовуючого пристрою, вмикаючий вхід тригера, входи скидання віднімального, першого та другого підсумовуючих ЛІЧИЛЬНИКІВ та другий вхід другого логічного елемента АБО підключені до управління томографом, вмикаючий вихід тригера з'єднаний з третім входом першого та другим входом другого логічних елементів І Винахід відноситься до контрольновимірювальної техніки і може бути використаний в системах з жорсткими технічними вимогами по вводу багатоканальної аналогової інформації в мікропроцесор за дуже стислий термін Відомий пристрій (1) буферного запам'ятову (О о ю вання вхідної інформації та видачі на пристрій обробки для узгодження швидкості роботи вхідних та вихідних пристроїв Основний недолік такого пристрою полягає у відсутності можливості його застосування для вводу вхідних даних по багатьом каналам з подальшим виводом їх на один вхід обчислювального пристрою Відомий (2) пристрій вводу даних в комп'ютерний томограф, який містить багатоелементний детектор-штегратор рентгенівського випромінювання, аналоговий мультиплексор, аналоговоцифровий перетворювач, буферний запам'ятовуючий пристрій, цифровий мультиплексор, порт вводу даних в мікропроцесор Основний недолік такого пристрою полягає у великій складності технічного обладнання та низький швидкості вводу даних В основу винаходу поставлена задача спрощення обладнання апаратури вводу інформації та підвищення швидкості її вводу, збільшення числа повторних даних вимірювання з метою підвищення точності вимірювання та покращення ЧІТКОСТІ зображення рентгенівської інформації в комп'ютерному томографі Поставлена задача вирішується тим, щодані вимірювань вводяться паралельно в окремі секції буферного запам'ятовуючого пристрою за допомогою модулів вводу, причому кожний модуль вводу містить послідовно з'єднані багатоелементний детектор-штегратор рентгенівського випромінювання, аналоговий мультиплексор, аналоговоцифровий перетворювач, окрему секцію буферного запам'ятовуючого пристрою, цифрові виходи байтових клітинок якого підключені до ВІДПОВІДНИХ каналів вводу першого цифрового мультиплексора, цифровий вихід якого з'єднаний через порт вводу з цифровим входом вводу даних в мікропроцесор, перший порт виводу, якого підключений до входів перемикання каналів першого цифрового мультиплексора, другий порт виводу з мікропроцесора підключений на перший канал другого цифрового мультиплексора для передачі коду адреси в буферний запам'ятовуючий пристрій, розділений на секції, кожна секція входить до складу окремого модуля вводу, в який додатково введені перший та другий підсумовуючий лічильник, ВІДНІмальний лічильник, перший та другий логічний елемент І, другий цифровий мультиплексор, перший та другий елементи затримки, перший та другий логічний елемент АБО, логічний елемент АБОНІ та тригер, причому вихід імпульсного сигналу готовності аналогово-цифрового перетворювача з'єднаний із входами першого елемента затримки та з першими входами першого та другого логічних елементів І, вихід першого елемента затримки з'єднаний із входом скидання аналого-цифрового перетворювача та з входом вмикання першого каналу другого цифрового мультиплексора, вихід другого елемента затримки з'єднаний з входом и вмикання аналого-цифрового перетворювача та другого каналу другого цифрового мультиплексора, цифровий вихід якого підключений до адресного входу секції буферного запам'ятовуючого пристрою, вихід першого логічного елемента І з'єднаний з лічильним входом першого підсумовуючого лічильника, цифровий вихід якого підключе 50269 ний до управляючого входу перемикання каналів аналогового мультиплексора та до входів логічного елемента АБО-НІ, вихід якого підключений до лічильного входу віднімального лічильника, цифрові виходи якого з'єднані із входами першого логічного елемента АБО, вихід якого з'єднаний з другим входом першого логічного елемента І, вихід другого логічного елемента І з'єднаний з першим входом другого логічного елемента АБО та з лічильним входом другого підсумовуючого лічильника, цифровий вихід якого з'єднаний з другим каналом другого цифрового мультиплексора для передачі коду адреси секції буферного запамятовуючого пристрою, вмикаючий вхід тригера, входи скидання віднімального першого та другого підсумовуючих ЛІЧИЛЬНИКІВ та другий вхід другого логічного елемента АБО підключені до управління томографом, вмикаючий вихід тригера з'єднаний з третім входом першого та другим входом другого логічних елементів І На фіг 1 зображена загальна структурна схема пристрою вводу даних в комп'ютерний томограф, на фіг 2 - структурна схема модуля вводу багатоканальної аналогової інформації окремої групи каналів, на фіг 3 - часова діаграма роботи модуля воду Як показано на фіг 1 пристрій вводу даних в комп'ютерний томограф містить 1-ий, 2-ий, п-ий модулі 1,2,3 вводу, цифрові байтові виходи, з яких підключені до ВІДПОВІДНИХ канальних входів першого цифрового мультиплексора 4, байтовий цифровий вихід якого підключений до входу порту вводу 5, байтовий вихід якого з'єднаній із входом мікропроцесора 8, перший цифровий вихід якого підключений до 1-го порту виводу 6, р - розрядний вихід якого підключений до входу управління перемиканням каналів в першому цифровому мультиплексорі 4, другий цифровий вихід мікропроцесора 8 підключений до входу другого порта виводу 7, цифровий 1- розрядний вихід якого підключений до першого каналу другого цифрового мультиплексора 16 і призначений для передачі адресного коду в багатосекційній буферний запам'ятовуючий пристрій, який розділяється на секції 12, що розташовані в модулях вводу 1, 2, З Для вмикання пристрою в роботу подається імпульсний сигнал вмикання паралельно на усі модулі 1, 2, 3 на вмикаючий вхід тригера 24 На фіг 2 показана структурна схема модуля вводу даних 1, 2, 3, який містить багатоелементний детектор-штегратор рентгенівського випромінювання 9 аналогові виходи якого ВІДПОВІДНО з'єднані з канальними входами аналогового мультиплексора 10, аналоговий вихід якого підключений до входу аналогово-цифрового перетворювача (АЦП) 11, цифровий байтовий вихід якого ВІДПОВІДНО підключений до входу секції буферного запам'ятовуючого пристрою 12, байтовий вихід якого підключений до ВІДПОВІДНОГО каналу першого цифрового мультиплексора 4,вихід імпульсного сигналу готовності АЦП 11 ВІДПОВІДНО з'єднаний із входом 1-го елемента затримки 14,та з першими входами першого 18 і другого 19 логічних елементів І, вихід першого елемента затримки 14 ВІДПОВІДНО з'єднаний із входом скидання АЦП 11 та із входом вмикання 2-го цифрового мультиплексора 50269 16 на перший його вхідний канал, вихід 2-го логічного елемента АБО 13 з'єднаний із входом 2-го елемента затримки 15, вихід якого ВІДПОВІДНО підключений до входу вмикання АЦП 11 та до входу вмикання 2-го цифрового мультиплексора 16 на другий його вхідний канал, 1-розрядний вихід 2-го цифрового мультиплексора підключений до адресного входу секції буферного запам'ятовуючого пристрою 12, вихід першого 18 логічного елемента І підключений до лічильного входу 1-го підсумовуючого лічильника 17, t-розрядний цифровий вихід якого ВІДПОВІДНО підключений до входу управління перемиканням каналів аналогового мультиплексора 10 та до входів логічного елемента АБО-НІ 21, вихід якого підключений до лічильного входу віднімального лічильника 22, і-розрядний цифровий вихід якого підключений до входів 1-го логічного елемента АБО 23, вихід якого з'єднаний з другим входом 1-го 18 логічного елемента І, вихід 2-го 19 логічного елемента І підключений до першого входу другого 13 логічного елемента АБО та до лічильного входу 2-го підсумовуючого лічильника 20, w-розрядний цифровий вихід якого ВІДПОВІДНО підключений до другого інформаційного входу 2-го цифрового мультиплексора 16, вхід для вводу імпульсного сигналу вмикання модуля вводу підключений до вмикаючого входу тригера 24, до входів скидання першого 17, другого 20 підсумовуючих ЛІЧИЛЬНИКІВ, віднімального лічильника 22 та до другого входу другого логічного елемента АБО 13 Пристрій ВІДПОВІДНО винаходу працює таким чином В кожному окремому модулі вводу 1, 2, З (фіг 2), застосованому для вводу аналогових даних по m каналам, поступаючих послідовно від детекторів-штеграторів рентгенівського випромінювання 9 на ВІДПОВІДНІ канальні вході аналогового мультиплексора 10, який послідовно перемикає їх на аналоговий вхід АЦП 11, в якому аналогові сигнали перетворюються в цифрові коди і тимчасово запам'ятовуються в секції буферного запам'ятовуючого пристрою 12 Після виконання операції перетворення АЦП 11 видає сигнал готовності, який через перший елемент затримки 14 подається на вхід скидання АЦП 11 та на управляючий вхід вмикання першого каналу другого цифрового мультиплексора 16, через який з другого порту виводу 7 (фіг 1) від мікропроцесора 8 подається цифровий 1- розрядний адресний код на вихід другого мультиплексора 16 і далі на адресний вхід секції буферного ЗП 12 з метою вмикання адреси клітинки ЗП 12 для з'йому даних і вводу їх через порт вводу 5 в мікропроцесор 8 Число розрядів 1 адресного коду визначається за формулою 1 = 1g2(m*v*n) де m-число вхідних каналів аналогового мультиплексора 10 модуля вводу (фіг 2), v - число повторних вводів по одному і тому ж каналу з метою підвищення точності вимірювань, п - число паралельно працюючих модулів ввоДУ Число розрядів 1 визначає необхідний адресний простір секціиованого буферного ЗП пристрою вводу ВІДПОВІДНО винаходу Через перший порт виводу 6 з мікропроцесора 6 8 подається р - розрядний код для перемикання цифрових каналів першого цифрового мультиплексора 4 Число розрядів р визначається за формулою Р= І92П З виходу другого елемента затримки 15 сигнал готовності АЦП 11 подається на вхід вмикання АЦП 11 та на другий управляючий вхід другого цифрового мультиплексора 16 для вмикання другого вхідного каналу цього мультиплексора, через який з другого підсумовуючого лічильника 20 подається w -розрядний адресний код на вихід другого цифрового мультиплексора 16 і далі на адресний вхід секції буферного ЗП 12 для вмикання нової адреси запису в ЗП 12 нової цифрової інформації, поступаючої з виходу АЦП 11 Число розрядів w визначає адресний простір однієї секції буферного ЗП 12 і визначається за формулою w = 1 g2(m*v) Крім того, імпульсний сигнал готовності АЦП 11 подається на перші входи першого 18 та другого 19 логічних елементів І З виходу другого 19 логічного елемента І імпульсний сигнал готовності АЦП 11 поступає на першій вхід другого елемента АБО та на лічильний вхід другого підсумовуючого лічильника 20, на цифрових виходах якого формується вище вказаний w - розрядний адресний код 3 виходу першого 18 логічного елемента І імпульсний сигнал готовності АЦП 11 подається на лічильний вхід першого підсумовуючого лічильника 17, на цифрових виходах якого формується t - розрядний двійковий управляючий код, який призначений для перемикання вхідних каналів аналогового мультиплексора 10 Число t розрядів коду управління визначається за формулою t = 1g2m Крім того, t - розрядний код з виходів першого підсумовуючого лічильника 17 поступає на ВІДПОВІДНІ входи логічного елемента АБО-НІ 21, на виході якого з'явиться сигнал, ВІДПОВІДНИЙ ЛОГІЧНІЙ ОДИНИЦІ тільки тоді, коли на всіх t розрядах першого підсумовуючого лічильника Позначення сигналів буде дорівнювати нулю, перший підсумовуючий лічильник 17 до цього часу перемкне послідовно усі m каналів аналогового мультиплексора 10 і знову ввімкне перший канал цього мультиплексора, тобто операція перемикання каналів мультиплексора 10 почнеться спочатку Саме в цей момент на виході логічного елемента АБО-НІ 21 з'явиться сигнал, який поступає на лічильний вхід віднімального лічильника 22, на виході якого з'явиться новий і - розрядний цифровий код, який подається на і входів першого логічного елемента АБО 23, постійний позитивний потенціал на виході якого подається на другий вхід першого 18 логічного елемента І та буде тримати перший логічний 18 елемент І відкритим до тих пір, поки на всіх і виходах віднімального лічильника 22 не з'являться сигнали, які будуть дорівнювати нулю Тоді перший 18 логічний елемент І вимкнеться і цифрова інформація на t розрядах першого підсумовуючого лічильника 17 змінюватися не буде, канали мультиплексора 10 більше перемикатися не будуть, останній імпульсний сигнал готовності АЦП 11 50269 8 через перший елемент затримки 14 вимкне АЦП Якщо число п модулів вводу аналогової інфо11 і вся робота модуля (фіг 2) по вводу інформації рмації можна підібрати таким , що виконується закінчиться При цьому по всім m каналам інфорумова мація буде введена v разів, тому число і розрядів t B / ts £ n віднімального лічильника 22 буде визначатися за то це буде означати, що інформація в мікроформулою процесор 8 може вводитися в режимі реального часу Якщо ця вимога не виконується, то інформаi = 1g2v ція в мікропроцесор 8 буде вводитись з деякою Для повторної роботи модуля вводу (фіг 2) на затримкою відносно її запису в буферний ЗП 12 вмикаючий вхід тригера 24 із управління томографом поступає імпульсний сигнал вмикання, який На діаграмі ( фіг 3 ) показано, що по кожному одночасно скидає перший 17, другий 20 підсумоіз каналів модуля вводу ( фіг 2 ) інформація повуючі лічильники та віднімальний лічильник 22, вторно вводиться v разів з метою підвищення точпідготовлюючи їх до нової роботи Крім того, цей ності даних вимірювань Якщо t B / h t 3 n 50269 10 11 50269 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12