專利名稱：：毫秒級實時計算機系統(tǒng)監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明創(chuàng)造涉及實時計算機系統(tǒng)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測實時計算機系統(tǒng)工作的檢測監(jiān)控裝置。(二)
背景技術(shù)：
：目前工業(yè)控制CPU中大多自帶監(jiān)控看門狗定時器，但多數(shù)用于非實時系統(tǒng)中且一般定時周期在l-255s之間，即使是專用的定時器，定時周期也基本在30ms左右。此類監(jiān)控看門狗主要用于單系統(tǒng)計算機的保護，保護方式大多為重新初始化程序。在采樣和控制周期較高的實時控制系統(tǒng)中，初始化程序會給系統(tǒng)帶來危險，況且30ms意味著系統(tǒng)在較長時間內(nèi)處在開環(huán)狀態(tài)，無法保證系統(tǒng)的安全運行。六自由度運動模擬器是一種模擬路況、海況以及航天飛行器在一定空間范圍內(nèi)六個自由度運動的模擬裝置。該裝置被廣泛用于航空、航天等行業(yè)，其控制部分采用實時計算機系統(tǒng)，采樣與控制周期為lms。而目前市場上尚未有能夠用于監(jiān)測實時控制計算機的工作狀態(tài)并提高控制系統(tǒng)的可靠性的保護裝置。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于提供一種在毫秒級時間內(nèi)即能判斷出實時控制計算機的運行狀態(tài)，并在計算機系統(tǒng)發(fā)生異常時驅(qū)動報警并實施保護，使實時控制系統(tǒng)的運行更加安全的毫秒級實時計算機系統(tǒng)監(jiān)控裝置。本發(fā)明創(chuàng)造的目的是這樣實現(xiàn)的它包括標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路、波形頻率整理電路、移位電路、鎖存電路和用于檢測實時計算機系統(tǒng)工作的系統(tǒng)運行心跳信號檢測電路，其中標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路連接波形頻率整形電路，波形頻率整形電路連接移位寄存器，移位寄存器連接鎖存電路，實時系統(tǒng)計算機系統(tǒng)檢測電路連接移位寄存器，鎖存電路連接六自由度運動模擬器保護回路。本發(fā)明創(chuàng)造的工作原理為實時控制系統(tǒng)在控制周期內(nèi)由實時計算機系統(tǒng)通過數(shù)字輸出發(fā)出TTL交變的心跳信號，該信號作為移位電路清零，保持移位寄存器溢出端置零。監(jiān)控裝置自身也備有基時方波發(fā)生電路，用于計時報警?；鶗r信號通過波形頻率整理電路將信號調(diào)整到需要的頻率，進入移位寄存器計數(shù)。在實時控制計算機正常工作狀態(tài)下，系統(tǒng)運行心跳信號復(fù)位移位電路的溢出端，以便接收下一個周期的監(jiān)控。當(dāng)計算機工作異常時，心跳信號停止，移位電路溢出，驅(qū)動報警。本發(fā)明創(chuàng)造應(yīng)用于六自由度運動模擬器的控制系統(tǒng)中監(jiān)控實時計算機系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)計算機系統(tǒng)異常時監(jiān)控裝置發(fā)出報警，由鎖存電路發(fā)出報警驅(qū)動六自由度運動模擬器保護回路，控制模擬器處于保護狀態(tài)。本發(fā)明創(chuàng)造結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理可靠，能夠保證系統(tǒng)的安全運行，并提高了控制系統(tǒng)的可靠性，是新一代毫秒級實時計算機系統(tǒng)監(jiān)控裝置。圖1為本發(fā)明創(chuàng)造的原理示意圖2為實施例中的波形頻率整理電路；圖3為實施例中的移位電路的電路原理圖4為實施例的設(shè)計原理圖5為實施例實驗中占空比與報警門限頻率的關(guān)系曲線。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步的詳細說明結(jié)合圖1，本發(fā)明創(chuàng)造包括標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路、波形頻率整理電路、移位電路、鎖存電路和用于檢測實時計算機系統(tǒng)工作的系統(tǒng)運行心跳信號檢測電路，其中標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路連接波形頻率整形電路，波形頻率整形電路連接移位寄存器，移位寄存器連接鎖存電路，實時系統(tǒng)計算機系統(tǒng)檢測電路連接移位寄存器，鎖存電路連接六自由度運動模擬器保護回路。本發(fā)明創(chuàng)造由方波信號發(fā)生電路提供高頻方波信號，周期t;,。該信號通過波形頻率整理電路轉(zhuǎn)換為需要的頻率ttl電平信號，作為移位電路的脈沖指令。通過調(diào)整移位寄存器的位數(shù)，可以調(diào)整需要報警的時間，即在該時間段內(nèi)沒有接收到由實時計算機數(shù)字輸出發(fā)送來的復(fù)位指令，就將移位電路溢出的報警信號送出至鎖存電路，發(fā)出報警。當(dāng)系統(tǒng)重新正常運行后，實時計算機可以進行報警復(fù)位。報警時間7^計算公式如下rfi=iVx7;sx",(式i)式中-波形頻率調(diào)整電路的分頻數(shù)；iV-移位寄存器的移位個數(shù)；^-波形發(fā)生器的波形周期。本發(fā)明創(chuàng)造應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)基時方波電路發(fā)出定時的脈沖信號，由波形頻率整形電路對該波形的工作頻率與形式進行整理再由移位寄存器進行計數(shù)。實時系統(tǒng)計算機的實時心跳信號用于對移位寄存器的復(fù)位與清零，在一定時間內(nèi)未接收到實時系統(tǒng)計算機的心跳信號，則移位寄存器會發(fā)出溢出，該溢出信號會驅(qū)動鎖緊電路實施保護驅(qū)動。實施例1、波形頻率整理電路結(jié)合圖2和圖4，本實施例中波形整理電路包括8位2迸制計數(shù)器IC2、IC3，石英晶振IC1的輸出腳連接Rl連接計數(shù)器IC2的1腳，計數(shù)器IC2的6腳連接計數(shù)器IC3的13腳，計數(shù)器IC2的2腳、IC3的8、12腳接地、計數(shù)器IC2的3-5腳、IC3的9-ll腳輸出。其中，波形整理電路應(yīng)用8位2進制計數(shù)器實現(xiàn)。輸入端為石英晶振的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，為了提高精度系統(tǒng)基時信號的精度，石英晶振的頻率取lMHz，為簡化移位寄存器的結(jié)構(gòu)，采用2進制計數(shù)器實現(xiàn)基時頻率的整理。當(dāng)輸入端信號為lMHz時，2進制計數(shù)器IC2的Q0端經(jīng)過計數(shù)器分頻后為500KHz，Ql端再經(jīng)過分頻使頻率達到250KHz，以此類推經(jīng)過計數(shù)器IC2、IC3和IC4模塊的10次2分頻后，波形頻率調(diào)整為0.9765625KHz的TTL方波信號，滿足移位寄存器的輸入要求。2、移位電路結(jié)合圖3和圖4，本實施例中移位電路由8位移位寄存器IC5、IC6、與非門IC8、IC9與電阻R2-R5、R8組成，標(biāo)準(zhǔn)方波信號輸出端連接電阻R2連接8位移位寄存器IC5的7腳和8位移位寄存器IC6的7腳，實時計算機心跳信號輸出端連接電阻R8連接8位移位寄存器IC5的9腳和與非門IC9的3腳，與非門IC9的1腳連接電阻R3連接8位移位寄存器IC6的9腳，8位移位寄存器IC5的13腳連接電阻R5連接與非門IC8的6腳，8位移位寄存器IC6的13腳連接電阻R4連接與非門IC8的5腳，與非門IC8的4腳輸出移位寄存器溢出信號連接鎖存器IC7，8位移位寄存器IC5的1、15腳和8位移位寄存器IC6的1、15腳連接電源，8位移位寄存器IC5的2-6、10-12、14腳和8位移位寄存器IC6的2-6、10-12、14腳接地。標(biāo)準(zhǔn)方波信號經(jīng)過電阻R2輸入雙CLK并進/串行輸出8位移位寄存器。SET端為高電平，每當(dāng)方波信號翻轉(zhuǎn)時SET端的信號會隨方波信號向P0-P7端依次至"1"，Q7為溢出端。實時計算機心跳信號經(jīng)過電阻R8連接IC5的CLR端，作用是將P0-P7端置"0"。IC9會將心跳信號反向后驅(qū)動IC6的CLR保證IC5和IC6交替工作。當(dāng)IC5或IC6監(jiān)測到心跳信號長期處于低電位時，標(biāo)準(zhǔn)方波信號翻轉(zhuǎn)8次后，則移位電路溢出(Q7置"l")，信號經(jīng)過電阻R5和IC8的7腳和R7送出報警信號，鎖存器IC7的5腳一面輸出復(fù)位信號一面連接電阻R6到電源。結(jié)合圖4-5，本實施例中采用8位2迸制移位寄存器作為波形頻率整理電路，將信號調(diào)節(jié)到需要基時頻率的方波信號，并應(yīng)用兩片8位移位寄存器作為檢測裝置，用計算機輸出的定占空比信號作為移位寄存器的復(fù)位信號，當(dāng)規(guī)定時間內(nèi)沒有復(fù)位脈沖到來，則移位寄存器將高電平送到輸出端驅(qū)動六自由度運動模擬器的保護電路。表1列出了主要元器件的選擇表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據(jù)式1計算報警時間選擇基時頻率改變監(jiān)控報警時間。實驗a)初始條件波形頻率0.97625KHz心跳信號頻率20Hz-250Hz占空比=1實驗中，以函數(shù)發(fā)生器發(fā)出可變頻率的TTL信號，檢測不同頻率下電路的工作情況，得到如下試驗結(jié)果表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2給出了占空比=1時的實驗數(shù)據(jù)。報警時間8msb)初始條件波形頻率0.97625KHz心跳信號頻率:20Hz-250Hz占空比=0.176-5.667試驗結(jié)果表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>0.6784.4170.31.581.52.3394.64109.65.66114.5表3給出了占空比可變時的實驗數(shù)據(jù)。由于電路中采用兩片8位移位寄存器分別檢測實時計算機的復(fù)位脈沖，所以占空比會直接影響報警的時間即報警門限頻率會隨占空比的改變而改變?nèi)鐖D5所示。本發(fā)明創(chuàng)造可用于檢測實時計算機系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)，在系統(tǒng)程序出現(xiàn)異常情況下，驅(qū)動保護裝置實施保護。本發(fā)明創(chuàng)造能夠己在多套六自由度運動模擬器中進行了實驗，運行可靠。權(quán)利要求1、一種毫秒級實時計算機系統(tǒng)監(jiān)控裝置，其特征在于它包括標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路、波形頻率整理電路、移位電路、鎖存電路和用于檢測實時計算機系統(tǒng)工作的系統(tǒng)運行心跳信號檢測電路，其中標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路連接波形頻率整形電路，波形頻率整形電路連接移位寄存器，移位寄存器連接鎖存電路，實時計算機系統(tǒng)檢測電路連接移位寄存器，鎖存電路連接六自由度運動模擬器保護回路。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種毫秒級實時計算機系統(tǒng)監(jiān)控裝置，其特征在于所述的波形整理電路包括8位2進制計數(shù)器IC2、IC3，石英晶振連接計數(shù)器IC2的1腳，計數(shù)器IC2的6腳連接計數(shù)器IC3的13腳，計數(shù)器IC2的2腳、IC3的8、12腳接地、計數(shù)器IC2的3-5腳、IC3的9-11腳輸出。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種毫秒級實時計算機系統(tǒng)監(jiān)控裝置，其特征在于所述的移位電路由8位移位寄存器IC5、IC6、與非門IC8、IC9與電阻R2-R5、R8組成，標(biāo)準(zhǔn)方波信號連接電阻R2連接8位移位寄存器IC5的7腳和8位移位寄存器IC6的7腳，實時計算機心跳信號連接電阻R8連接8位移位寄存器IC5的9腳和與非門IC9的3腳，與非門IC9的1腳連接電阻R3連接8位移位寄存器IC6的9腳，8位移位寄存器IC5的13腳連接電阻R5連接與非門IC8的6腳，8位移位寄存器IC6的13腳連接電阻R4連接與非門IC8的5腳，與非門IC8的4腳連接移位寄存器溢出信號，8位移位寄存器IC5的1、15腳和8位移位寄存器IC6的1、15腳連接電源，8位移位寄存器IC5的2-6、10-12、14腳和8位移位寄存器IC6的2-6、10-12、14腳接地。專利摘要本實用新型提供了一種在毫秒級時間內(nèi)即能判斷出實時控制計算機的運行狀態(tài)，并在計算機系統(tǒng)發(fā)生異常時驅(qū)動報警并實施保護，使實時控制系統(tǒng)的運行更加安全的毫秒級實時計算機系統(tǒng)監(jiān)控裝置。它包括標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路、波形頻率整理電路、移位電路、鎖存電路和用于檢測實時計算機系統(tǒng)工作的系統(tǒng)運行心跳信號檢測電路，其中標(biāo)準(zhǔn)時鐘方波發(fā)生電路連接波形頻率整形電路，波形頻率整形電路連接移位寄存器，移位寄存器連接鎖存電路，實時計算機系統(tǒng)檢測電路連接移位寄存器，鎖存電路連接六自由度運動模擬器保護回路。本實用新型可用于檢測實時計算機系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)，在系統(tǒng)程序出現(xiàn)異常情況下，驅(qū)動保護裝置實施保護。文檔編號G06F11/00GK201000563SQ20062002208公開日2008年1月2日申請日期2006年11月27日優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日發(fā)明者叢大成,何景峰,葉正茂,姜洪州,輝張,趙新通,鄭淑濤,軍靳,韓俊偉,黃其濤申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)