[其他]数字函数装置

说明书

本实用新型数字函数装置（以下简称装置）可用作自动控制或自动测量中的一个部件。

本实用新型装置的作用在于：当其与调节器配合，可用来根据某一元函数y＝f（X）或二元函数y＝φ（X1，X2）作定量控制之用。自变量X或X1、X2可以是时间、温度、压力、流量、料位等参数，函数y亦可以是温度、压力、流量、料位等参数或若干路开关量。当其与测量仪器配合，可用来根据自变量X或X1、X2来采集、存储被测参数。还可以用作非线性的线性化补偿。自变量X或X1、X2均取离散值，下同。

与本数字函数装置相近的有函数发生器，函数发生器的函数关系为折线函数或者一些特殊函数（例如对数函数、指数函数等）。它们多为模拟电路组成，电路复杂，调试困难，造价高，更改函数关系不便。采用数字电路作为函数发生器的尚不多见。

本实用新型旨在为用户提供电路简单、调试容易、函数关系人为定义、成本低廉、用途广泛的数字函数装置。

本实用新型可应用在：

1、以时间为自变量，温度、压力、流量、料位等参数为因变量的函数给定及多路开关量控制或数据采集、存储。例如按金相曲线作金属热处理、计时收费、电器顺序控制、二十四小时气象变化情况数据采集存储等。

2、以温度或压力或流量或料位等参数作自变量，其它参数作因变量的函数给定或数据采集、存储。例如实现对热敏电阻的阻值——温度特性的测量、化工生产中进料的函数给定等。

本实用新型装置的基本原理是：温度、压力、流量等自变量参数的电信号（模拟量或脉冲个数或频率量）由自变量予处理电路形成自变量X的数字量。这个数字量是用七段码或BCD码或二进制码表示的，X数值通过地址映射电路处理后作为存储器的地址，即X的数值与存储器的地址有一一对应的关系。存储器某一地址指定的存储单元的内容作为函数y的一个值。由于地址代表了X值，该地址指定的存储单元的内容代表了y值。再由于不同的地址代表不同的X值，不同地址的存储单元的内容是彼此独立的，因此，通过对存储器内容定义，利用存储器地址与数据的关系来定义一个单值函数y＝f（X）。

若有两个自变量X1和X2，则X1和X2的数值同样通过地址映射电路处理作为存储器的地址，但是要将存储器的地址总线分为两部分，其中一部分分配给自变量X1，另一部分分配给自变量X2。由X1和X2的数值共同形成存储器的一个地址。该地址所指定的存储单元的内容为y的一个值，这样就确立了一个二元函数y＝φ（X1，X2），它也是一个单值函数。

函数y＝f（X）或y＝φ（X1，X2）是人为定义的，既可以由生产厂家定义并固化，也可由用户自定义。先给定自变量X的一个值或X1与X2的一对值，再通过输入电路、读写电路在自变量指定的存储单元中写进函数y的一个值。反复多次进行上述操作，在存储器的各个存储单元逐个写入y值后，便在存储器里定义了函数y＝f（X）或y＝φ（X1，X2）。

在控制过程中，自变量X驱动存储器的地址，存储器读出该地址的内容即函数y值送入一个调节器作为它的给定值或者将y值送去作非线性的线性化补偿。若用作随某参数甲的变化作参数乙的数据采集、存储，则以参数甲为自变量，将测量仪器测得参数乙的数值通过输入电路和读写电路写入存储器，由此来实现数据采集和存储。

本数字函数装置是由自变量予处理电路、地址映射电路、半导体存储器、读写电路、输入电路、输出电路所组成。

图1是一元数字函数装置的框图，图2是二元数字函数装置的框图。

在图1中，（1）是自变量予处理电路，主要是由A／D转换器或计数器（计时器）或频率计构成。它的作用是将代表自变量X（可以是时间、温度、压力、流量、料位等参数）的模拟信号、脉冲信号、频率信号变换为七段码或BCD码或二进制码数。七段码便于显示自变量的数值，二进制码便于和存储器（4）相连接。

若以时间作自变量，则自变量予处理电路为一个计时器。当时间的范围为0点0分——23点59分，并且要显示出时间，则采用计时／显示驱动集成电路（例如LM8361）和单片LED数码显示板（例如FR1094－11T）来实现。计时／显示驱动集成电路将时间这个自变量直接变换为七段码，极方便地驱动单片LED数码显示板显示出0点0分——23点59分范围内自变量X的值。

若自变量是某脉冲个数，则自变量予处理电路为一个计数器。如果要显示出脉冲个数，则可采用计数／显示驱动集成电路和单片LED数码显示板来实现。计数／显示驱动集成电路将脉冲个数这个自变量变换为七段码，然后驱动单片LED数码管显示板显示脉冲个数。