專利名稱：多道遙測地震儀微機接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種微型機總線接口裝置，當(dāng)使用微型機來作為多道遙測地震儀主機時，該接口裝置可用作主機與分布式遙測采集站的連接。
隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代地震儀出現(xiàn)了兩大分支。一個分支是多道遙測地震儀，廣泛用于石油、煤田等領(lǐng)域的二維或三維勘探任務(wù)。此類儀器的特點是(1)多道數(shù)一般系統(tǒng)可配置數(shù)千個地震道。
(2)分布式采集系統(tǒng)化整為零，每個采集站可由1道至12道構(gòu)成獨立的采集系統(tǒng)，以積木式擴展，采集站可便攜。
(3)數(shù)傳化采集數(shù)據(jù)采用數(shù)傳方式送到主機，由數(shù)傳電纜取代了CDP電纜，使大線芯數(shù)不隨道數(shù)的增加而增加。
(4)微機化廣泛采用386或486微機來取代較龐大的小型機作為系統(tǒng)控制管理中樞。
(5)新型記錄介質(zhì)采用了更大容量的記錄介質(zhì)光盤，使記錄系統(tǒng)體積減小，記錄容量增大，記錄質(zhì)量提高。
這種類型的地震儀主要是為大面積的三維勘探任務(wù)而設(shè)計的，使用時配置多在240道以上。為了實現(xiàn)數(shù)百甚至數(shù)千道地震數(shù)據(jù)的采集記錄，專門設(shè)計了大線管理系統(tǒng)作為遙測采集系統(tǒng)與主機(微機)之間的命令或數(shù)據(jù)緩沖。大線管理系統(tǒng)一般由一臺專用微機(8086或80286)及接口電路構(gòu)成，用來向遙測采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)主機的控制命令并將接收的數(shù)據(jù)進行格式編排后送給主機。在這種系統(tǒng)中，主機的作用是實現(xiàn)系統(tǒng)的控制和外設(shè)管理。這種類型地震儀由于功能強大，外設(shè)較多，整個主機系統(tǒng)較龐大，需要專門的儀器車來運輸。
另一個分支是工程地震儀，廣泛用于各個領(lǐng)域中的工程勘探任務(wù)，其主要特點是(1)輕便化一般為24道以下的集中式儀器，可便攜。
(2)高采樣率為了探查各種復(fù)雜工程地質(zhì)構(gòu)造，提高精度，采樣率一般在100μs以下。
(3)微機化廣泛采用嵌入式或通用便攜式微機作主機，實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)采集的控制、存儲、記錄和處理一體化。
這種類型的地震儀結(jié)構(gòu)較簡單，充分發(fā)揮了微機的作用，是工程地震勘探任務(wù)不可缺少的儀器。
然而，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，物探技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)對于很多地震勘探任務(wù)，使用以上兩種類型的儀器都有諸多不便。比如對于煤田建井勘探，槽波勘探，山地，水網(wǎng)地區(qū)的地震勘探任務(wù)，使用前一種類型儀器規(guī)模大，主機無法便攜，造成施工困難，而后一種類型儀器由于道數(shù)少，而且即使擴展一定道數(shù)后，由于仍然使用CDP電纜，使大線很笨重，抗干擾能力差，信噪比較低，也不能滿足這類勘探任務(wù)的需要。因而非常需要一種具有一定規(guī)模(48～120道)、整個系統(tǒng)可便攜的具有以上兩種優(yōu)點的地震儀，即遙測和輕便微機作為主機的分布式地震系統(tǒng)。
本實用新型的目的是設(shè)計一種微機接口裝置來取代多道遙測地震系統(tǒng)中的大線管理系統(tǒng)，其作用是將各遙測站接收到的數(shù)據(jù)直接送入微機內(nèi)存，由微機完成數(shù)據(jù)的全部處理任務(wù)，使整個記錄系統(tǒng)非常輕便，實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的采集、控制、記錄、存儲和處理一體化。
本實用新型的設(shè)計思想是以原多道遙測地震系統(tǒng)中的大線管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計一種DMA控制邏輯電路，代替原大線管理系統(tǒng)中的專用微機，將數(shù)據(jù)送入地震儀主機(微機)，然后在軟件控制下，用微機進行數(shù)據(jù)的解編、記錄、繪圖以及進一步處理。
本實用新型設(shè)計的微機接口裝置是AT總線的插件板結(jié)構(gòu)，其核心為DMA邏輯控制電路。DMA邏輯控制電路由FIFO先進先出存儲器(MJ2841)、總線緩沖器(74LS244)、4與非門(74LS20)、反相器(7404)、或非門(7402)及雙D觸發(fā)器(74LS74)構(gòu)成。16位數(shù)據(jù)分別連接到4個FIFO先進先出存儲器上，當(dāng)數(shù)據(jù)進入FIFO后，經(jīng)過不到2μs的延時到達存儲器底都，使DRO信號端輸出一個高電平，經(jīng)過74LS20和一級反相器后，這個高電平加到雙D觸發(fā)器的2CK信號輸入端上，使其輸出端2Q輸出一個高電平，這個高電平作為DMA請求(DRQ)信號接在總線DRQ5上。當(dāng)微機CPU檢測到這個DMA請求后，將總線控制權(quán)交給8237DMA控制器。DMA控制器給出一個DMA應(yīng)答信號DACK，表示接受DMA請求，這個DACK信號將清除DMA請求信號并打開總線緩沖器，在IOR信號有效周期內(nèi)，將數(shù)據(jù)從FIFO存儲器中移出，經(jīng)過數(shù)據(jù)總線，進入微機的內(nèi)存中。
本微機接口裝置的主要優(yōu)點是(1)可以構(gòu)成便攜式的遙測地震儀(48～120道)。
(2)使地震儀主機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，體積大大縮小。
(3)可以適應(yīng)采集數(shù)據(jù)的高速傳輸。由于采用了DMA方式進行數(shù)據(jù)讀取，使傳送速率可達每秒數(shù)百K以上。以主頻為12M的286微機為例，其最大傳送速率為每秒1M字，而以1MS采樣率采集時，120道的地震儀其數(shù)據(jù)率僅為每秒120K字。
(4)由于采用AT總線結(jié)構(gòu)，該裝置的兼容性較好，可適用于不同擋次的微機。


圖1DMA邏輯控制電路圖2多道遙測地震儀微機接口裝置的信號流程圖
以下結(jié)合附圖用實施例對本實用新型做進一步的描述多道遙測地震儀微機接口裝置由時鐘數(shù)據(jù)分離電路、串／并轉(zhuǎn)換電路、FIFO存儲器、DMA控制邏輯電路、并／串轉(zhuǎn)換電路和FSK調(diào)制電路構(gòu)成，如圖2所示。在微機中的軟件控制下，通過接口裝置中的并／串轉(zhuǎn)換電路和FSK調(diào)制電路，向采集站發(fā)出各種控制和定時命令；啟動采集后，采集站通過數(shù)據(jù)線向主機送回串行數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)已被調(diào)制為AMI碼形式，經(jīng)過接口裝置中的時鐘數(shù)據(jù)分離電路，分離出時鐘和串行數(shù)據(jù)，再經(jīng)過串／并轉(zhuǎn)換電路變成并行數(shù)據(jù)打入FIFO先進出存儲器，在DMA控制邏輯的控制下，最終將數(shù)據(jù)送入微機內(nèi)存，然后在軟件控制下，進行數(shù)據(jù)的解編，記錄、繪圖比及進一步處理。
DMA控制邏輯電路由FIFO存儲器(MJ2841)、總線緩沖器(74LS244)、4與非門(74LS20)、雙D觸發(fā)器(74LS74)、反相器(7404)及或非門(7402)構(gòu)成，如圖1所示。其接線關(guān)系說明如下16位數(shù)據(jù)D0～D15分別接到4個FIFO(MJ2841)的數(shù)據(jù)輸入端4、5、6、7腳。FIFO時鐘信號(FIFOCK)接到4個FIFO的3腳，F(xiàn)IFO清除信號(FIFOMR－)接到4個FIFO的9腳，＋5v電源接到4個FIFO的16腳，信號地接到4個FIFO的1和8腳。4個FIFO的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好端(14腳)接到74LS20的4個輸入端1、2、4、5腳，74LS20的6腳接7404的3腳，7404的4腳接74LS74的11腳。74LS74的10、12、14腳接＋5v電源，7腳接地，9腳接AT總線的D11。AT總線中的A9、A8、A7、A6，接第一片74LS244的18、16、14、12腳，A5、A4、A3、A2接第一片74LS244的9、7、5、3腳，C11、C12、C13、C14接第二片74LS244的18、16、14、12腳，C15、C16、C17、C18接第二片74LS244的9、7、5、3腳。第一片74LS244的2、4、6、8腳接第一片MJ2841的13、12、11、10腳，17、15、13、12腳接第二片MJ2841的13、12、11、10腳，第二片74LS244的2、4、6、8腳，17、15、13、11腳分別接第3和第4片MJ2841的13、12、11、10腳。兩片74LS244的20腳接＋5v電源，10腳接信號地，1腳和19腳接到7404的9腳。7404的8腳接7404的6腳。AT總線的D10(DACK5)分別接7404的5腳、1腳和7402的5腳。AT總線的B2(RESET)接7402的2腳，7402的3腳接7404的2腳，7402的1腳接74CS74的13腳。AT總線的B14(10R)接7402的6腳，7402的4腳接4片MJ2841的15腳(SO端)。
至此，已經(jīng)清楚地介紹了本實用新型的全部技術(shù)內(nèi)容，利用本接口裝置和數(shù)控地震儀采集站，將構(gòu)成輕便型遙測地震儀。
權(quán)利要求1.一種多道遙測地震儀微機接口裝置，由時鐘數(shù)據(jù)分離電路、串/并轉(zhuǎn)換電路、先進先出存儲器、FSK調(diào)制器、并/串轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，其特征在于具有DMA控制邏輯電路，它由先進先出存儲器(FIFO)、總線緩沖器、四與非門、雙D觸發(fā)器、反相器和或非門構(gòu)成；先進先出存儲器(FIFO)采用四個MJ2841芯片構(gòu)成，總線緩沖器采用兩個74LS244芯片構(gòu)成，16位數(shù)據(jù)D0～D15分別接到4個MJ2841芯片的數(shù)據(jù)輸入端4、5、6、7腳；FIFO時鐘信號(FIFOCK)接到4個MJ2841的3腳，F(xiàn)IFO清除信號(FIFOMR-)接到4個MJ2841的9腳，+5V電源接到4個MJ2841芯片的16腳，信號地接到4個MJ2841芯片的1和8腳；4個MJ2841芯片的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好端(14腳)接到四與非門74LS20的四個輸入端1、2、4、5腳，74LS20的6腳接反相器7404的3腳，7404的4腳接雙D觸發(fā)器74LS74的11腳，74LS74的10、12、14腳接+5V電源，7腳接地，9腳接AT總線的D11；AT總線中的A9、A8、A7、A6接總線緩沖器第一片74LS244的18、16、14、12腳，A5、A4、A3、A2接總線緩沖器第一片74LS244的9、7、5、3腳，C11、C12、C13、C14接總線緩沖器第二片74LS244的18、16、14、12腳，C15、C16、C17、C18接總線緩沖器第二片74LS244的9、7、5、3腳；總線緩沖第一片74LS244的2、4、6、8腳接FIFO的第一片MJ2841的13、12、11、10腳，17、15、13、12腳接FIFO的第二片2841的13、12、11、10腳，第二片74LS244的2、4、6、8腳和17、15、13、11腳分別接第三片和第四片MJ2841的13、12、11、10腳；兩片74LS244的20腳接+5V電源，10腳接信號地，1腳和19腳接到7404的9腳；7404的8腳接7404的6腳；AT總線的D10(DACK5)分別接7404的5腳、1腳和或非門7402的5腳；AT總線的B2(RESET)接7402的2腳，7402的3腳接7404的2腳，7402的1腳接74LS74的13腳；AT總線的B14(10R)接7402的6腳，7402的4腳接4片MJ2841的15腳(SO端)。
專利摘要本實用新型設(shè)計了一種微機接口裝置，用于取代多道遙測地震系統(tǒng)中的大線管理系統(tǒng)，它由時鐘數(shù)據(jù)分離電路，串/并轉(zhuǎn)換電路、先進先出存儲器，DMA控制邏輯電路、并/串轉(zhuǎn)換電路和FSK調(diào)制電路構(gòu)成；其作用是將各遙測站接收到的數(shù)據(jù)直接送入微機內(nèi)存，然后在軟件控制下，用微機進行數(shù)據(jù)的解編、記錄、繪圖以及進一步處理，使整個記錄系統(tǒng)非常輕便，實現(xiàn)輕便遙測地震儀的數(shù)據(jù)采集、控制、記錄、存儲和處理一體化。
文檔編號G01V1/22GK2141096SQ92245278
公開日1993年8月25日 申請日期1992年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月30日
發(fā)明者張軍海, 寧書年, 羅維炳, 仲明惟, 呂松棠, 蘇紅旗, 張希寧, 谷存義, 孫宏志, 高淑蓮, 余阿陵, 黃登貴, 王紹金, 閻潤萬, 楊亞惠 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)研究生部