Устройство для определения среднего арифметического значения Советский патент 1983 года по МПК G06F17/18 

мента ИЛИ, второй вход восьмого эле мента И объединен с третьим входом четвертого элемента И и подключен к выходу переполнения второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами одиннадцатого я двенадцатого элементов И, выход одиннадцатого элемента И подключен к первому Екоау третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом девятого элёмй1 та И, выходы первого реверсивного счетчика подключены соответственно к вторым входам девятого и де- сятого элементов И, выход десятого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ объединены и являются информационными выходами устройства, вход Генератора импульсов является пусковым входом устройства.

Изобрет ение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных устройствах автоматического управления, обработки информации и в системах автоматизации науч ных исследований.

Известно устройство для определения среднего арифметического значения, содер , жашее последовательно соединенные элементы ИЛИ и управляющий триггер, широтно-импульсный модулятор, соединенный элементом И, соединенный с генератором .импульсов и счетчиком, подключенными к |деши4 тору, счетчик числа выборок, соединенный с вторым деши({ратором и многовходовым элементом И, в котором для получения среднего арифметического значения используются также два цифро-аналоговых преобразователя и источник эталонного напряжения 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения среднего арифметического значения, содержащее преобразователь аналоговой величины в число импульсов, счетчик числа выборок, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого делителя частоты, счетчик-формирователь, вычитающий счетчик, два реверсивных счетчика, элементы И, элементы ИЛИ, формирователи, инвертор, ключ, генератор импульсов, выход которого соединен со -счетным входом счетчика формирователя и элементов Иt2J.

Недостатками известных устройств являютоя их сложность и низкое быстродействие.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения среднего арифметического значения, содержащее первый элемент И, выход которого подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго эле,мента И, первый вход которого подключен к выходу переполнения первого реверсивного счетчика, выход третьего элемента И соединен с входом сложения второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом пятого элемента И, два элемента ИЛИ, счетчик числа выборок, сметчик импульсов, введены семь элементов И, два элемента ИЛИ,.компаратор, генератор развертывающего напряжения, управлякндий триггер, блок сравнения, при этом вход генератора раавертывакшего напряжения объединен со счетным входом счетчика числа выборок, с синхронизирующим входом управляющего триггера и подключен к входу генератора импульсов, выход которого соединен с первыми входами второго, четвертого и щестого элементов И и со счетI ..

ным входом счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу блок сравнения, второй вход которого соединен

с выходом счетчика числа выборок, выход блока сравнения через элемент задержки и непосредственно подключен соответственно к входу установки в нуль счетчика импульсов, к вторым входам пятого и щестого элементов И, третий вход пятого элемента И соединен с выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора развертывающего напряжения, второй вход компаратора является информационным входом устройС1ъа, выход переполнения первого реверсивного счетчика подключен к перво. 3100 му входу седьмого элемента И, выход которого соединен.с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый вход которого объединен с первыми входами первого, девятого и десятого элементов И, с вторым входом четвертого элемента И и подключен к прямо му выходу управляющего триггера, второй вход седъмого элемента И объединен с первым входом третьего элемента И, с третьим входом второго элемента .И, с первыми входами одиннадасатого и двенадцатого элементов И и соединен с инверсным выходом управляющего триггера, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к.выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу щестого элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход восьмого элемента И объединен с третьим входом четвертого элемента И и подключен к выходу переполнения второго реверсивного счетчика, вькоды которого соединены с соответственно с вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход одиннадцатого элемента И под- ключев к первому входу третьего элемента. ИЛИ, второй вход которого соединен с выxoДJDM девятого элемента И, выходы первого реверсивного счетчика подключены соответственно к вторым входам девятого и десятого элементов И, выход десятого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого элемента И, выходзы третьего и четвертого элементов ИЛИ объединены |и являются информационными выходами устройства, вход генератора импульсов является пусковым входом устройства. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит компаратор 1, генератор 2 развертывающего напряжения генератор 3 импульсов, пятый элемент И ,4, счетчик 5 импульсов, счетчик 6 выборок, блок 7 сравнения, элемент 8 задержки, шестой элемент И 9, второй элемент ИЛИ 1О, управляюций триггер 11, первый реверсивный счетчик 12, второй реверсивный счетчик 13, первый, второй, третий и четвертый элементы И 14il7, седьмой элемент И 18, восьмой элемент И 19, первый элемент ИЛИ 2О, девятый, десятый, одиннадцатый и двенад14цатый элементы И 21-24, третий и netвертый элементы ИЛИ 25 и 26 Работа устройства основана на реализации алгоритма S -ll±-V N.- N где V V.I - соответственно текущее, и предыдущее средние арифметические значения; |sj - текущее значение элемента выборки; Ы - размер выборки. В устройстве среднее арифметическое значение получается при сложении двух слагаемых, которые представляются чяс- лоимпульсным кодом. Причем, первое слагаемое получается за счет изъятия каждого N -го импульса из последовательности импульсов, соответствующей предыдущему среднему .арифметическому аначениЮ|Что соответствует произведению- .;.второеза счет изъятия всех импульсов, кроме каждого Ы -го из последовательности, определяюшей текущее значение элемента выборки у, что соответствует делению Устройство работает следующим образом. В начальный момент после сигнала Уст. О (цепи установки на схеме не показаны) счетчики 5, 6, 12 и 13 находятся в нулевом состоянии и сигнал с выхода счетчиков 12 и 13 через эле-менты И 18 и ИЛИ 20 заблокирует элемент И 9. На выходе устройства код будет равен нулю. В момент прихода сигнала на второй вход.устройства запускается генератор 2 развертывающего напряжения и генератор 3 импульсов. В счетчик 6 запишется единица, а триггер 11 установится в одно из двух положений - допустим в нулевое (т.е.сигнал О на прямом выходе н1на инверсном). Так как в начальный момент сигнал UnyUp то сигналом с выхода компаратора 1 элемент И 4 будет разблокирован. Первый импульс с выхода генератора 3 поступит на счетчик 5, элеМенты И 4 и 9 и на элементы И 15 и 17 заблокированные нулевым состоянием счетчиков 12 и 13. После прихода первое го импульса код на выходах счетчиков 5 и 6 будет одинаковым и блок 7 вьщает разрешающий сигнал для элементов И 4 и 9 еще до окончания первого импульса, и через элемент И4 первый импульс поступит на входы элементов И 14 и 16. Сигналом на инверсном выходе триг10гера 11 откроется элемент И 14, комму , тируюший суммирующий вход счетч ка 12 в который и запишется первый импульс. На .выходе этого счетчика появится сигнал , который разблокирует элемент И 15, коммутирующий его вычитающий вход, и поступи-т на вход элемента И 18 заблокированного сигналом О на прямом выходе триггера 11. Сигналом О на выходе элемента ИЛИ 17 элемент И 9 будет заблокирован. Код на выходе счетчика 12 через открытые элементы И 19 и 22, входы которых подсоединены к инверсному выходу триггера 11, и элемент ИЛИ 25 будет передаваться на выход всего устройства. К приходу второго иктуяьса сигнал с выхода блока 7 через элемент 8 задержки установит счетчик 5 в нулевое состояние. Аналогично, как и первый импульс, вес-; последующие импульсы будут поступать в счетчик 12. В момент равенства Ugx-ирсигнал на выходе компаратора станет О и заблокирует элемент И 4. Поступление им.пульсов в счетчик 12 прекратится и код на выходе устройства будет соответствовать ординате текущего значения первого члена выборки . Действительно, исходя из соотношения (1), при N 1 При достижении (Jt )г, максимального зна чения генератор 2 возвратится в исход ное состояние и на его втором выходе по явится запускающий иштульс, который опрокинет триггер 11, засинхронизирует генератор 3, а в счетчик 6 запишется второй импульс. С момента запуска гене- ратора 2 начинается второй такт работы устройства. Во втором такте первый импульс с выхода генератора 3 поступает на элемен ты И 4 и 9 и на входы элементов И 15 и 17. Изменение состояния триггера 11 при ведет к тому, что разблокируется элемен И 15, коммутирующий вычитающий вход счетчика 12 по второму входу, а сигнал с выхода этого счетчика, разблокировавший этот элемент И в первом такте, через элемент И 18 и ИЛИ 20 разблокирует элемент И 9, а на выходе устройства код будет соответствовать состоянию выхода счетчика 13, т.е. нулю. . Первый импульс во втором такте поступит на счетный вход счетчика 5, эле516менты И 4 и 9 и через элемент И 15 на вычитающий вход счетчика 12. Элемент И 9, разблокированный сигналом О , на выходе блока 1 за счет инверсии первого входа, пропустит первый импульс, который через элементы ИЛИ 10 и И 16 поступит На суммирующий вход счетчика 13. Второй импульс, как и первый, поступит на вход счетчиК;а 5, на элементы И 4 и 9 и элементы И 15 и 17. В момент действия второго импульса состояния выходов счетчиков 5 и 6 будут одинаковы и на выходе блока 7 будет сигнал , который разблокирует элемент И 4 и заблокирует элемент И 9. После окончания второго импульса содержимые счетчика 12 уменьщится, счеТчика 13 увеличится еще на единицу, а счетчик 5 установится в нулевое состояние сигналом с выхода блока сравнения 7 через элемент 8 задержки. Элемент И 4 заблокируете я, а элемент И 9 разблокируется. Третий импульс через элементы И 9, ИЛИ 1О и И 16 увеличит содержимое счетчика. 13, а через элемент И 15 уменьщит содержимое счетчика 12 на единицу. В момент прихода четвертого импульса заблокируется элемент И 9 и разблокируется элемент И 4, так как коды на выходах счетчиков 5 и 6 снова будут равны. Все импульсы последовательности, как и первые, будут распределяться элементами И 4 и 9, в зависимости от состояния выхода блока 7. Если формируемое во втором такте значение),,|, то в момент paBeHCTBaUg,yr Up сигнал с выхода компаратора заблокирует элемент И 4 и в счетчик 13 будет по- ступать только каждый второй импульс. опредепяемь1Й состоянием выхода блока 7. Когда содержимое счетчика 12 станет равным нулю, заблокируется элемент И 9 и на выходе устройства через элементы И 23 к 24. v. элемент ИЛИ 26 будет код, соответствующий состоянию выхода счетчика 13. Если Vf.,то раньше заблокируется элемент И 9 нулевым состоянием счетчика 12, после вычитания его содержимого, а каждый второй импульс, определяемый как и в первом случае состоянием ш 1хода блока 7 .будет поступа1ъ в счетчик 13 через элементы И 4, ИЛИ 10 и И 16 до поступления блокирующего сигнала с выхода компаратора 1. После блокировки элементов И 4 и 9 на выходе устройства до конца второго такта значение кода будет соответствовать вч яиЧиив, определяемой соотншивннем (1) при )Г 2. - 2-- я . ijLli. 2 7. -а Аввпогичво Оеушествлйется работа в следующих тактах. Как следует из описания работы устpoftct&a в его временных диаграмм, время работы элементо И 4 и 9 определяется соответственно амплитудой текущего значеШя элемента выборки 1 и величиной предыдущего среднегЬ арифметического значения V N - |. Кроме того, сигнале с выхода блока 7 пршсходит управление этими элементами. Это управление заключается в том, что через элемент И 4 проходит только каждый W-й импульс из Последовательности импульсов, определяющей д , Это соответствует произведению l| /N и тем самым формированию второго слагаемого в соотношении (1), Элемент И 9 блокируется только каждым ,М -м импульсом. Поэтому до поступления блокировочного сигнала с выхода элемента ИЛИ 2О, сЬответствующего полному вычитанию содержимого счетчика предыдущего среднего арифметического значения, через элемент И 9 пройдут только импульсов из количества, определяющего IlTo соответствует произведению It ТТГ формированию первого слагаемого соотношения (1). Такая организация связей значительно повышает быстродействие устройства за счет формирования слагаемых параллельново времени, так как импульсы на выходах элементов И 4 и 9 разнесены во времени и не накладываются. Таким образом, введение новых блоков и элементов позволило значительно упро.стить устройство и повысить быстродействие.