Устройство для вычисления отношения временных интервалов Советский патент 1984 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к автомагике и вычислительной технике, в частности к (пециализировпнным вычислительным устройствам вррми-импульсной формой представления информации. Известно устройство для вычисления отношения временных интервалов, содержащее генератор импульсов, элементы И, ИЛИ и НЕ, одновибратор, счетчики и блок сравнения кодов Ll 3Недостатками устройства являются пониженная точность и ограниченная область применения. Известно также устройство для вычисления отношения временных интервалов, содержащее генератор импульсо элементы И и ИЛИ, одновибраторы, триггер, делитель частоты, счетчики и блок сравнения кодов 7. , Недостатком данного устройства является пониженная инструментальная точность. Наиболее близким к изобретению является устройство для вычисления отношения временных интервалов, соде жащее делитель частоты и элементы И, первр 1й из котсфых подключен первым входом к первому вХоду устройства, входу одновибратора и к входу элемента НЕ, вторым входом - к выходу генератора импульсов и к первым входам второго и третьего элементов И, а выходом - к счетному входу первого счетчика, соединенного выходами с управляющими входами управляемого делителя частоты и с группой входов блока сравнения кодов, подклю ченного второй группой входов к выходам второго счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом второго элемента И, подключенного вторым входом к второму входу устройства и к первому входу триггера, соединен ного вторым входом с выходом дешифра тора нуля, подключенного входами к выходам второго счетчика, причем выход триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, подключе1 но го выходом к счетному входу управляе мого делителя частоты, соединенного ус.ановочным входом с вьтходом одновибратора, а выходом - с входом млад ших разрядов счетчика результ ата, подключенного входом старишх разрядов к выходу элемента ИЛИ, соедипенного первым входом с выходом одиовибратора, а вторым входом - с выходом блока сравнения кодов и с вхо1382 дом обнуления второго счетчика, подключенного вычитающим входом к выходу четвертого элемента И, соединенного первым входом с выхо/юм триггера, а вторым входом - с выходом делителя частоты, подключенного входом к выходу генератора импульсов, причем третий вход второго элемента 1 соединен с выходом элемента }U. Г Т. Недостатком известното устройства является ограниченная область применения, так как он вычисляет отношение временных интервалов делителя делителя только при условии Tj и неработоспособен при Цель изобретения - расширение области применения устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вычисления от)ошения вpeмeннl гx интервалов, содержащем делитель частоты и элементы И, первый из которых подключен первым входом к первому входу устро11ства, входу одновибратора и к входу элемента НЕ, вторым входом - к выходу генератора импульсов и к первым входам второго и третьего элементов И, а выходом - к счетному входу первого счетчика, соединенного выходами с управляющими входами управляемого делителя частоты и с первой группой входов блока сравнения кодов, подключенного второй группой входов к выходам второго счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом второго элемента И, подключенного вторым входом к второму входу устройства и к первому входу триггера, соединенного вторым входом с. выходом дешифратора нуля, подключенного входами к выходам второго счетчика, причем выход триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к счетному входу управляемого делителя частоты, соединенного установочным входом с выходом одновибратора, а выходом с входом младших разрядов счетчика результата, четвертый элемент И подключен первым входом к выходу дещифратора нуля, вторым входом - к выходу блока сравнения кодов, третьим входом - к выходу элемента НЕ и к третьему входу третьего элемента HS а выходом - к входу старших разрядов счетчика результата и к входу обнуления второго счетчика, соединенного

вычитающим входом с выходом делителя частоты, подключенного входом к выходу третьего элемента И,

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для вычисления отношения временных интервалов, на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит первый элемент И 1, элемент НЕ 2, одновибратор 3, генератор 4 импульсов, первый счетчик 5, второй элемент И 6, триггер 7, второй счетчик 8, делитель 9 частоты, управляемый делитель 10 частоты, .счетчик 11 результата, третий элемент И 12, блок 13 сравнения кодов, дешифратор 14 нуля и четвертый элемент И 15. Элемент И 1 подключен первым входом к первому входу устройства, входу одновибратора 3 и к входу элемента НЕ 2, вторым входом - к выходу генератора 4 импульсов и к первьм входам элементов И 6 и 12, а выходом - к счетному входу счетчика 5. Счетчик 5 соединен выходами с управляющими входами управляемого делителя 10 частоты и с первой группой блока 13 сравнения кодов. Блок 13 подключен второй группой входов к выходам счетчика 8, соединенного суммирующим входом с выходом элемента И 6 подключенного вторым входом к второму входу устройства и к первому входу триггера 7. Триггэр 7 соединен вторым входом с выходом дешифратора 14 нуля, подключенного входами к выходам счетчика В. Выход триггера 7 соединен с вторым входом элемента И 12, подключенного выходом к счетному входу управляемого делителя 10 частоты. Делитель 10 соединен установочным входом с выходом одновибратора 3, а выходом - с входом младших разрядов счетчика 11 результата. Элемент И 15 подключен первым входом к выходу дешифратора 14 нуля, вторым входом - к выходу блока 13 сравнения кодов, третьим входом - к выходу элемента НЕ 2 и к третьему входу элемента И 12, а выходом - к входу старших разрядов счетчика 11 результата и к входу обнуления счетчика 8. Счетчик 8 соединен вычитающим входом с выходом делителя 9 частоты, подключенного входом к выходу элемента И 12.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход устройства подаются импульсы с длительностью, соответствую1чей временному интервалу Т (фиг. 2с(-2, фиг. 25-2),на второй вход - импульсы с длительностью, соответствующей временному интервалу Tj (фиг, .2сх-1, фиг. ). Требуется

вычислить отношение Tj/Т

при любом соотношении между временными интерваТ,).

(Т,

лами

Рассмотрим случай Tj Т (фиг.2а) в исходный момент времени (т.е. до появления импульсов на входах устройства) на выходе элемента НЕ 2 потенциал высокого уровня (фиг.), на выходе блока 13 сравнения кодов, фиксирукяцем равные (в данный момент нулевые), коды в счетчиках 5 и 8 потенциал высокого уровня (фиг.2а-7), на выходе дешифратора 14 нуля, выполненного, например, в виде многовходового элемента ИЛИ - потенциал низкого уровня (фиг, 2а-8).

Временные интервалы Tj и Т начинаются одновременно, при этом импульсы образцовой частоты с выхода генератора 4 проходят через элемент И 1 в течение временного интервала Т на счетчик 5, содержимое которого линейно увеличивается по мере его заполнения (фиг. 2о(-5) и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, становится равным N Т €j3 . Одновременно, эти же импульсы проходят через элемент И 6, открытый в течение временного интервала Т, на суммирующий вход счетчика 8 (фиг. 2си-4), содержимое которого линейно увеличивается до тех пор, пока не станет равным N:, , причем с первым же импульсом, подсчитанным счетчиком 8, потенциал на выходе дешифратора 14 скачком изменяется до высокого уровня. С началом временного интервала Т на выходе элемента НЕ 2 - потенциал низкого уровня, а на выходе блока 13 сравнения кодов - потенциал высокого уровня, так как содержимое счетчиков 5 и 8 измейяется синхронно с каждым импульсом генератора 4, поступающим на их входы.

С окончанием временного интервала Т потенциал на выходе элемента 5 НЕ 2 изменяется до высокого уровня, при этом срабатывает элемент И 15, на выходе которого появляется короткий импульс (фиг. 2q-9). Этим имnyjibco;-f сбрась;вается p. нулевое по ложенме счетчик 8, что вызывает падение г;оте ЦИола выходе блока 13 дешифратора 4, к ;;; реззльтате эт го па выходе И 15 формируетсу задний фронт его пыходного импульса. Импульс с пыхода элемента И 15 заносится в старшие разряды счетчика 11 результата, что указыва ет иа то, что в 6ojr7j HK временной интервал 1, уложился pciBHo один временной интервал Т , В момент времени, соответствующий окончанию )енного интервала Т , одновибратор 3, подключенный к первому входу устройства, формирует короткий импульс (фиг. 2м-6), который устанавливает в делителе 10 частоты коэффициент деления, равньш коду Н счетчика 5. Импульсы генератора ,4 после обнуления счетчика 8 продолжают поступать на его суммирующий вход, причем с подсчетом первого (после обнуления) импульса потенциал на гзыходе дешифратора 14 изменяется до высокого уровня, содержимое счетчика 8 вновь 5 ачинает увеличиваться и увеличивается до тех пор, пока не достанет значения кода, храня исгося г, счетчи е 5. При этом срабатывает блок 13 сравнения кодов затем - элемент И 15, импульс с выхода которого сбрасывает счетчик 8 в нулевое поло;кение, заносится в старигие разряды счетчика 11 результа та (что указьяает на то, что в больriii-ЕЙ временнс:й интервал Tj уложился второй временной интервал Т) и т.д. Дальнейшая последовательность операций (до момента времени, соответствующего окончанию интерпала Т., ) аналогична рассмотренной, В момент времени, соответствующий окончанию Т, во-первых, закрывается элемент И б и поступление импул сов генератор;; 4 на суммирующий вход счетчика 8 прекращается, BO-BTopbCi, в старших разрядах счетчика 11 результата фиксируется код, отображаюцщй целую часть отношения , Если при этом счетчик 8 находится в нулевом положении. значит указанное отношение найдено без остатка (причем потенциал низкого уровня на выходе дешифратора 14 не позволяет перебросить триггер 7 в положение 1 и продо;тж1-1ть работу устройства) Если в счетчике 8 остался какой-то код ( N ) значит существует остаток после вычисления целой части отношения Tj/Т и вся дальнейшая работа устройства направлена па определение дробной части этого отношения в следующей последовательности. Задним фронтом импульса с длительностью, соответствую(цей временному интервалу Т, триггер 7 устанавливается в единичное положение, при этом потенциал высокого уровня с его выхода (фиг, 2а-10) подается на один из управляющих входов элемента И 12 ( на другом управляющем входе этого элемента уже есть разрешающий потенциал с выхода элемента НЕ 2) и открывает его. Импульсы образцовой частоты с выхода генератора 4 проходят через открытый элемент И 12, и, вопервых, после деления на постоянный коэ{1)фициент К делителем 9 частоты поступают на вычитающий вход счетчика 8 (фиг, 2я-11), считывая находящийся в нем код мг во-вторьгх, после деления на коэффициент N делителем 10 частоты поступают на вход младших разрядов счетчика 11 результата. При достгасении счетчиком 8 нулевого положения дешифратор 14 нуля возвращает триггер 7 в исходное нулевое положение и на этом работа устройства заканчивается. За время At работы счетчика 8 в режиме вычитания импульсов на вход младших разрядов счетчика 11 результата пройдет число импульсов (с выхода делителя 10) равное fo 0 что соответствует дробной части отношения 1 /Т Рассмотрим случай Т Т (фиг. 2Б). Временные интервалы Т и Т начинаются одновременно (фиг. 25-1, фиг. 25-2), при этом импульсы образцовой частоты с выхода генератора 4 начинают заполнять счетчик 8, проходя на его суммирующий вход через элемент И-6 в течение Т (фиг,26-4), и счетчик 5, проходя на его вход через элемент И 1 в течение Т ( фиг, 25-5). С приходом первого импульса на счетчик 8 потенциал на выходе дешифратора 14 нуля скачком изменяется до высокого уровня (фиг. 25-8). Содержимое счетчиков 5 и 8 сперва изменяется синхронно (благодаря чему потенциал на выходе блока 13 сохраняется на высоком уров не (фиг, 26,7), а затем (сразу после окончания временного интервала Tj) - код в счетчике 8 фиксируется, а код в счетчике 5 продолжает нарастать, что вызывает нарушение условия равенства кодов на входах блока 13 и изменение потенциала на его выходе до низкого уровня. В момент времени, соответствующий окончанию Tj, устанавливается в единичное положение триггер 7 (фиг, 25-10), однако элемент И 12 при этом закрыт, так как на одном из его управляющих входов действует потенциал низкого уровня с выхода элемента НЕ 2 (фиг. 26-3). В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т, во-первых, одновибратор 3 формирует короткий импульс (фиг. 2Б-6), который устанавливает в делителе 10 частоты коэффициент деления, равньй коду N Т f счетчика 5 и, вовторых, элемент НЕ 2 вьщает разрешаю щий потенциал на элемент И 12, который открывается и пропускает импульсы генератора 4 на вычитающий вход счетчика 8 через делитель 9 частоты с постоянным коэффициентом деления К. списывая хранящийся в нем код N Т fp (фиг. 2 -11) и на вход младших разрядов счетчика 11 результата (через делитель 10 частоты с коэффициентом деления N). Содержимое счетчика 8 начинает уменьшаться и через время i достигает нуля, что фиксируется дешифратором 14, который возвращает триггер 7 в исходное нулевое положение, элемент И 12 закрывается и поступление импульсов на счетчики 8 и 11 прекращается. Аналогично первому случаю можно пдказать, что за время 4i в счетчик 11 результата Смладшие разряды) пройдет число импульсов, равное KNjfN , что соответствует вычисляемому отношению TJ/Т. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность вычисления отношения временных интервалов TJ и Т при любом соотношении между ними (Tj Т), что позволяет расширить область его возможного применения по сравнению с известным устройством.

4Ji

-vji

«/

-1

4-

У1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее делитель частоты и элементы И, первый из которых подключен первым входом к первому входу устройства, входу одновибратора и к входу элемента НЕ, вторым входом - к выходу генератора импульсов н к первым входам второго и третьего элементов И, а выходом - к счетному входу первого счетчика, соединенного выходами с управляющими входами управляемого делителя частоты и с первой группой входов блока сравнения кодов, подключенного второй группой входов к выходам второго счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом второго элемента И, подклю- : ченного вторым входом к второму входу устройства и к первому входу триггера, соединенного вторым входом с выходом дешифратора нуля, подключенного входами к выходам второго счетчика, причем выход триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к счетному входу управляемого делителя частоты, соединенного установочным входом с выходом одновибратора, а выходом - с входом младших разрядов счетчика результата, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, четвертый элемент И подключен первым входом к выходу дешифратора нуля, .вторым входом - к выходу блока сравнения кодов, третьим входом - к выходу элемента НЕ и к третьему входу третьего элемента И, а выходом - к 4 входу старших разрядов счетчика реСП СО СХ) зультата и к входу обнуления второго счетчика, соединенного вычитающим входом с выходом делителя частоты, подключенного входом к выходу третьего элемента И.

vit- сэ-U-jtcst- °

ю

f4)