Устройство для измерения экстремумов Советский патент 1984 года по МПК G06F17/18 

ментов И, выход которого подключен к первому входу первого элементу ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И :i подключен к второму выходу первого компаратора, третий выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого и четвертого элементов И,второй вход которого соединен с первым выходом второго компаратора, второй выход которого подключен к второму входу первого элемента И, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к выходу элемента НЕ, вход которого объединен с вторым входом элемента И и с третьим входом четвертого элемента И и является четвертым входом блока, вторым и третьим входами которого являются вторые входы соответственно первого и второго компаpi-TOpOB.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее первьй регистр, блок памяти, блок сравнения, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блика сравнения, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра, и генератор тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в него введены сумматор-вычитатель, второй и третий регистры, а блок управления состоит из элементов И, счетчика и формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, первый выход которого подключен к тактовому входу аналого-циф()оврго преобразователя, вход которого является входом устройства, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с информационным входом второго регистра, выход которого является выходом кода последующего экстремума устройства и подключен к второму входу блока сравнения и к первому входу сумматора-вычитателя, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, вьпсод младшего разряда первого регистра подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выход которого соединен с тактовыми входами второго и третьего регистров, выход которого является выходом знака первой производной исследуемого процесса устройства и подключен к четвертому входу блока сравнения и к второму входу сумматора-вычитателя, третий вход которого соединен с выходом блока памяти, выход среднего разряда первого регистра подключен к второму входу второго элемента И, вы(Л ход которого является выходом выделенных экстремумов устройства и соединен с входом формирователя импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход счетчика подключен к управляющему входу первого регистра, выход старшего разряда которого соединен с информационным входом третьего регистра, третий и четвертый выходы счетчика подклю00 4;: чены соответственно к второму входу третьего элемента Ник третьему вхоCD ду второго элемента И. ел 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок сравнения содержит элементы И, НЕ, ИЛИ-НЕ и компараторы, первые входы которых объединены и являются первым входом блока, выходом которого являются выходы элементов ИЛИ-НЕ и парный выход первого компаратора, соединенный с первьми входами первого и второго чяе

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в информационно-иэмерительны системах для измерения статистических характеристик случайных процессов. Принцип действия всех известных импульсных и цифровых устройств для вьщеления экстремумов основан на численном дифференцировании входного сигнала и определении моментов смены знака его первой производной. Известно устройство для анализа экстремумов случайного процесса, содержащее масштабирующий усилитель, запоминающие блоки, схемы сравнения инвертор, сумматор, коммутатор, генератор импульсов, счетчик, элементы И и элемент задержки П2. Однако известное устройство не отличается высокой точностью опреде ления экстремумов. Наиболее близким к изобретению .является устройство, содержащее регистр, блоки памяти, блок сравнения, блок управления, аналого-цифровой преобразователь,генератор такто вых импульсов, коммутатор, счетчик, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с одним из входов блок сравнения, вызсрдьГхоторого подключены ,к входам регистра С21. Недостатком этого устройства явл ется низкая помехоустойчивость. Цель изобретения - повышение пом хоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый регистр, блок памяти, блок сравнения, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра, и генератор тактовьк импульсов, введены сумматор- вычитатель, второй и третий регистры, а блок управления сос тоит из элементов И, счетчика и формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, первый выход которого подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, вход которого является входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом второго регистра, выход которого является выходом кода последующего экстрем5 ма устройства и подключен к второму входу блока сравнения и к первому входу сумматора-вычитателя, вых&д которого соединен с третьим входом блока сравнения, выход младшего разряда первого регистра подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выход которого соединен с тактовыми входами второго и третьего регистров, выход которого является выходом знака первой производной исследуемого устройства и подключен к четвертому входу блока сравнения и к второму входу сумматора-вычитателя, третий вход которого соединен с выходом блока памяти, выход среднего разряда первого регистра подключен к второму входу второго элемента И, выход которого является выходом в деленных экстремумов устройства и соединен с входом формирователя импулы:ов, выход генератора тактовых и пульсов соединен с вторым входом пер вого элемента И, второй выход счетчика подключен к управляющему входу первого регистра, выход старшего разряда которого соединен с информационным входом третьего регистра, третий и четвертый выходы счетчика подключены соответственно к второму входу третьего элемента И и к третье му входу второго элемента И. Блок сравнения содержит элементы И, НЕ, ИЛИ-НЕ и компараторы, первые входы которых объединены и являются первым входом блока, выходами которого являются выходы элементов ИЛИ-Н и первый выход первого компаратора, соединенный с первыми входами и второго элементов И, выход ко.торого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которог соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И и подключен к второму выходу первого компаратора, третий выход которого соединен с первым входом второго эле мента ИЛИ-НЕ, второй и третий входвл которого подключены соответственно к выходам первого и четвертого элементов И, второй вход которого соеди нен с первым выходом второго компара тора, второй выход которого подкпючен к второму входу первого элемента И, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к выходу элемента .НЕ, вход которого объединен с вторым входом элемента И и с третьим входом четвер того элемента И и является четвертым входом блока, вторым и третьим i входами которого являются вторые вхо ды соответственно первог.о и второго компараторов, На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока сравнения; н фиг. 3 - схема блока управления. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистр 2, блок 3 памяти, регистр 4, сумматор-вы читатель 5, блок 6 сравнения, генератор 7 тактовых импульсов, регистр 8, блок 9 управления. Блок 6 сравнения содержит компараторы 10 и 11, элемент НЕ 12, элементы И 13-16, элементы ИЛИ-НЕ 17 и 18. Блок 9 управления содержит эле- менты И 19-21, счетчик 22, формирователь 23 импульсов. Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования непрерывного входного сигнала в параллельный двоичный код. Начало преобразования определяется моментом прихода импульса запуска на тактовый вход аналого-цифрового преобразователя. Результат преобразования - код X текущего отсчета входного сигнала сохраняется на выходе аналогоцифрового преобразователя 1 до следующего запуска. Регистр 2 служит для выборки и хранения кода ур отсчета, который является кандидатом на место очередного экстремума. Блок 3 памяти предназначен для хранения кода минимального модуля разности между соседними вьщеленными экстремумами. Запись кода в блок 3 производится при подготовке устройства к работе. Регулятор 4 служит для выборки и хранения кода разности ()(.„ -р) - кода знака первой производной исследуемого процесса, где Р - значение последнего вьщеленного экстремума, причем отрицательной производной соответствует значение кода О, а положительной - 1. Режим работы сумматора-вычнтателя 5 определяется значением кода на его управляющем входе. Если на управляющем входе О, сумматор-вычитз тель 5 находится в режиме Сложение, если же 1, то сумматор-вычитатель находится в режиме Вычитание, при этом операнд, поступающий на вход сумматора-вычитатёля, является уменьщаемым, а операнд, поступающий на второй вход, является вычитаемы. Число разрядов регистра 2, блока 3 . и сумматора-вычитателя 5 равно числу разрядов выходного кода аналого-цифрового преобразователя 1. Устройство работает следующим образом, .При включении питания производится обнуление регистров, благодаря чему исключается возможность переполнения сумматора-вычитателя 5 при поиске первого экстремума. При дальнейIПОЯшей работе синхронизация всех функциональных узлов обеспечивается последовательностью сигналов вырабатываемых блоком 9. По тактовому импульсу, поступающему на один из входов блока 9 с выхода генератора 7, блок 9 формирует на первом выходе импульс запускающий аналого-цифровой преобразователь. Сигналы -с выходов блока 9

поддерживают регистры 2,4 и 8 в режи- Овторого разрядов регистра 8. ме считывания. По окончании аналого- При выполнении одного из условий

цифрового 1Т)ёобразования на входы(1), (2) или (3) блок 9 по следуюблЬка 6 сравнения поступают соответ-щим двум тактовым импульсам никаких

ственно код текущего отсчета с вы-управляющих сигналов не вырабатывахода аналого-цифрового преобразовате- 15ет..

Ля, код Ур кандидата на место оче- Если выполняется условие (4) или

редного sKCTpeMjwa с выхода регистра(5), по очередному тактовому импуль2, код знака разности () с вы-су блок 9 не вырабатьшает управляющих

хода регистра 4 и код с выхода сумма-сигналов, а по следующему тактовому

тора-гвычитателя 5, значение которо- 20импульсу формирует импульс для записи

го равно (Хр ), если (хр-2). О иликода- текущего отсчета в регистр 2 и

(Хр ) в том сл5гчае, когда (уп) 0 кода знака производной в регистр 4. где . - значение кода на выходе бло- ,В том случае, когда выполняется

ка 3, а р- значение последнего вьще-условие (6) или (7), по очередному

ленного экстремума. Между входными 25тактовому импульсу блок 9 формирует

операциями блока 6 возможны следующиеимпульс, свидетельствующий о выделесоотношения:

(1) Х-;Ср .,

fV) I

(2) )

,

t3) .j XC)(,

Ы C6)

)

{Vp4P (Л I .(7)

( f i .

Ha выходах блока 6 сравнения устанавливается код результата сравнения входных операндов, первые два разряда которого несут информацию о

наличии экстремума, а третий разряд

I 5

НИИ экстремума. Значение экстремума считывается с выхода регистра 2, а тип экстремума - с выхода регистра 4.

По следующим t тактовьм импульсам блок 9 внешних сигналов не вырабатывает. Число К. выбирается с учетом времени обработки экстремума внешними устройствами. По ((с+О-му тактовому

импульсу блок 9 формирует импульс для записи в регистр 2 кода текущего отсчета, который гановится кандидатом на место следующего экстремума, и для записи в регистр 4 кода знака текущего значения производной исследуемого процесса.

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков устройство обеспечивает более высоку помехоустойчивость по сравнению с аналогичными техническими решениями. бЗ совпалгяет с кодом знака разности (Х - Хр ), т.е. с кодом знака текущего значения производной исследуемо и процесса. По следующему тактовому импульсу блок 9 вырабатьтает импульс на выходе, при этом производится запись выходного кода блока 6 сравнения в регистр 8. Дальнейшая работа определяется состоянием первого и

Lrn

гН

фиг.

10

/7

f

// -

в

-J

/4

i

XI

/5

t8

-)

/

-4

п

фие.З

го

мГ

г/

и