Устройство для определения локальных экстремумов Советский патент 1985 года по МПК G06F7/06 

Изобретение относится к автомати)№ и вычислительной технике и может Эьтгь использовано в устройствах обработки информации, устройствах распознования образцов, устройствах обработки спектров сложных сигналов.

Цель изобретения - упрощение устройства,

На чертеже представлена структурная схема устройства. .

Устройство содержит распределитель 1 импульсов, первый регистр 2, схему 3 сравнения, второй регистр 4, триггер 5, схему 6 сравнения, регист 7 порога, элемент И 8, формирова- . тель переднего фронта импульса 9, регистр 10 номера канала, счетчик номера канала 11,. входы кода выборки исходной функции 12 устрой.ства, вход запуска 13 устройства, вход задания порога 14 устройства, информационные выходы 15 устройства, выход 16 устройства, выходы кода номера канала-17 устройства.

Назначение элементов устройства следующее.

Первый и второй регистры 2 и 4 служат для временного хранения последующей и предыдущей выборок иссле.дуемой функции dj и d,,. .

Схема 3 сравнения служит для сравнения поступающих на вход выборок, причем на выходе схемы 3 сравнения появляется сигнал нулевого потенциала при монотонно возрастающем характере поступающих выборок функции d,d, а при убывающем характере сигнал единичного потенциала. Регистр 7 порога служит для хранения значения кода d порогового значения при непривышении значения которого количество поступающих .выборок позволяе исключить последние из канала связи с системой, производящей вторичную обработку информации.

Схема 6 Сравнения служит для сравнения кода d , хранящегося в регистре 7 порога с кодом выборки в регистре 4, причем на выходе второй схемы 6 сравнения сигнал единичного потенциала лишь при условии превышения выборки di в регистре 4 кода порога df,.

. Триггер 5, элемент И 8, формирователь 9 служат для запоминания. МОНОТО.ННОГО характера изменения выборок функции и момента смены этого характера (например, смены знака

производной с положительного на отрицательный). Причем формирователь 9 запускается лишь по переднему фронту сигнала с выхода элемента И 8 (). Счетчик 11 и регистр 10 адреса служат для формирования кода номера выборки функции находящейся в регистре 4, и запоминания кода выборки в регистре 10 адреса в момента локального экстремума.

Распределитель 1 импульсов служит для формирования четырех фаз тактовых Импульсов ТИ1, ТИ2, ТИЗ, Т неперекрывающихся во, време.ни, приче генератор. 1 работает в ждущем режиме изапускается по синхросигналам на втором входе 13 устройства и после формирования последнего такта ТИ4 заканчивается формирование серии тактов по этому сигналу на. входе 13. Ра:спределитель 1 импульсов может быть выполнен, например на базе типового многофазного мультивибратора или на базе интегральных схем К155 АГЗ (одновибратор), последовательно включенных одновибраторов таким образом, что окончание формирования выходного импульса на предьщущем вызывает начало формирования тактового импульса на выходе последующего одновибратора. Формирователь 9 может быть выполнен, например, на базе дифференцирующей цепочки или одновибратора (К155АГЗ) (схемы 3 и 6 сравнения могут быть исполнены, наприме на базе микросхем К561 ИП2, предсталя1рщей 4-разрядную схему сравнения.

Остальные элементы устройства: элемент И, триггер, регистры, счетчик являются типовыми в цифровых интегральных сериях К155, К5.61 и др. Входы 12 устр.ойства служат для ввода кода выборок функции. Вход 13 устройства служит для ввода синхронизирующих импульсов от внешнего устройства, сопровождающих поступление на входе 12 устройства выборо исследуемой функции. Входы 14 устройства, служат для ввода кода порогового значения d для исключения из последующей обработки локальных экстремумов, непревышающих этот порог. Выходы 15 устройства служат . для вывода значения локальных экстрмумов, сопровождаемых синхроимпульсми по второму выходу 16 устройства. 3 Адреса (номера канала) локальных экстремумов выборок функции поступают на вькоды 17 устройства. Устройство работает следующим .образом. . В исходном состоянии первый и второй регистры 2 и 4, регистр 10, -триггер 5 устанавливаются в нулевое состояние., В р.егистр 7 порога записывается цифровой код dyj порога. В счетчик 11 записываются О во вс разряды счетчика (все входы начальной установки элементов .устройства с целью исключения загромождения второстепенными связями на чертеже не показаны). . По первой группе информационных входов 12 поступает код d дискретн выборки исследуемой функции, сопровождаемый синхроимпульсом по входу 13 устройства, по которому и запускается генератор 1 импульсов. Поступление по входу 13 устройства син xpoи пyльca означает-, что внешнее устройство (не показано), выставило очередной код выборки исследуемой функции и до-прихода очередного . синхроимпульса устройство должно пр извести анализ на экстремум. В первом такте ТИ1 содержимое первого буферного регистра 2 перепи сывается во второй регистр 4 по переднему фронту тактового импульса ТИ1, поступающего на синхронизируюпЕИй вход второго регистра 4. Поскольку в исходном состоянии регис5р 2 обнулен, то и второй регист 4после этого такта ТИ1 сохранит нулевое состояние. Во втором такте ТИ2 происходит перезапись кода dj выборки исследуемой функции с входов .12 устройства в первый регистр К началу третьего такта ТИЗ на выхо де первой схемы 3 сравнения выставляется соответствующий потенциал, удовлетворяющий условию ее функционирования а именно: при наличии на ее входах кода, превышающего код на ее второй группе входов, на выходе схемы 3 сравнения вырабатыва ется нулевой потенциал, поскольку d 0. В третьем такте ТИЗ стробируется состояние выхода схемы 3 сра нения с целью его перезаписи в триггер 5 по переднему фронту сигнала тактового импульса ТИЗ, а так как в исходном состоянии триггер 5обнулен, то и по третьему такту 4 он не изменяет своего состояния, а . на его выходе остается нулевой потенциал, запрещающий срабатывание элемента И 8. Аналогично и по второму выходу элемента И8 выставляется нулевой потенциал, поскольку не вьтолняется условие выработки второй схемой 6 сравнения разрешающего потенциала (1), так как на первой группе входов схемы 6 код с выхода второго буферного регистра 4 не превьгаает код порога d на ее второй группе входов. В четвертом такте ТИ4 счетчик 11 увеличивает содержимое на +1, т.е. на его выходе выставляется код 00...01 номера первого кднала (адреса) первой выборки исследуемой функции. Далее, с внешнего устройства на первую группу входов 12 устройства- поступает код d следующей выборки исслед уемой функции, причем, например, при возрастающем ее характере d d,. По второму синхроимпульсу по входу 13 устройства . запускается распределитель 1 импульсов. В первом такте ТИ1 содер- жимое регистра 2 d переписывается вовторой буферный регистр 4, а по второму тактовому импульсу ТИ2 в первый буферный регистр 2 записывается код второй выборки исследуемой функции. Поскольку код djj на первой.группе входов первой схемы 3 сравнения превышает код dj на ее второй группе входов, то на выходе схемы 3 сравнения будет ну-левой потенциал. Аналогично в третьем такте ТИЗ триггер 5 не-изменяет своего состояния, .которое блокирует по первому входу элемента И8 . запуск формирователя 9. В четвертом такте ТИ4 содержимое счетчика 11 увеличивается .еще.на +1. При монотонно возрастающем характере кодов выборок функции d J 7 d;. состояние второго выхода устройства не изменяется (отсутствие экстремума)« Однако при смене монотонлого характера функции, а именно смена знака производной с положительного на отрицательный d,cd d,.., например, к моменту поступления на группу входов 12 устройства кода d| Bbi6opKH функции, удовлетворяющей последнему условию, во втором буферном регистре 4 хранится код

dj. выборки функции, в первом регистре 2 - код d; выборки функции, а в счетчике 11 код номера i выборки функции, хранящейся во втором регистре 4.

При поступлении (i+1)-.oro синхроимпульса на второй вход 13 устройства запускается распределитель 1 импульсов. В первом такте ТИ1 код выборки d|, хранящейся в -первом регистре 2, переписывается во второй регистр 4, а во втором такте ТИ2 - код d; выборки переписывается в первый регистр 2. Таким образопервая схема 3 сравнения вьфабатывает единичньвй потенциал (di d;), который в третьем такте ТИЗ переписывается в триггер 5, а при условии превышения кода d d порого.вого значения, хранимого в регистре 7 порога, срабатывает элемент И8. По переднему фронту сигнала с выхода элемента И8 содержимое счетчика 11, код (1) номера канала переписывается в регистр 10 и запускается формирователь :9, выходной сигнал которого на выходе 16 устройства дпя внешнего устройства означает, что в регистре 4 находится код локального экстремума, а код, соответствующей, номеру выборки функции, хранится в регистре 10. Внешнее устройство считывает на первой группе выходов 15 устройства код экстремума функции, по выходам 1.7 поступает код номера адреса выборки исследуемой функции, например, по заднему фронту импульсного сигнала свыхода формирователя.9 (выход 16 5 устройства). Далее при монотонном убывающем характере функции dj ,. состояние триггера 5 в третьем такте не изменяется, только содержимое счетчика 11 составляет (i+2), и

0 так далее до момента поступления на первую группу входов 12 устройства кода ,, соответствующего точке минимума, к на выходе первой схемы 3 сравнения оказывается потенциал О, который, перепишется в третьем такте ТИЗ в триггер 5, сигналом с выхода которого и блокируется элемент И8 по первому входу. При изменении монотонно-убываю0 щего характера поступающих, значений кода dj исследуемой функции на возрастающий цикл работы устройства повторяется и дЛя случая d (.«.d;, d-. При этом проверяется условие локального экстремума для каждой выборки, хранимой во втором буферном регистре 4 и одновременно превышении кода порогового значения, хранимого в регистре 7 порога.

0 Таким/образом, при постзттлении N выборок исследуемой на локальные экстремумы функции на вход 12 устройства, последним производится поиск локальных экстремумов, превьпаающих .

5 код порога за время Т (4N-1)«At, где at - длительность тактового. импульса распределителя импульсов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Л01еАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее распределитель импульсов, два регистра, две схемы сравнения, регистры порога и номера канала, счетчик номера канала, причем входы кода выборки исходной функции устройства подключены к установочным входам первого регистра, выходы которого соединены с первой группой входов первой схемы сравнения и с установочными входами второго регистра, выходы которого подключены к второй группе входов первой схемы сравнения и первой группе входов второй схемы сравнения, выходы задания порога устройства соединены с установочными входами регистра порога, выходы которого подключены к второй группе входов второй схемы сравнения, вход запуска устройства подключен к входу запуска распределителя импульсов, пёрвьй, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами разрешения записи первого и второго регистров.и счетным входом счетчика номера канала, выходы разрядов которого соединены с установочными входами регистра номера канала, вькоды которого являются выходами кода номера канала, о т личающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит триггер, элемент И и формирователь переднего фронта импульса, причем выход первой схемы сравнения соеди- . (Л нен с информационным входом триггера, вход синхронизации которого подключен к четвертому выходу распределителя импульсов, а выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу второй схемы сравнения, а выход соединен с входом разрешения записи регистра iioMepa канала и вхо9д 1 9) дом формирователя переднего фронта импульса, вьтход которого является выходом наличия экстремума, выход ;о второго регистра является информа4 ционным выходом устройства.