Измеритель временных интервалов Советский патент 1985 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в автоматизированных системах управления различного назначения и других областях техники, связанных с дискретным измерением времени.

Целью изобретения является повьршение точности измерения временных интервалов за счет исключения возможности ошибочного срабатывания двоичного счетчика нри произвольнык моментах считывания времени и исключения времязадающих элементов, что позволяет использовать устройст во в широком диапазоне температур при малых интервалах дискретизации счета.

На фиг. 1 представлена функционалная электрическая схема измерителя временных интервалов; на фиг. 2 - эпюры напряжений отдельных узлов устройства для трех возможных случаев совпадения сигнала считывания вре- . мени с выходным сигналом делителя частоты.

Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, элемент НЕ 3, элементы И-НЕ 4 и 5, триггер 6, элемент исключающее ИЛИ 7, элемент И-НЕ 8, элемент И 9, триггер 10, элемент ИЛИ 11, блок 12 выходных вентилей, двоичный счетчик 13, блок 14 входных вентилей, элемент НЕ 15, выходные шины 16; входные шины 17; шина 18 считывания времени; шина 19 записи времени.

Генератор 1 импульсов подключен к входу делителя частоты 2 и первому входу элемента И-НЕ 8, входы и выходы каждого разряда счетчика 13 соединены соответственно через блок 14 входных вентилей с входными шинами 17 и через блок 12 выходньпс вентилей с выходными шинами 16, первый вход элемента И 9 соединен с выходом делителя 2 частоты и С-входом триггера 6, один вход элемента ИЛИ 11 соединен с выходом элемента И 9, а выход - с счетньм входом счетчика 13, управляющий вход блока 14 входных вентилей соединен с шиной 19 записи времени, а управляющий вход блока 1 2 выходных вентилей - с шиной 1В считывания времени, установочные инверсные входы S и R триггера 6 соеди.нены соответственно с выходами со-ответственно элементов И-НЕ 4 и 5,

выход триггера 6 соединен с первым входом элемента 7 ИСЮЮЧАЮЩЕГ. ИЛИ, второй вход которого соединен с выхдом младшего разряда счетчика 13, входом элемента НЕ 3 и входом элемента И-НЕ 4, а выход - с инверсным установочным входом R-триггера 10, вход С которого соединен с выходом элемента И-НЕ 8, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ 1I, второй вход элемента И-НЕ 8 соединен с шиной 18 считывания времени со входом элемента НЕ 15, выход которого соединен с вторым- входом элемента 19, выход элемента НЕ 3 соединен с первым входом элемента И-НЕ 5, а вторы входы элементов И-НЕ 4 и 5 соедине- ны с шиной записи времени.

На фиг. 2 изображено:

а - сигнал на выходе делителя 2 частоты;

б - сигнал на щине 18 считывания времени;

в - сигнал на выходе элемента НЕ 15;

г - сигнал на выходе младшего разряда счетчика 13;

д - сигнал на выходе триггера 6;

е - сигнал на выходе элемента исключающее ИЛИ 7;

ж - сигнал на выходе генератора 1 импульсов;

3 - сигнал на выходе элемента И-НЕ 8;

и - сигнал на выходе триггера 10

к - сигнал на выходе элемента И 9;

л - сигнал на выходе элемента ИЛИ П.

Измеритель временных интервалов может работать.в следующих режимах:

запись начального времени;

счет времени;

считывание текзта его времени. I

При работе измерителя временных

интервалов в режиме записи начального значения времени код начального значения времени на входньсх шинах 17 через блок 14 входных вентилей по сигналу записи времени на шине 19 поступает на установочные входы счетчика 13, запрещая его работу по счетному входу на время действия импульса записи времени. При наличии импульса записи времени триггер 6 установится в состояние, соответствующее состоянию младшего разряда счетчика 13, а именно: при установке младшего разряда счетчика 13 в состояние логического О, на выходе элемента И-11Е 4 уста новится логическая 1, а на выходе элемента 5 установится логи- ческий О, по которому произойдет установка триггера 6 в состояние ло гического при установке младшего разряда счетчика 13 в состояние логической 1 на выходе элемента И-НЕ 5 установится логическая 1, а на выходе элемента И-НЕ 4 установится логичес кий О, по которому произойдет установка триггера 6 в состояние ло- гической 1, На - выходе элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 7 установится логический О, по которому произойдет установ-ка триггера IО в состояние логического О. Наличие логического О на инверсных установочных входах триггеров б и 10 запрещает их работу по счетному входу. Счетные триггеры.б и 10 могут быть построены, например на триггерах типа J-K или D. По окончании действия импульсов записи времени измеритель временных интервалов переходит в режим счета. В этом режиме генератор 1 импульсов формирует последовательность импульсов со стабильной частотой повторения (фиг. 2ж). Делитель 2 частоты уменьшает частоту повторения HI пульсов в необходимое число раз (на фиг. 2а показан сигнал на выходеделителя частоты при К 2), в зависимости от необходимого масштаба измерения времени. На выходе триггера 6 формируется сигнал (фиг. 2 д), соответствующий правильной работе младшего разряда двоичного счетчика 13. При отсутствии сигнала считьшания времени очередной импульс с выхода делителя 2 частоты через элементы И 9 и ИЛИ 11 (фиг. 2 л) поступает на вхо счетчика 13. В этом случае логические состояния иа выходе младшего разряда счетчика 13 соответствуют логическим состояниям на выходе триг гера 6, при этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 7 формируется состояние логического О, запрещающее работу триггера 10 по его динамическому входу с. При работе измерителя временных интервалов в режиме счи тывания текущего времени импульсный сигнал, поступакнций по шине 18 считывания времени (фиг. 26) .на управляющий вход блока 12 выходных вентилей, переписывает код текущего времени счетчика 13 на выходные шины 16. В связи с тем, что импульсы считывания не связаны синхронно с импульсами делителя 2 частоты, возможно их совпадение по времени. При этом могут иметь место три ситуации совпадения: полное, частичное совпадение, с опережением сигнала считываиня частичное совпадение с опережением сигнала делителя 2 частоты. При полном совпадении указанных сигналов импульс с выхода делителя 2 частоты (фиг. 2а) не проходит через элемент И 9 (фиг. 2к),так как последний закрыт запрещающим потенциалом импульса считывания (фиг. 2в) Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 по установлению разницы логических состояний на выходе младшего разряда счетчика 13 (фиг. 2г) и на выходе триггера 6 формирует потенциал (фиг. 2е), разрешающий работу триггера 10 по его динамическому входу С. По окончании действия сигнала считывания открывается элемент И-НЕ 8 и пропускает на динамический вход С триггера 10 сигнал от генератора 1 импульсов (фиг. 2з). При этом происходит добавление единицы счета к числу, содержащемуся в счетчике 13, ликвидируя сбой в счете, возникший в результате совпадения. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 7 сформируется потенциал, устанавливающий триггер 10 в исходное состояние. При частичном совпадении импульсов считывания и импульсов делителя 2 частоты на вход счетчика 13 могут поступить импульсы, длительность которых соизмерима с временем срабатывания младшего разряда. В случае, если состояние на выходе мпадшегЬ разряда счетчика 13 совпадает с состоянием на выходе триггера 6, - измеритель временных интервалов работает без сбоя. При несовпадении состояний на выходе младшего разряда двоичного счетчика 13 и состояния на выходе триггера 6 элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 7 разрешает формирование с помощью триг гера 10 дополнения единицы счета в воичный счетчик 13, ликвидируя

самым сбой в работе младшего разряда. Длительность импульса поправки (фиг. 2и 1 определяется суммой дли- тельностей задержек срабатывания следующих элементов:

ИЛИ 1I;

разряда двоичного счетИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7| 10.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий генератор импульсов, выход которого через делитель частоты соединен с первым входом эле мента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с шиной считывания времени и управлякицим входом блока выходных вентш1ей, входы которого соединены с выходами разрядов счетчика, информационные входы которого подключены к выходам блока входных вентилей, управлянлций вход которого подключен к шине записи времени, а входы являются входными. шинами измерителя, выходы блока выходных вентилей являются выходными шинами измерителя, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него введены три элемента И-НЕ,. второй элемент НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два триггера и элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к шине считывания времени, а выход к С-входу первого триггера, R-вход которого соединен с выходом элемента ИСКГВОЧАЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго триггера, а второй вход соединен с выходом младшего разряда счетчика и с первым входом второго элемента И-НЕ непосредственно и с первым входом третьего элемента И-НЕ через .второй элемент НЕ, вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ объР единены и соединены с шиной записи времени, а их выходы подключены соот:АЭ ветственно к S-. и R-входам второго :л триггера. С-вход которого подключен к выходу делителя частоты, выходы элементов И и первого триггера через элемент ИЛИ подключены к счетному входу счетчика.

фиг. 1

,.,1 п m гп

m

л

.

1 m г..,з--л

««

.«

л

ф(/г.г п I « Tf7