Цифровой измеритель отношения временных интервалов Советский патент 1986 года по МПК G04F10/04 

I1226399

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве устройства, используемого в информацион- 5 но измерительном комплексе для обработки сигналов заданных как по вре- мяимпульсной форме, так и кодами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя за счет возможности деления кодов

На фиг. 1 приведена структурная схема измерителя, на фиг, 2 - структурная схема счетчика результата; на фиг с 3 и 4 - временные диаграммы работы измерителя.

Измеритель (фиг, 1) содержит клю10

I:

ре

се

др ди уп тр эл ны вх ро с пе вы не вх че вы

чи 1 и 2э элементы И 3 и 4,.; элемент .ИЛИ 5s формирователь 6 импульсов, три счетчика 7-9, счетчик 10 резуль- тата коммутатор 11, блок 12 сравнения кодов, генератор 13, входные шин 14 и 15, элементы ИЛИ 16-18, триггер 19, одновибратор 20 элемент 21 за- держки,, элемент НЕ 22, входные шины 23-25о Счетчик 10 результата (фиг,2) содержит группу 26 декад дробной части, счетчик 27 целой части и элемент ИЛИ 28

. Первые входы ключей 1 и 2 и элемента И 3 подключены к выходу генератора 13, выходы счетчика 10 результата соединены с выходами коммутатора 11, вторые входы ключей 1 и 2 соединены соответственно с первой 14 и второй 15 входньми шинами устройства, а выходы - с входами формирователя 6 импульсов, счетный вход первого счетчика 7 соединен с выходом первого ключа 1, а счетные входы счетчиков 8 и 9 объединены, выход первого элемента ИЛИ 5 соединен с входом установки нуля второго счетчика 8, три элемента ИЛИ 16-18j триггер 19, одновибратор 20, элемент 21 задержки, элемент НЕ 22, группы информационных входов счетчиков 7 и 8, вьтолненные с параллель- нь1м занесением, соединены с третьей 23 и четвертой 24 входными шинами устройства, а младшие тетрады информационных входов третьего счетчика 9, выполненного реверсивным, присоединены к шине логического нуля устройства, а старшие - к группа выходов счетчика 8, соединенных с группой входов блока 12 сравнения кодов.

:

реверсивного

сение котррого соединен

другая группа входов которого соединена с группой выходов счетчика 7, управляющий вход соединен с выходом триггера и вторым входом первого элемента И 3, а выход с информационным входом коммутатора и первым входом первого элемента ЩШ 5, второй вход которого соединен с выходом формирователя 6 импульсов, а третий с выходом элемента 21 задержки и первьм входом второго элемента И 4, выход первого элемента ИЛИ 5 соединен с входом триггера 19, другой вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ 16, а второй выход с входом управления реверсом

счетчика 9, вход Занес выходом

одновибратора 20, входом элемента 21 задержки и управляющим входом коммутатора 11, а выход Переполнение со гдинен через элемент НЕ 22 с вторьш входом второго элемента И 4

и первым входом третьего элемента 5 ИЛИ 17, другой вход которого соединен с входами Занесение 5 счетчиков 7 и 8 и пятой входной шиной 26 устройства, а выход - с входом одновибратора 20, выход второго элемента

и 4 соединен с входом второго элемента Ж1И 16 5, другой вход которого соединен с выходом старшего разряда коммутатора 11, входы элемента ИПИ 18 сое,динены соответственно с выходами: первого элемента И 3 и второго ключа 2, а выход со счетным входом счетчика 8.

Кроме того, счетчик 10 результата содержит группу 26 декад дробной части результата, выходы которых образуют группу входов дробной части счетчика результата, счетчик 27 целой части результата и элемент КИИ 28J первый вход которого являет- , ся входом целой части .счетчика ре- зультата второй вход соединен с выходом старшей декады группы 26 декад, а. выход - с входом счетчика 27

.целой части результата.

0 Коммутатор 11 может быть вьшолнен на счетчике с встроенным дешифратором (например, на микросхеме К 564ИЕ9) двоичного кода в позиционный, управляющий элементами И. Блок

5 12 сравнения кодов может брть вьшолнен на микросхемах К564Ш12. Формирователь 6 импульсов, вырабатывающий ИМПУЛЬС в момент окончания второго

0

5

0

3

временного интервала, может быть выполнен так же, как в известном устройстве. Счетчики 7-9 могут быть вьшолнены на микросхемах К564 ИЕ14.

На фиг. 3 приведены следующие обозначения временных диаграмм: а- сигнал на выходе элемента ИЛИ 18, 5 - сигнал на входной шине 14 устроства, & - сигнал на выходе формирователя 6 импульсов, г - сигнал на прямом выходе триггера 19, % - сигнал на выходе Пере полненйе счетчика 9, е - сигнал на выходе блока 12 сравнения кодов, - сигнал на выходе одновибратора 20,

На фиг. 4 приведены следующие обозначения временных диаграмм: а- сигнал Пуск ,на входной шине 25 устройства, 5 - сигнал на прямом выходе триггера 19, 6- сигнал на выходе элемента ИЛИ, г - сигнал на вы )соде Переполнение счетчика 9, g - сигнал на выходе блока 12 сравнения кодов.

Измеритель работает следующим образом.

В начальный момент счетчики 7-10 находятся в сброшенном состоянии, триггер 19 в состоянии О, коммутатор 11 сброщен в начальное состояние, в котором его информационный вход подсоединен к входу целой части счетчика 10 результата, управляющий вход блока 12 сравнения кодов заблокирован нулевым потенциалом с прямого выхода триггера 19, счетчик 9 находится в режиме суммирования, от потенциала высокого урбвня с инверсного выхода триггера Дальнейшая работа устройства описана для следующих режимов.

Режим измерения отношения временных интервалов.

В первом измерении предположим Т, Tj (фиг. 3). На входную шину 14 приходит интервал Т , в момент его прихода ключ 1 открывается (фиг.36) и на вход счетчика 7 начинают поступать импульсы с генератора 13, на входную шину 15 приходит интервал Tj, ключ 2 также открывается и импульсы с генератора 13 поступают на входы счетчиков 8 .и 9 (фиг. Зб). В момент окончания интервала Т формирователь 6 вырабатьтает импульс (фиг. Зв) которьш сбрасывает счетчик 8 и устанавлив ает от перехода 1-0 триггер 19 в состояние 1. Злок 12 сравнения кодов при этом

263994

разблокируется, элемент И 3 откры- зается и импульсы с генератора 13 н(ачинают поступать на входы счетчиков 8 и 9..Содержимое счетчика 9

5 начинает уменьшаться, так как он находится в режиме вычитания (на входе +1 находится логический О), а счетчика 8 - линейно возрастать. В момент совпадения кодов счетчиков

to 7 и 8 на выходе блока сравнения ко-. ДОН происходит скачок потенциала 0-1. Потенциал высокого уровня с выхода элемента ИЛИ 5 сбрасывает счетчик 8 в О, и на выходе блока

f5 сравнения кодов устанавливается нулевой потенциал. Сформированньш таким образом импульс регистрируется в счетчике 27 целой части результата. Содержимое счетчика 8 продолжа20 ет линейно возрастать и в момент следующего совпадения с кодом в счетчике 7 на входе блока 12 сравнения кодов формируется второй импульс и т.д. Деление продолжается

25 до тех пор, пока содержимое счетчика 9 не становится равньм О, в этот момент на выходе Переполнение счетчика 9 скачком устанавливается нулевой потенциал (фиг. Зд).

,.. Одновибратор 20 вьфабатывает импульс, который производит перезапись с умножением на 10 кода остатка из счетчика 8 в счетчик 9. Такая перезапись происходит потому, что первая тетрада входов счетчика 9 соединена

с шиной логического нуля устройства, вторая тетрада входов счетчика 9 ;;оединена с первой тетрадой выходов ;четчика 8, третья тетрада входов :четчика 9 соединена с второй тетрадой выходов счетчика 8 и т.д. Благодаря Такой перезаписи происходит умножение кода остатка на 10. Следует отметить, что перезапись может быть осуществлена с умножением на

16, для этого устройство достаточно выполнить на двоичных счетчиках. Импульс с одновибратора производит также переключение коммутатора 11 на следующий диапазон измерения де50 сятых долей результата„ При этом выход блока 12 сравнения кодов оказывается подсоединенным к входу декады десятой доли результата группы 26 цекад. Задержанный элементом 21 за55 цержки импульс сбрасывает счетчик В в О. Дальнейшая работа устройства не отличается от описанной. Содержи- ;мое счетчика 8 линейно возрастает.

40

счетчика 9 - убьтает, в момент сравнения кодов счетчиков 7 и 8 блок сравнения вырабатьшает импульс, который поступает в декаду десятой доли результата и сбрасьшает счетчик 8 и т.д. В момент перехода счетчика 9 через ноль, от перехода 1-0 на выходе Переполнение счетчика 9 сра- батьшает одновибратор 20, который пе реключает коммутатор 11 на следующий диапазон измерения сотых долей результата, производит перезапись с умножением на 10 кода остатка в счетчик 9 и с задержкой сброса счетчи- ка 8,

Измерение продолжается до тех пор, пока потенциал высокого уровня с выхода старшего разряда коммутатора не сбросит триггер 19 в О и из- мерение закончится.

Во втором измерении предположим, что Т, Tj. В начале измерения счетчики 7-10 и триггер 19 установлены в состоянии О, коммутатор 11 под- соединяет выход блока 12 сравнения к входу целой части счетчика 10 результата. Цепи сброса для упрощения чертежа не указаны.

На шины 14 и 15 устройства прихо- дят интервалы Т и Т,, , ключи 2 и 1 сткрьшаются и импульсы с генератора 13 поступают на входы счетчиков 7-9 (фиг. За, б), в результате в счетчиках 8 и 9 оказывается код N (Т ), а в счетчике 7 код N (Т ). В момент окончания интервала И формировател 6 вьфабатьшает импульс (фиг. Зв), которьй сбрасывает счетчик 8 в О и переходом 1-0 устанавливает триггер 19 в 1. Триггер 19 открывает элемент И 3 и разблокирует блок 12 сравнения кодов. Содержимое счетчика 8 начинает возрастать, а счетчика 9 уменьшаться.

В рассматриваемом случае содержи мое счетчика 9 переходит через О раньше, чем с выхода блока 12 срав- нения кодов появляется первьй импульс, так как N(1,) - N (т,;) . В момент перехода через О счетчика 9 на его выходе Переполнение появляется переход I -O (фиг. Зд), одновибратор 20 срабатывает и про

«сходит перезапись с умножением на 10 содержимого счетчика 8 в счетчик . 9, а коммутатор 11 переключается на следующий диапазон. Содержимое счет

чика 8 опять начинает возрастать, а счетчика 9 убывать, и в момент перехода его через О происходит перезапись содержимого счетчика 8 с умножением на 10 в счетчик 9, при этом в счетчике 9 оказывается уже первоначальное число N(Т, ), умноженное на 100. Коммутатор 11 переключается уже на диапазон измерения сотых долей результата. Такая перезапись продолжается до тех пор, пока число (T, ) (где h 1, 2, 3...,- число перемножений кода N (Т ) на 10) не становится больше N(Т),т.е. 10 М(Т, )N(Tj). На этом диапазоне с выхода блока 12 сравнения кодов, в момент сравнения кодов счетчиков 7 и 8, на вход соответствующей декады группы 26 декад начинают поступать И1чпульсы.

Дальнейшая работа устройства не отличается от описанной Bbmei Измерение заканчивается в момент появления потенциала высокого уровня с выхода старшего разряда коммутатора 1 1 .

В процессе работы устройства может возникнуть ситуация, когда код остатка оказывается равным О, в этом случае в момент занесения в счетчик 9 на выходе Переполнение имеется потенциал О, элемент НЕ 22 открывает элемент И 4 и задержанный импульс сбрасьшает триггер 19 в О.

Режим измерения отношения кодов.

В начальньй момент времени состояние устройства не отличается от описанного.Измерение начинается в момент прихода на шину 25 сигнала Пуск (фиг. 4а). Информация, нахо- дящаяся на шинах 23 и 24 устройства заносится в счетчики 7 и 8, От заднего ф13онта этого сигнала одно- вибратор 20 формирует импульс, кото- рьш производит перезапись с умножением на 10 информации из счетчика 8 в счетчик 9, с некоторой задержкой сброс счетчика 8 и установку триггера 19 в состояние 1, Блок 12 сравнения кодов разблокируется и импульсы с генератора 13 начинают поступать на счетчики 8 и 9. Содержимое счетчика 8 линейно возрастает, счетчика 9 убьгаает и т.д. Дальнейшая работа устройства не отличается от работы в других режимах. Следует

обратить внимание на то, что в этом режиме от импульса Пуск происходит первоначальное переключение коммутатора 11 на диапазон измерения деся- тьк долей результатами в счетчик 27 целой части результата поступает частота, деленная на 10, Поэтому результат измерения не оказывается умноженным на 10 из-за первоначаль- ного удесятирения делимого.

Формула изо.бретения

1. Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий два ключа, два элемента И, первый элемент ИЛИ, формирователь импульсов, три счетчика, счетчик результата, входы которого соединены с выходами коммутатора, блок сравнения кодов и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и первыми входами первого и второго , вторые входы кото- рых соединены соответственно с первой и второй входными шинами измерителя, вькод первого ключа соединен со счетным входом первого счетчика и первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, счетные входы второго и третьего счетчиков объединены, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установ- ки нуля второго счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой группой входов блока сравнения кодов отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены три элемента ИЛИ, триггер, одновибратор, элемент задержки, элемент НЕ, причем третья и четвертая входные измерителя подключены соответственно к группам информационных входов первого и второго счетчиков, а младшие тетрады информационных входов третьего счетчика подключены к щине логического нуля измерителя, старшие тетрады информационных входов третьего счетчика подключены к группе выходов второго счетчика, выходы

первого счетчика соединены с второй группой входов блока сравнения кодов, управляющий вход которого соединен с прямым выходом триггера.и вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, а выход - со счетным входами второго и третьего счетчико выход переполнения третьего счетчика соединен через элемент НЕ с первым входом второго элемента И и непосредственно с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к пятой входной шине измерителя и входам занесения первого и второго счетчиков, а выход подключен через одновибратор к входу занесения третьего слетчика, управляющему входу коммутатора и входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а третий вход подключен к выходу блока сравнения кодов и входу коммутатора, выход старших разрядов которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - сR-входом триггера, S-вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а инверсный выход - с входом управления реверсом третьего счетчика.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что счетчик результата содержит группу декад дробной части, счетчик целой части и элемент ИЛИ, первый вход которого является- входом счетчика резуль та- та, выход подключен к входу счетчика целой части, а второй вход соединен с выходом старшей декады группы декад дробной части, выходы группы декад дробной части являются входами дробной части счетчика результата.

Изобретение может быть использовано, например, в качестве устройства, используемого в информационно- измерительном комплексе для обработки .сигналов, заданных как по время- импульсной форме, так и по кодам. Измеритель содерткит ключи 1 и 2, элементы И 3 и 4, элементы ИЛИ 5 и 16-18, формирователь 6 импульсов, счетчики 7-9, счетчик 10 результата, коммутатор 11, блок 12 сравнения кодов, генератор 13, входные шины 14 и 15, триггер 19, одновибратор 20, элемент 21 задержки, элемент НЕ 22 и входные шины 23-25. В описании приведена структурная схема счетчика 10 результата и временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Введение трех элементов ИЛИ, .триггера, одновибратора и элемента задержки обеспечило возможность деления кодов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. О ts (Я ю to 05 СО со со Фиг.1