Устройство для измерения экстремумов временных интервалов Советский патент 1987 года по МПК H03K5/153 

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения экстремальных значений временных интервалов в цифровых измерительных приборах и системах.

Цепью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения абсолютных экстремальных значений временных интервалов,

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом блока 2 синхронизации, первый вькод которого подключен к первому входу счетчика 3 5 выходы которого подключены к первым входам первого блока 4 сравнения и первого регистра 5, выходы котороI го соединены с вторыми входами первого блока 4 сравнения и с входами первого блока 6 индикации, второй регистр 7, второй блок 8 сравнения, втброй блок 9 индикации, первый 10 и второй 11 элементы ЮШ, первый 12, второй 13 и третий 14 элементы И, триггер 15 и блок 16 запуска. Второй выход блока 2 синхронизации подключен к первому входу блока 16 запуска и первым входам первого 12 и второго 13 элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к выходам блоков 4 и 8 сравнения, а

. выходы соединены с первыми входами элементов ИЛИ 10 и 11 соответственно, вторые входы которых соединены меладу собой и первым выходом блока 16 запуска, а выходы - с вторыми входами соответственно первого 5 и второго 7 регистров. Выходы счетчика 3 подключены к первым входам второго блока 8 сравнения и второго регистра 7, выходы которого соединены с вторыми входами блока 8 сравнения и с входами блока 9 индикации. Второй вход счетчика 3 подключен к выходу третьего элемента И 14, первый вход которого соединен с выходом генератора 1, а второй вход - с первым выходом триггера 15, второй выход которого подключен к второму входу блока 2 синхронизации, а первый вход - к третьему выходу блока 2, третий вход которого соединен с вторым выходом блока 16 запуска, тр

5

тий вьЕход которого подключен к третьему входу счетчика 3, а второй вход соединен с вторым входом триггера 15 и входом устройства.

Блок 2 синхронизации содержит первый 17 и второй 18 триггеры, элемент ИЛИ 19v, элементы 20 и 21 задержки .

Блок 16 запуска содержит триггеры 22 и 23, элемент И 24, инвертор 25 и кнопку 26 Сброс.

Первьш 6 и второй 9 блоки индикации представляют собой набор свето- диодов, отображающих двоичную информацию, содержащуюся соответственно в первом и втором регистрах 5 и 7.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения : о - измеряемая последовательность импульсов, S- импульс с 0 выхода кнопки 26 Сброс, 6 выход генератора 1 тактовых импульсов, 2-выход триггера 24, - выход триггера 23, е- выход триггера 15, э«:- выход элемента И 14, 5--второй выход блока 2 синхронизации, и- первьй выход блока 2 синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии после нажатия на кнопку 26 Сброс триггеры 23 и 22 блока 16 устанавливаются в единичное состояние. Уровень логичес- . кой единицы с первого .ыхода триггера 23 поступает на третий вход счет- 5 чика 3 и тем самым запрещает eroi работу. С второго (инверсного) выхода уровень логического нуля через элемент ИЛИ 19 поступает на первый вход триггера 15, устанавливая его в единичное-состояние, и на второй вход триггера 18, устанавливая его выход в единичное состояние.

5

0

0

Единичный уровень сигнала с пер- вого выхода триггера 15 поступает на элемент И 14 и разрешает прохождение импульсов, имеющих форму меандра, с генератора 1 через элемент И 14 на второй вход счетчика 3 (фиг, 2 лс), который однако не переключается, поскольку удерживается в нулевом состоянии единичным уровнем сигнала на своем третьем входе. На первом входе счетчика 3 в это время установлен уровень логической единицы (фиг. 2 и). Единичный уровень сигнала с выхода триггера 22 (фиг. 2 g) удерживает элемент И 24 в открытом состоянии.

31

После поступления первого положительного фронта импульса измеряемого периода на вход устройства (фиг. 2 о) триггер 23 переключается в нулевое состояние (фиг. 2 г). При этом нулевой уровень сигнала, поступающий на третий вход счетчика 3, разрешает его работу, и он начинает отсчет измеряемого периода с нуля. Счетчик 3 переключается по каждому положительному фронту импульсов генератора 1, поступающих через элемент И 14 (фиг. 2 эк.) .

В этот же момент снимается нулевой уровень сигнала с первого входа триггера 15, разрешая его переключение в нулевое состояние. Однако по первому импульсу измеряемого периода триггер 15 успевает переключиться в нулевое состояние, поскольку снятие блокировки с первого входа триггера 15 проис содит с некоторым опозданием вследствие естественной задержки распространения сигнала на время срабатывания триггера 23 и элемента ИЛИ 19 по сравнению с переключающим воздействием.положительного фронта входного сигнала на втором входе триггера 15. 1

Так как по первому импульсу измеряемого периода триггер 15 не переключается, то блок 2 не запускается и импульсы сброса и строба на первом и втором выходах блока 2 не выраба- тьшаются.

После поступления второго положительного фронта импульса измеряемого периода триггера 15 переключается в нулевое состояние (фиг. 2 е) и тем самым запрещает прохождение очередного импульса, с генератора 1 через элемент И 14 (фиг. 2 ж.) на счетный вход счетчика 3.

Триггер 17 нулевым уровнем сигна- ла с выхода генератора 1 удерживается в нулевом состоянии и разблокируется на время действия положительного импульса меандра. Положительный импульс меандра, задержанный первым элементом 20 задержки на время, .необходимое на переход триггера 17 блока 2 ,в разблокированное состояние проходит на стробирующий вход триггера 17, на информационньм вход ко- торого поступает единичный уровень сигнала с триггера 15, триггер 17 переключается в состояние логической г диницы. В состояние логического

18

нуля он переключится после окончани положительного импульса генератора 1 на своем третьем входе.

Таким образом, на втором выходе блока 2 формируется импульс строба, который через разблокированный элемент И 24 и элементы ИШ 10 и 11 поступают на регистры 5 и 7 соответственно. При этом содержимое счетчика 3 переписывается в регистрь 5 и 7 независимо ст состояния выходов блоков 4 и 8 сравнения.

После окончания импульса строба (фиг. 2 р триггер 18 блока 2 переключается в состояние лоптческого нуля, который через элемент 21 задержки и элемент ИЛИ 19 поступает на второй вход триггера 18, устанавливая его в единичное состояние. Таким образом, на первом и третьем выходах блока 2 формируется узкий отрицательный импульс (фиг. 2 и ) , длительность которого определяется вторым элементом задержки 21 и должна быть достаточной для установки триггера 15 в состояние логической единицы и для установки в исходное состояние счетчика 3.

Исходным состоянием счетчика 3 считается установка всех его разрядов в. нулевое состояние, кроме самого младшего, устанавливаемого в единицу .

Посл.е установки триггера 15 в единичное состояние каждый очередной импульс генератора 1 проходит через элемент И 14 на счетчик 3, каждый раз увеличивая его содержимое на единицу. Таким образом, начинается отсчет следующего временного интервала.

По окончании первого импульса строба первый триггер 22 блока 16 устанавливается в нулевое состояние и в дальнейшем запрещает прохождение следующих импульсов стробы через элемент И 24. Импульсы строба на входы регистров 5 и 7 в дальнейшем могут пройти только через элементы И 12 и 13, при этом будут учитываться состояния выходов блоков 4 и 8 сравнения.

При поступлении следующего положительного фронта импульса измеряемого периода первый выход триггера 15 устанавливается в нулевое состояние, запрещая прохождение очередно- го импульса генератора 1 на вход счетчика 3. Единичный уровень

5128

сигнала с, второго выхода триггера 15 поступает на второй вход блока 2, который начинает выработку импульса строба на своем втором выходе и импульса сброса на своем первом выходе

Импульс строба поступает на первые входы элементов И 12 и 13, куда также поступают сигналы с выходов блоков 4 и 8 сравнения. Блок 4 сравнения работает таким образом, что, если двоичное число в счетчике 3 менше двоичного числа в первом регистре 5, то на выходе блока 4 сравнения устанавливается уровень логической единицы, в противном случае на выходе блока 4 будет уровень логического нуля. Блок 8 сравнения построен таким образом, что, если число в счетчике 3 больше числа, записанного во второй регистр 7, то на его выходе устанавливается уровень логической единицы, в противном случае на выходе блока 8 будет уровень логического нуля.

Таким образом, происходит сравне ние текущего измеряемого периода со значением величин ранее измеренных периодов, записанных в регистрах 5 и 7.

В случае, если текущий измеряемый период является минимальным или максимальным из измеренных ранее, импульс строба проходит через первый 12 или второй 13 элементы И и поступает на стробирующий вход первого 5 или второго 7 регистра. При этом производится перезапись величины текущего измеряемого периода в соответствующий регистр.

После этого блок 2 формирует на своих первом и третьем выходах импульс сброса, который устанавливает триггер 15 в состояние логической единицы на его первом выходе и счетчик 3 в исходное состояние, сбрасьг- вая все разряды в нуль, кроме младшего разряда, который устанавливается в единицу.

В дальнейшем процесс измерения текущих временных интервалов повторяется, причем в каждом цикле измерения значение текущего временного интервала сравнивается с экстремумами , хранящимися в регистрах 5 и 7. Если текущий измеряемьй период меньше минимального или больше максималного, то значение текущего периода переписывается в один из регистров

-

2

.

ьь20

25

318

соответствующего экстремум.:. В пр{ )- тивном случае содержимое регистров не меняется.

При установке счетчика 3 в исход нее состояние в младший разряд записывается единица для сохранения точности измерения, поскольку на выработку управляющих импульсов блоком 2 тратится один такт работы генератоtO pa 1. Так как при этом один импульс из импульсной последовательности исключается (фиг. 2 лс), то это учитывается при установке счетчика 3 в исходное состояние добавлением

5 единицы в младший разряд.

Таким образом, введение в устройство второго регистра 7, второго блока 8 сравнения, второго блока 9 индикации, элементов ИЛИ 10 и 11, элементов И 12-14, триггера 15, блока 16 запуска дает возможность измерять абсолютные экстремальные значения временных интервалов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения экстремумов временных инервалов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом блока синхронизации, первый выход которого подключен к первому входу счетчика, выходы которого подключены к первым входам первого блока сравнения и первого регистра, выходы которого соединены со вторыми

входами первого блока сравнения и

f

со входами первого блока индикации,

40 отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в. него введены вт.орой регистр, второй блок сравнения, второй блок индикации, первый и второй

4 элементы ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, триггер и блок запуска, причем второй выход блока синхронизации подключен к первому входу блока запуска, к первым входам

CQ первого и второго элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к выходам первого и второго блоков сравнения, а выходы соединены с первыми входами первого и

55 -второго элементов ИЛИ соответственно, вторые входы которых соединены между собой и первым выходом блока запуска, а выходы - со вторыми входами соответственно первого и второго

30

35

5

10

71282318

регистров, выходы счетчика подключены к первым входам второго блока сравнения и второго регистра, выходы которого соединены со вторыми входами второго блока сравнения и со входами второго блока индикации, второй вход счетчика подключен к выходу третьего элемента И, первый вход jco- торого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход - с первым выходом триггера, второй выход которого подключен ко второму входу блока синхронизации, а первый вход - к третьему выходу блока синхронизации, третий вход которого соединен со вторым выходом блока запуска, третий выход которого подключен к третьему входу счетчика, а второй вход соединен со вторым входом триггера и входом устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок синхронизации содержит первьй и второй

)5

20

входу первого элемента задержки и первому.входу блока синхронизации первый выход - ко второму выходу блока синхронизации, второй выход к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с в ходом элемента ИЛИ и с третьим выходом блока синхронизации, а выход через второй элемент задержки подк чен к первому выходу блока синхрон зации и первому входу элемента ИЛИ второй вход которого соединен с третьим входом блока синхронизации 3. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что блок запуска содержит первый и второй три геры, элемент И, инвертор и кнопку Сброс, причем выход элемента И подключен к первому выходу блока з пуска, первый вход - к первому вх ду блока запуска и входу инвертора второй вход - к выходу первого три гера, первый вход которого соедине с выходом инвертора, а второй вход

триггеры, элемент ИЛИ, первьй и вто- 25 с кнопкой Сброс и первым входом

рой элементы задержки, причем первый вход первого триггера подключен ко второму входу блока синхронизации, второй вход - к выходу первого элемента задержки, третий вход - ко

0

5

0

входу первого элемента задержки и первому.входу блока синхронизации, первый выход - ко второму выходу блока синхронизации, второй выход - к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и с третьим выходом блока синхронизации, а выход через второй элемент задержки подключен к первому выходу блока синхронизации и первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим входом блока синхронизации. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок запуска содержит первый и второй триггеры, элемент И, инвертор и кнопку Сброс, причем выход элемента И подключен к первому выходу блока запуска, первый вход - к первому входу блока запуска и входу инвертора, второй вход - к выходу первого триггера, первый вход которого соединен с выходом инвертора, а второй вход второго триггера, второй вход которого подключен ко второму входу блока запуска, а первый и второй выходы - соответственно к третьему и

30 второму выходам блока запуска. I

редактор В.Данко

Составитель М.Леонова Техред Л.Олейник

Заказ 7285/57

Тираж 899Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьп ий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

(риг. 2

Корректор А.Тяско

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных приборах и системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 синхронизации, счетчик 3, блок 4 сравнения, регистр 5 и блок 9 индикации. В устройство введен блок 16 запуска, включающий триггеры 22 и 23, элемент И 24, инвертор 25 и кнопку 26 Сброс. Блок 2 синхронизации содержит триггеры 17 и 18, элементы 20 и 21 задержки. Введены также регистр 7, блок 8 сравнения, элементы ИЛИ 10 и 11, элементы И 12-14 и триггер 15. Введенные элементы и образование новых функциональных связей дают возможность измерять абсолютные экстремальные значения временных интервалов. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л с to 00 00 00