Устройство для вычисления отношения временных интервалов Советский патент 1987 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к автомати-ке и вычислительн ой технике и молсет быть использовано как в качестве автономного устройства, так и в качестве устройства, используемого в информационно-измерительном комплексе для обработки сигналов., заданных во времяиютульсной форме в виде статистически неравномерно распределенных во времени последовательностей импульсов и кодами.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет сокращения времени -измерения целой части отношения.

На фиг, 1 показана блок-схема устройства для вычисления отношения временных интервалов; на фиг. 2 структурная схема счетчика результатов; на фиг. 3 8 - временные диаг раммы работы устройства.

Устройство содержит счетчик 1 результата j генератор 2 импульсов, с первого по шестой элементы И 3-8 с первого по четвертый счетчики 9-12, блок 13 сравнения кодов р элемент И1Ш-НЕ 4j с первого по пятый элементы ИЛИ 15-19, элемент НЕ 20, одно- вибратор 21, элемент 22 задержки, первый триггер 23s группу 24 элементов ИJ первый и второй информационные времяимпульсные входы 25 и 26 устройства, вход 27 задания времени измерения устройства, вход 28 запуска устройства, первый и второй информационные кодовые входы 29 и 30 устройства, первый и второй информационные частотно-импульсные входы 3 и 32 устройства, второй триггер 33, делитель 34 частотыj шестой элемент ИЛИ 35 и седьмой элемент И 36, Устройство содерж1гг также шину Сброс объединяющую входы установки нуля (R) счетчиков 1 5,9-12, делителя 34 и триггеров 23 и 33,

Вариант счетчика результата содержит счетчик 37 целой части результата и группу 38 декад дробной части результата; счетный вход счетчика 37 и счетные ВхЧоды декад группы 38 являются входами счетчика 1 результата, объединенЕ1ые ззходь; установки нуля (R) декад группы 38 и счетчика 37 являются входом (R) установки нуля счетчика 1 результата,

На фиг, 3 и 4 приняты следующие обозначения временных диаграмм: а- сигнал Т на входе 26 устройства, б-сигнал Т на входе 25 устройства.

O

5

0

5

0

5

в-сигнал на входе 27 устройства, д-сигнал на выходе элемента ИЛИ 15, е-сигнал на выходе элемента ИЛИ 17, ж-сигнал на выходе блока сравнения кодов, 3-сигнал на выходе одно- вибратора 2, и-сигнал на выходе триггера 23, к-сигнал на выходе элемента ИЗ.

На фиг. 5 и 6 приняты следующие обозначения временных диаграмм: , а-сигнал на входе 31 устройства, б-сигнал на входе 32 устройства, в-сигнал на входе 27 устройства, эпюры сигналов д,е,ж,з,и,к снимаются с тех же элементов, что и на фиг. 3 и 4, л-сигнал на выходе триггера 33,

На фиг, 7 приняты следуюпр е обозначения временных диаграмм: а-сигнал на входе 32, б-сигнал на входе 26, эпюры сигналов В5Д,е,ж, снимаются с тех же элементов, что и на фиг, 3 и 4, л-сигнал на выходе триггера 33,

На фиг, 8 приняты следующие обозначения: а-сигнал на входе 25, б-сигнал на входе 3, сигналы в,д,е, ж,з,и,к снимаются с тех же элементов ,, что и на фиг. 3 5, л-снгнал на выходе триггера 33,

Устройство работает в нескольких режимах. Оно осуществляет деление временных интервалов Т и Т , приходящих соответственно на входы 26 и 25 устройства, деление чисел импульсов F, и Fg, статически неравномерно распределенных во времени, при- ходяшлх.на входы 31 и 32 :устройства

деление ко0

изм

за время измерения Т дов, находящихся на входах 29 и 30 устройства, деление временного интервала Т на число F импульсов неравномерной последовательности и деление числа У на интервал Т. ,

Измерение отношения временных интервалов Т и Т, (случай Т Т )., В начале каждого измерения во всех режимах работы счетчики 1,9 - 12,

50 делитель 34 и триггера 23 и 33 находятся в сброшенном состоянии (потенциалом на шине Сброс устройства) , При этом счетчик 11, выполненный со встроенным дешифратором дво55 ичного кода в позиционный, подключает через первый элемент И группы 24 выход Равно блока 3,сравнения кодов к счетчику 37 целой части результата (фиг. I и 2).

Временной интервал Т приходит н вход 26 устройства, а временной интервал 1 на вход 25 устройства.

Элементы И 4, И 5 открываются и импульсы с генератора 2 начинают поступать на входы счетчиков 9 и 10, содержимое которых линейно возрастает. На выходе Равно блока 13 сравнения кодов находится нулевой потенциал, поскольку вход Равно блока 13 сравнения кодов заблокирован логическим нулем с выхода элемента ИЛИ-НЕ 14 (фиг. 3 ж). В момент окончания интервала Т, блок сравнения кодов разблокируется и на выходе Равно появляется потенциал 1, который через элемент ИЛИ 16 сбрасывает счетчик 9 в О, при этом равенство кодов на входах блоков сравнения кодов, нарушается и на выходе Равно опять устанавливается нулевой потенциал. Сформированный таким образом импульс записывается в счетчике. 37 целой части результата (фиг. Зж), это означает, что в интервал Т уложился один интервал Т. Содержимое счетчика 9 продолжает линейно возрастать до тех пор, пока код в нем не сравнится с кодом N(T,)T,FO (FO - частота генератора 2), хранимым в счетчике 10, в этот момент на выходе Равно блока 13 появляется потенциал 1, который установит счетчик 9 в О.

В этот момент равенство кодов на входах блока 13 нарушается и на вы ходе Равно появляется нулевой потенциал. Сформированный таким образом импульс поступает в счетчик 37 целой части результата. Это означает, что в интервал Т еще раз уложился интервал Т и т.д. В момент окончания интервала Т, на выходе элемента 18 возникает перепад потенциала 1-«-0 и одновибратор 21 формирует импульс, который переводи устройство к вычислению дробной части отношения (фиг. 3,з). Этот импульс .переводит счетчик 11 в следующее состояние и выход Равно блока 13 оказывается подключенньм к входу декады .десятых долей результата группы 24, происходит запись в счетчик 12 кода, оставшегося по.с- ле предьщущего измерения в счетчике 9, и наконец с некоторой задержкой, задаваемой элементом задержки 22, происходит сброс счетчика 9 и установка триггера 23 в состояние 1.

В момент установки триггера 23 в 1 открывается элемент И 3, импульсы с генератора 2 через делитель 34 (с коэффициентом деления 10) и эле- с мент ИЛИ 35 поступают на вход счетчика 12. Содержимое счетчика 9 начинает линейно нарастать и в момент совпадения его кода с кодом N (Т) на выходе блока сравнения кодов форO мируется импульс, который записывается в декаду десятых долей результата. Процесс измерения десятой доли результата продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 12, выпол5 ненного вычитающим, не станет равным О. В этот момент на его выходе Переполнение возникает перепад . Одновибратор 21 формирует импульс, который переводит устройст0 во в следующий цикл измерения, т.е. измерения сотых долей результата. Этот импульс производит запись кода остатка в счетчик 12, счетчик 11 подключает соответствующий элемент

5 И группы 24 к выходу Равно блока 13 сравнения кодов и импульсы с выхода Равно блока сравнения кодов начинают поступать на вход декады сотых долей счетчика 1 и с задерж0 кой на вход обнуления счетчика 9. Изменение продолжается до тех пор, пока потенциал с выхода старшего разряда счетчика 11 не сбросит триггер 23 (через элемент ИЛИ 19) в О,

в этот момент измерение заканчивается и в счетчике результата оказывается результат измерения. Если в процессе измерения в счетчик 12 запишутся нули, т.е. предьщ5пцие изме0 рения произошли без остатка, то на .

выходе Переполнение счетчика 12

будет О,, элемент НЕ 20 откроет

элемент И 8 и задержанный импульс

. сбросит триггер 23 в О.

5 Рассмотрим случай измерения от- ношения временных интервалов, когда Т Т (фи.г. 4а,б).

На входах 26 и 25 проходят временные интервалы Т и 1 , элементы

0 И 4, И 5 открываются и импульсы с генератора начинают поступать на входы счетчиков 9 и 10 (фиг. 4д,е). Содержимое счетчиков 9 и 10 линейно возрастает, на выходе Равно

5 блока сравнения находится нулевой потенциал, так как вход Равно заблокирован нулевым потенциалом с выхода элемента РШИ-НЕ 14 (фиг. 4,ж), В момент окончания Т блок сравнеНИЛ разблокируется, а на выходе элемента ИЛИ 18 возникает перепад 1 , одновибратор 21 формирует импульс. Этот импульс заносит код N(T), в счетчик 12, переводит счетчик 11 в следующее состояние, подключая тем самым выход Равно блока сравнения к входу декады десятой доли- результата-Группы 38, и с некоторой задержкой, задаваемой элементом задержки 22, сбрасывает счетчик 9 и устанавливает триггер 23 в 1 (фиг. 4и), Элемент И 3 открывается и импульсы с генератора 2 начинают поступать на вход счетчика 12 через делитель 34 (с коэффициентом деления 10) и на вход счетчика 9 через элемент ИЛИ 17 (фиг, 4е,ж).

Содержимое счетчика 9 линейно возрастает и в момент совпадения его кода с кодом N(T.), хранимым в счетчике 10, сбрасывается. На выходе блока сравнения кодов формируется при этом импульс, которьй реги- стрируется в декаде десятых долей результата счетчика 1. Счетчик 9 продолжает заполняться и в момент следующего совпадения его кода с кодом N(T,) сбрасывается. На выходе блока сравнения кодов формируется импульс, которьш также регистрируется в счетчике 1 результата. Вычисление продолжается до тех пор, пока содержимое.счетчика 12 не стает равным нулю, в ЭТОТ момент происходит перезапись кода остатка в счетчик 12 и устройство переходит к вычислению сотых долей результата и т.д.

Измерение отношения чисел статис- тически неравномерно распределенных во времени последовательностей имульсов (фиг, 5-6),

Исходное состояние устройства этом режиме не отличается от других режимов. Счетчики 1,9 - 12, деитель 34, триггера 23 и 33 находятся в сброшенном состоянии,

На входы 31 и 32 поступают послеовательности F и F импульсов. Измерение начинается в момент прихода мпульса Тj, на вход 27, блок сравнения кодов блокируется нулевым потенциалом с выхода элемента Ш1И-НЕ 14, а элементы И 7, И 6 открываются импульсы F J F неравномерных последовательностей начинают поступать а счетчики 10 и 9 (фиг. За,б), В омент окончания иптервапа Тиэм в

счетчиках оказывается код N(Fj) и N(F) чисел импульсов, прищедших за , время измерения, а на выходе элемента ИЛИ 18 формируется перепад потенциала 1 О . Одновибратор 2 формирует импульс, который записывает код N(Fj) в счетчике 12, устанавливает триггер 23 в состояние 1 и в зависимости от состояния выхода

Больше блока сравнения производит либо установку триггера 33 в 1 (в этом случае счетчик I1 не переключается в следующее состояние), либо триггер 33 остается в О и измерение происходит аналогично описанному.

Предположим N(Fj) N(F.2) мо- мент окончания интервала Т, стро- бирующий вход блока 13 сравнения разблокируется и на его выходе Больше появляется потенциал 1, импульс с выхода одновибратора 21 устанавливает триггер 33 в , Потенциалом 1 с выхода триггера 33 элемент

И 36 открывается, делитель 34 и счетчик 11 принудительно держится в О (по входу RI), частота с генератора 2 поступает на вход счетчика 12 через элемент И 36 (без деления на 10),

а счетчик 11 не переключается и выход Равно блока 13 сравнения кодов остается подключенным к входу счетчика 37 целой части результата. Импульсы с выхода блока сравнения по- ступшот на вход счетчика 37 целой части результата до тех пор, пока содержимое счетчика 12 не станет равно i В этот момент триггер ЗЗ сбросится по входу R, (см. фиг. 5л),

импульс с выхода одновибратора 21 запишет код остатка из счетчика 8 в счетчик 12, переведет счетчик 11 в следующее состояние (измерение десятых долей результата), Потенциал

низкого уровня с выхода триггера 33. держит теперь элемент И 36 закрытым, делитель 34 открытым и импульсы с генератора 2 (деление на 10) поступают на вход счетчика 12. Измерение

продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 12 не станет равным О, в этот момент устройство перейдет к следующему диапазону измерения (сотых долей результата) и

т,д. Дальнейшие измерения происходят аналогично описанным.

Во время работы устройства триггер 33 может устанавливаться в 1 при измерении целой, части отношения

(т,е, в ситуации, когда код в счет- .чине 9 оказывается больше кода в счетчике 10), а при измерении дробной части отношения триггер 33 находится в О (фиг. 5л).

Предположим N(F,) NCFj). В момент окончания интервала Т. блок 13 Сравнения разблокируется, но на его выходе Больше останется потенциал О, импульс с выхода одновиб- ратора 21 произведет запись кода N(F,) в счетчик 12, установку триггера 23 в 1, переключение счетчика 11 на диапазон измерения десятых долей результата. Элемент И 3- открывается и импульсы с генератора 2 начинают поступать через элемент ИЛИ 17 на вход счетчика 9 и через делитель 34 на вход счетчика 12. Дальнейшая работа устройства не отличается от описанной.

Измерение отношения кодов.

Исходное состояние не отличается от описанного в других режимах, на входах 29 и 30 устройства находятся коды, которые необходимо разделить. Вычисление начинается в момент прихода импульса Пуск на вход 28 устройства. Этот импульс производит запись кодов, находящихся На входах 29 и 30 устройства, в счетчики 9 и 10. На выходе элемента ИЛИ 18 возникает перепад потенциала 1 О и одновибратор 21 производит запись информации из счетчика 9 в счетчик 12, установку триггера 23 в состояние 1 и сброс счетчика 9. При этом различают два случая.

Код в счетчике 9 больше кода в счетчике 10. В этом случае происходит установка триггера 33 в 1, счетчик 11 не переключается и выход Равно блока 13 сравнения подключается к счетчику 37 целой части результата, делитель 34 заблокирован, элемент И 36 открыт и на вход счетчика 12 поступает частота с генератора без деления на 10. Дальнейшая работа устройства не отличается от описанной, вначале измеряется целая часть отношения, затем десятые доли результата и т.д,

Во втором случае, когда код делителя больше кода делимого, триггер 33 остается в состоянии О и вычисления происходят аналогично случаю вычисления дробной частнГ описанного отношения.

Измерение отношения числа 7 импульсов неравномерной последовательности к временному интервалу TY (фиг, 7),

В этом режиме на вход 32 приходят импульсы неравномерной последовательности, на вход 26 - интервал Т , на вход 27 - временной интервал Т„...

И J М

В момент окончания интервала Ту,,

в счетчике 9 оказывается код N(F), в счетчике 10 - код N(T,). Импульс с выхода одновибратора 21 производит запись кода N(F2) в счетчик 12, установку триггера 23 в 1 и с некото.рой задержкой сброс счетчика 9. Установка триггера 33 в 1 зависит, как и в предыдущем случае, от состояния выхода Больше блока 13 сравнения кодов, Если код делимого больше

кода делителя, то триггер 33 устанавливается в 1, счетчик 11 не переключается на следующий диапазон, элемент И 36 открывается и счетчик 12 заполняется импульсами с генератора 2, поэтому при этом не происходит умножение делимого на десять. Если код делимого меньше кода делителя, то триггер 33 остается в О, счетчик 11 переключает устройство

на вычисление десятых долей результата, на вход счетчика 12 поступает частота генератора 2, деленная на десять. Дальнейшая работа происходит аналогично описанной,

Работа устройства в режиме деления временного интервала Т на число импульсов последовательности Fj также выполняется аналогично описанной (фиг. 8а,б).

Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет сравнения кодов и соответствующего переключения триг гера 33 обеспечивается сокращение времени вычисления целой части отношения, так как в этом случае заполнение счетчика 12 осуществляется импульсами с выхода генератора 2 непосредственно (без дополнительного деления на 10), что повьш1ает быстродействие устройства при сохранении точности вычислений.

55

Формула изобретения

Устройство для вычисления отноше- ния временных интервалов, содержащее генератор импульсов, соединенный выходом с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вто9 . рые вхо.цы которых подключены соответственно к выходу первого триггера, первому и второму информационны времяимпульсным входам устройства, элемент ЮШ-НЕ, соединенный первым входам с вторым информационным времяимпульсным входом устройства, вторым входом - с входом задания времени измерения устройства и первыми входами четвертого и пятого элементов И а третьим входом - с входом запуска устройства и входами управления установкой кода первого и второго счетчиков, установочные входы которых подключены соответственно к первому и второму информационным кодовым входам устройства, первый элемент ИЛИ, соединенный входами с выходами третьего и пятого элементов И, а выходом - с счетным входом второго счетчика, подключенного кодовым выходом к первому информационному входу блока сравнения кодов, соединенного вторым информационным входом с кодовым выводом первого счетчика, стробирующим входом - с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а выходом Равно .с первым входом второго .элемента ИЛИ и пepвы м входами элементов И группы, подключенных вторыми входами к выходам третьего-счетчика, а выходами - к входам счетчика результата, при этом второй элемент ИЛИ соединен вторым входом с выходом элемента задержки, счетным входом первого триггера и первым входом шестого элемента Ир а выходом - с входом обнуления первого счетчика, подключенного кодовым выходом к установочному входу четвертого счетчика 5 а счетным входом к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого 8 второго и четвертого элементов И, причем вторые входы чет910

вертого и пятого элементов И подключены к первому и второму инфоома- ционным частотно-импульсным входам устройства, а выход переполнения четвертого счетчика соединен с входом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента ИЛИ, подключенного остальными входами к первому и второму информационным времяимпульсным

входам ycтpoйcтвaj входу задания времени измерения и входу запуска устройства, а выходом - к входу одно- вибратора, выход которого подключен к входу управления установкой кода

четвертого счетчика, входу элемента задержки.и счетному входу третьего счетчика, выход старшего разряда которого соеданен с первым входом пятого элемента ИЛИ, подключенного

выходом к входу обнуления первого триггера, а вторым входом - к выходу шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ,., отличающееся тем,

что, с целью повышения быстродействия за счет сокращения времени измерения елой части отношения, в него дополнительно введены второй триггер, делитель частоты, седьмой элемент И и шестой

элемент ИЛИ, подключенный входами к выходу делителя частоты и выходу седьмого элемента И, а выходом - к счетному входу четвертого счетчика, выход переполнения которого соединей с входом обнуления второго триггера, подключенного информационным входом к выходу Больше блока сравнения кодов 5 синхронизирующим входом - к выходу одновибратора, а вы

ходом - к входам обнуления делителя частоты и третьего счетчика и первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и счетным входом

делителя частоты.

фи&2

(рие.З

фиг. 5

r ™ шфшииниш нш snim

.

„..

......,...„...1ШМ

.„„::rzL..

(pfjff.§

Составнтель С. Казинов Редактор Н, Г орват Техред в. ладарКорректор А. Зимокосов

Заказ 2425/45Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам л-13обретеннй и открытий n3035j Москва, Ж-35, Ра шская наб. , д. 4/5

Про азводственно-полиграфическое предприятие, . г, Ужгород, ул. Проектная, 4

:L.

-Sto-f

if

t

iMM

„..ЛШ 1ШШ1„.

f f

--SSfc.

-/

Изобретение относится к автома - тике и вычислительной технике, Цель изобретения - повьппение быстродействия за счет сокращения времени измерения целой части отношения временных интервалов. Устройство содержит счетчик 1 результата, генератор 2 импульсов, семь элементов И 3-8, 36, четыре счетчика 9-12, блок сравнения кодов 13р элемент ИЛИ-НЕ 14, шесть элементов ИЛИ 15-19, 35, элемент НЕ 20, одновибратор 21, элемент 22 задержки, два триггера 23 и 33, группу 24 элементов И и делитель .34 частоты. В процессе работы происходит сравнение кодов делимого и делителя на блоке 13 и соответствующее подключение триггером 33 счетного входа счетчика 12 к выходу генератора 2 непосредственно или через делитель, что позволяет сократить время измерения целой части отношения при сохранении точности вычислений. 8 ил.