Устройство для отсчета времени Советский патент 1988 года по МПК G04C3/00 

оо со

tMiiie oi-HciriircH к технике ,1тгчет,ч it Kvrieri pjif -ieiiH с иомшчг.Н) T;it, KTpi4ijibix устройств и , иг11пльг опл11о в та| 1мерлх, хроии ьчто- р.чх, к(5мпиднм;-с Ллоклу., :1лект 1онн1-1х ч.лспх и т.п.

Цель и:и15ре7еиия - пош-пчеиие иости mсчета времени путем аптомл- Т :--;еской iui;i4oii коррекции темпл от- счетл при приняаке поклзаций устрой- CTH.-i к сщ-иллам точпш о рремешк

Ил ffiir.l приве деиа Функциональная с:хемл ycTpoi iCTnaj на Лиг,2 - нремен- }11. л2 диаграммы формиронлния тактопьгх пакетов; па Лиг. - временные диа- 1-1мммьг, иллк стрируи1цие вмг1С1Лнение кпррекпии темна отсчета нри опережа- мчем ходе устро1(ства; на фит , 4 - то же, нри отстаклчем ходе; на фиг, 5 - и:-1мепения 1:остояния триггеров в яа- niU uMOCTii от гк ложения поступамщих ;1 нульсов точного времени.

Ус .тройство содержит шину 1 синхро- низании, триггер 2, генератор , пину 4 начальной установки, первый 5, BTOpoii 6, третий 7 и четвертый 8 элементы И, нерный 9 и второй 10 элемент -1 Я 1И, инвертор 11, второй 12 и ретий 1J триггеры, делитель 14 частты, счетчик 1 .S времени, нятый 16 и |1|естой 17 элементы И, элементы ИЛИ- 18, г апоминаюшее устройство (ЗУ) 19, счетчик 20 задержки и коммутатор 21 мдержки, со стоящий из триггера 22, инвертора 23 и седьмого 24 и BocjiMoro 25 элементов И,

OieTHtif t вход делителя 14 частоты соединен с первым выходом коммутатор 21 задержки, второй выход которого подключен к счетному входу счетчика 20 задержки. Выход генератора 3 .со- eдинef с первыми входами элементов И 5 и 6, а выход элемента И 5 подключен к первому входу коммутатора 21 задержки, второй вход которого под- кл 1чен к выходу элемента ШШ-ИЕ 1й, 1 1ина 1 синхронизации соединена с входом установки в единицу Т1)иггера 2, прямо выход которого подключен к первому входу элемента Ш1И 9, входу установки в единицу триггера 12 и второму входу элемента И 6, соединенного выходом с первыми входами элементов И 7 и 8. 111ина 4 начальной установки соедине)а с вторым входом эле.мента Ш1И 9, входом сброса счетчика 15 времени и входом строба записи 3лпоминаю1чего устройства 19, вычита

79771

Ю1ЦИЙ

10

20

и суммируьлции входы которого подключены соответственно к выходам г)леме)тов И 16 и 17,

Вьсчод элемента И 8 соединен с первыми входами э:.емента И 16 и элемента Il lll 10, выход которого соединен с суммир Ю1цим входом счетчика 15 времени, л второй вход подключен к выходу счетчика 20 задержки и первому входу элемента Ш1И-НЕ 18, Выход элемента II 7 соединен с первым входом элемента И )7 и вычитающим входом счетчика 15 времени, нулевой выход которого подключен к входу сброса триггера 2|Соединенного своим инверсным выходом с вторым входом элемента И 5, Стлриий разряд счетчика 15 времени соединен с вторым входом элемента И 8, счетными входами триггеров 12 и 13 и через инвертор 1I с вторым входом элемента И 7,

Вторые входы элементов И 16 и 17 подключены к выходу триггера 13, 25 подключенного входом I) к выходу триггера 12, вход ) которого подключен к общей устройства. Выход элемента ИПИ 9 соединен с третьим входом коммутатора 21 задержки и входом 30 сГфоса делителя 14 частоты, выход переполнения которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-И 18 и вход-;, строба записи счетчика 20 задержки, подключенного cBoj.fMH входами данных поразрядно к выходам запоминающего устройства 19,

Устройство рсЧботает следующим образом.

При включении устройства на рщну 4 начальной установки подается оди- ночньй импульс (извне или от встроенного формирователя), который устанавливает в нулевое состояние счетчик 15 времени, а также (через элемент ИЛИ 9) делитель 14 и тригтер 22. Этот же импульс, поступив на вход строба записи --iy 19, обеспечивает запись в него числя М, двоичньй эквивалент которого постоянно подключен к информационным входам записи ЗУ 19, Счетчик 15 времени, установленный в нулевое состояние, формирует на своем нулевом выходе импульс, поступающий на К-вход триггера 2; последний также переключается в пулевое состояние. Генератор 3 формирует непрерывную последовательность опорных импульсов с частотой следования f , Опорные им- пульсы через элементы И 5 и 24 посту4Г)

45

50

Ь5

n Е + М

10

15

20

пают на счетный вход делителя 1А частоты, который ведет их счет от нуля, и до заполнения, когда на его выходе формируется импульс переполнения.

Импульс переполнения поступает на вход С строба записи счетчика 20 задержки, благодаря чему в него поразрядно переписывается число, хранящееся в ЗУ 19. Импульс переполнения с выхода делителя 14 частоты также инвертируется элементом ИЛИ-НК 8 и поступает на счетный вход триггера 22. По заднему фронту импульса триггер 22 переключается в единичное состояние. Потенциал инверсного выхода триггера 22 запирает элемент И 24 и останавливает работу делителя 14 частоты. В свою очередь, потенциал прямого выхода триггера 22 разрешает прохождение опорных импульсов через инвертор 23 и элемент И 25 на счетный вход вычитания счетчика 20 задержки. В темпе следования опорных импульсов счетчик 20 задерж- 25 ки последовательно списывает число, записанное в него, до перехода в нулевое состояние, когда на его выходе формируется импульс. Этот импульс через элемент ШШ-НЕ 18 своим задним фронтом переводит триггер 22 в исходное нулевое состояние Поочередная работа делителя 14 частоты и счетчика 20 задержки далее циклически повторяется, причем в каждом цикле в счетчик 20 задержки заносится содержимое ЗУ 19, а число опорных импульсов, составляюпцгх каждый цикл (объем тактового пакета).

(1)

30

35

40

-Ь Fl;,

.где Е - емкость делителя частоты 14; MO - среднее значение числа, хранящегося я ЗУ 19;

т. - текущее отклонение числа, ., хранящегося в ЗУ 19, от среднего значения M. Импульс с выхода счетчика 20 задержки, формируемый в конце каждого тактового пакета, подается через элемент ИЛИ 10 на счетный вход суммирования счетчика 15 и используется как тактовый импульс при отсчете времени. При включении устройства, когда нет еще достоверной информации о текущей

50

(код коррекции), можно корректир(1- вать, объем тактового пакета и, тем самым, период следования тактовых импульсов (фиг.2).

Импульс точного времени, поступивший на 1 шну 1 синхронизацпн, пере ключает триггер 2 в едини чное состояние. Нулевой потенциал его инверсно го выхода прекращает прохожденяе опорных импульсов через элемент И 5, Единичный потенциал прямого выходя триггера 2 через элемент ИЛИ 9 устанавливает делитель 14 частоты и триггер 22 в нулевое состояние. Этот же потенциал разрешает прохождение опорных импульсов через элемент И 6. Дальнейший ход коррекции зависит от состояния счетчика 15 времени.

Если до прихода импульса точного времени отсчет времени велся с опережением, то к моменту приходя импульса счетчик 15 заполняется, переходит в нулевое состояние и насчитывает некоторое число тактовьк импульсов JN. Поскольку величина погрешности отсчета 4N намного меньше числа N тлктовях импульсов за период Т (а следовательно и емкости счетчика 15), то гглр- ший разряд счетчика 15 имеет нулевой потенциал, которой через инвертор li разрешает прохождение опорных импульсов (импульсов досчета) с выхода элемента И 6 через элемент И 7 на вход вьмитания счетчика 15, который нлч1/- нает ускоренный счет в обратном направлении - к нулевому состоянию

Если отсчет времени велся с отставанием, то к приходу импульса точного времени выход старшего разряда счетчика времени имеет единичный потенциал, который разрешает прохождение опорньк импульсов с выхода элемента И 6 (импульсов досчета) через элемент И 8 и элемент ИЛИ 10 на вход суммирования счетчика 15, который в этом случае начинает ускоренный досчет в прямом направлении до заполнения и перехода в нулевое состояние. При переходе в нулевое состояние счетчнк 15 меняет потенциал на выходе старшего разряда, что соответствует для последую1тих счетчиков времени недостающей единице переноса.

В обоих случах коррекция показачастоте fj, опорных импульсов, в ЗУ завершается переходом счетчика

в качестве кода коррекции заносится15 в нулевое состояние, формированием

среднее его значение MQ. Изменяя а его нулевом выходе импульса, кото- число М о - га;, хранящееся в ЗУ 19

рьш, поступая на R-вход триггера 2,

0

5

0

5

0

5

0

,

0

(код коррекции), можно корректир(1- вать, объем тактового пакета и, тем самым, период следования тактовых импульсов (фиг.2).

Импульс точного времени, поступивший на 1 шну 1 синхронизацпн, переключает триггер 2 в едини чное состояние. Нулевой потенциал его инверсного выхода прекращает прохожденяе опорных импульсов через элемент И 5, Единичный потенциал прямого выходя триггера 2 через элемент ИЛИ 9 устанавливает делитель 14 частоты и триггер 22 в нулевое состояние. Этот же потенциал разрешает прохождение опорных импульсов через элемент И 6. Дальнейший ход коррекции зависит от состояния счетчика 15 времени.

Если до прихода импульса точного времени отсчет времени велся с опережением, то к моменту приходя импульса счетчик 15 заполняется, переходит в нулевое состояние и насчитывает некоторое число тактовьк импульсов JN. Поскольку величина погрешности отсчета 4N намного меньше числа N тлктовях импульсов за период Т (а следовательно и емкости счетчика 15), то гглр- ший разряд счетчика 15 имеет нулевой потенциал, которой через инвертор li разрешает прохождение опорных импульсов (импульсов досчета) с выхода элемента И 6 через элемент И 7 на вход вьмитания счетчика 15, который нлч1/- нает ускоренный счет в обратном направлении - к нулевому состоянию

Если отсчет времени велся с отставанием, то к приходу импульса точного времени выход старшего разряда счетчика времени имеет единичный потенциал, который разрешает прохождение опорньк импульсов с выхода элемента И 6 (импульсов досчета) через элемент И 8 и элемент ИЛИ 10 на вход суммирования счетчика 15, который в этом случае начинает ускоренный досчет в прямом направлении до заполнения и перехода в нулевое состояние. При переходе в нулевое состояние счетчнк 15 меняет потенциал на выходе старшего разряда, что соответствует для последую1тих счетчиков времени недостающей единице переноса.

В обоих случах коррекция показаний завершается переходом счетчика

а его нулевом выходе импульса, кото

рьш, поступая на R-вход триггера 2,

устяня);1нвает триггер в исходное (ну- ;ieRoe ) состояние. Устройство нозоб- яопляет отсчет времени. С ущестпенно, что в обоих случаях коррекции покл- таний для перевода счетчика 15 в левое состояние требуется число импульсов досчета, равное отклонению ()актического (ттсчета числа тактовых импульсов за истекршй период N, от номинально1 о их числа К:

JTO обстоятелг стно используется для коррекции хода отсчета, -ia период Т между двумя пм11улг сами точного времени формиру ;тсч : о Т опорных импульсов. Если и и(:тeкIчe t периоде Т значение кода коррекции М + п не соответствовало теку1чему знач«:;пию частоты и, как результат, бьию сфор- мирова1 о К + л N тактовых 11мпульсов, то с учетом I 1 )

( + Г-1 о п j) (I-I + Г) ( 2 )

Оченидно, что для устранения погрешности необходимо установить код кор- рекнии М д -- -:tp , при котором выполняется раненстло

Г„Т - (К +

+

( онместное

- ;., )11 pei itnuie ( 2,1 и (3)

дает

+ m

- 1 М „ + п . ( I +

N.1 ,-й.

10

3797716

и для осу1цествления коррекции хода достаточно импульсы досчета, поступа- (ие при коррекции показаний на счетчик 15, одновременно подать на соот- ветствую1 Ц1е C4e i n-ie входы 19. В предлагаемом устройстве эти импульсы проходят через элемент И 16 или 17 (фиг.3 и 4 j.

Результаты коррекции хода удовлетворительны при условии, что norpei i- ность отсчета 51; получена за один интервал Т. В том случае, если предыдущие импульсы точного времени по тем или иным причинам не поступили, погрегшость отсчета накапливается; коррекция хода в этом случае может привести к резкой расстройке работы устройства. Длчя исключения влияния подобного накапливания погрегиности отсчета служат 1)-триггеры 12 и 13. Входы тактов этих триггеров подключены к выходу старшего разряда счетчика 15, на котором в середине интервала Т формируется положительный перепад напряжения.

При прохождении этого перепада триггер 12 всегда устанавливается в нулевое положение (так как его вход Г имеет потенциал лог ического нуля постоянно), а триггер 13 принимает состояние, в котором был триггер 12 до прихода перепада, и сохраняет это состояние до прихода следующего перепада с выхода счетчика 15,

20

25

(3) 30

35

Изобретение относится к технике отсчета текугдего времени с помощью электронных устройств. Цель изобретения - повьпиение точности отсчета времени. Устр-во содержит шину 1 синхронизации, триггеры 2,12,13, генератор 3, ршну 4 начальной установки, элементы И 5-8, 16,17, ИЛИ 9 и 10, инвертор 11, делитель 14 частоты, счетчик 15 времени, элемент ИЛИ-НЕ 18, запоминающее устр-во 19, счетчик 20 задержки, коммутатор 21, состояпцш из триггера 22, инвертора 23 и элементов И 24 и 25. Введение новых элементов и образование новы« связей между элементами устройства позволяет производить автоматическую полную коррекцию темпа отсчета при привязке показаний устройства к сигналам точного времени. 5 ил. 1C (/)

(У. + М

с учетом тг го, что

ЛН ff

г, О

т

+ т

Е +

N

MO

JN , (М

Таким образом, для устранения погрешности отсчета ЛГ1 необходимо код коррекции изменить на величину, ей иропорциональ}1ую. Причем при опережении хода код кс)ррекции следует увеличить, при отставании - уменьшить.

В целях упрогцения теюшческой реализации в предлагаемом устро1)стве принято конструктивное допущение

N,

1

- (М + ш.)

(5)

0

5

0

5

Триггер 12 может устанавливаться в единичное состояние только при поступлении шгпульса точного времени высоким потенциалом с прямого выхода триггера 2. Таким образом, еслр в начали интервала времени Т поступает импульс точного времени, триггер 12 находится в единичном состоянии первую половину этого интервала, триггер 13 - с середины этого интервала до середины следуюр1его. Поэтому при поступлении очередного импульса точного времени импульсы досчета проходят через один из элементов И 16 или 17 и код коррекции изменяется. Если импульс точного времени пропущен, триггер 12 остается в нулевом состоянии, в середине интервала Т триггер I3 также проходит в нулевое состояние, поэтому нулевым потенциалом его прямого выхода элементы И 16 и 17 закрываются. Следовательно, корректируются только показания счетчика 15, а код коррекции сохраняетс без изменения (фиг.5).

Формула изобретени

Устройство для отсчета времени, содержащее генератор, запоминающее устройство, счетчик времени, коммутатор задержки, делитель частоты и счетчик задержки, пркчем счетны вход делителя частоты соединен с первым выходом коммутатора задержки, второй выход которого подключе к счетному входу счетчику задерХки, отличающееся тем, что, с целью повьпчения точности отсчета времени путем автоматической полной коррекции темпа отсчета при привязке показаний устройства к сигналам точного времени, в него введенн 1чина синхронизации, шина начальной установки, три триггера, шесть элементов И, два элемента ИЛИ, инвертор и элемент Ш1И-НЕ, а счетчик времени выполнен в виде реверсивного счетчика, запоминающее устройство выполнено в виде реверсивного счетчика с шинами предварительной записи и счетчик задержки выполнен в виде вычитающего счетчика, причем выход генератора соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к первому входу коммутатора задержки, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, шина синхронизации соединена с входом установки в первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, входу установки в 1 второго триггера и второму входу второго элемента И, соединенного выходом с первыми входами третьего и четвертого элеме)1топ И, 1иина начальной установки соединена с вторым входом первого элемента ИЛИ, входом сброса счетчика ррегимп и входом строба записи запоминлрлщм о устройства, вычитающий и суммирук пий входы которого подключены соответственно к выходам пятого и честого элеQ ментов И, выход четвертого элемента М соединен с первыми входами пятого элемента И и второго элемента №1И, вьгход которого соединен с 1ЦИМ- входом счетчика времени, а BTopoii

вход второго элемента ЯЧИ подключен к выходу счетчика задержки и первому входу элемента Ш1И-НЕ, выход третьего элемента И соединен с первым входом luecToro элемента И и вычитающим

0 входом счетчика времени, нулевой ньгход которого подключен к входу сброса первого триггера, соединенного своим инверсным выходом с вторым входом первого элемента И, CTapriini

5 разряд счетчика времени соединен с вторым входом четвертого элемента И, счетными входами второго и третьего ариггеров и через инвертор - с вторым входом третьего элемента И, вторые

Q входы пятого и гаестого элементов И

подключены к выходу третьего триггера, подключенного своим входом Г к выходу второго триггера, вход D которого подключен к обшей шине устройст},, вьгход первого элемента ЮТИ соединен с третьим входом коммутатора залерж- ки и входом сброса делителя частоты, выход переполнения которого подключен к второму входу элемента 11ЧИ-НЕ

5

и входу строба записи счетчика задержки, подключенного своими входами данных поразрядно к выходам запоминающего ycTpofiCTBa,

Тонгпобь/й пинеш

3л. U5 Tl4nJl---Jl-nJ L-Jl4n.

I

Эл.

ГЪГ

Целитель / цасгпоть/

Эл. ил и-НЕ 78

Ич

Tpuz2ep 22.

Эл. иг5

Ci e/77 L/f 10 I

3adep/K/ L/

Имлумс movH.

Триггер Z

. 75SpeMe(j

Состояние вшад г

Вь/;сод ff(/jf Эл.и7

Зопо/ инсгющее

l/C/77pO(}c/7f6o Г9и .

сос/770А/ ие o- f i

rt

ч

J-LTL

I

III

фаг.З

Импульс