Устройство для измерения повторяющихся интервалов времени Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

(21)4126901/24-21

(22)10.06.86

(46) 15.06.88. Бюл. № 22

(71)Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта

им. С.М.Кирова

(72)Е.Н. Бантюков, В.И. Борченко, О.С. Попов, Ю.В. Соболев и А.Г, Чир- ва

(53) (56)

621.317 (088.8)

Авторское свидетельство СССР

№ 1167575, кл. G 04 F 10/04, 1985.

(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВТО- РЯЮ1ЧНХСЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении, например, фазометров. Устройство содержит элемент ИЛИ 1, генератор 3 импульсов, счетчики 7, 8 и 11 импульсов, регистр 12, элементы И 13, 14 и 6. Введение элементов 2 и 5 задержки, триггеров 4 и 17, регистра 9, элемента ИЛИ 15 и образование новых функциональных связей повышает быстродействие устройства. .1 ил.

9

(Л

00

о со

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения повторяющихся интервалов времени npi-i построении фазометров, с частотомеров и аналогичных приборов и различных измерит ельных систем,

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет того, что совпадение двух результатов измерент ю определяется в процессе измерения интервалов времени, т.е. не нужно специальное время для определения совпадения двух результатов измерений. Кроме того,, если после трех из мере- НИИ интервалов времени совпадение результатов двух измерений не произошло, измеряется четвертый интервал и определяется совпадение результата измерения четвертого интервала с ре- 2Q зультатами измерения второго и тре- тьего интервалов и т.д., т.е., если не произошло совпадение результатов измерения двух интервалов из трех следующих друг за другом, измеряется ,25 следующий интервал времени и определяется совпадение результатов двух измерений из вновь образовавшейся тройки следукщих друг за другом интервалов, а после получения результа-,Q та с установленной достоверностью устройство устанавливается в исходное положение,

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения повторякщихся интервалов времени.

Устройство для измерения повторяюихся интервалов времени содержит элемент ИЛИ , элемент 2 задержки, 40 генератор 3 импульсов, триггер 4, вход сброса которого соединен с выходом элемента ИПИ 1, элемент 5 задержки, элемент И 6, к первому входу которого подключен выход генератора 3 импульсов, счетчики 7 и 8 импульсов, регистр 9, к информпционным входам которого подключены выходы счетчика 8 импульсов, шину 10 единичного сигнала, счетчик 11 импульсов, вычи- Q таюш;ий вход которого соединен с вычитающим входом счетчика 8 импульсов, суммируюрщм входом счетчика 7 импульсов и выходом элемента И 6, к второму входу которого подключен единичньй выход триггера 4, нулевой выход и информационный вход которого объединены метвду собой, регистр 12, к входу последовательной записи информации

35

j Q 5 Q

0 Q

5

которого подключена шина 10 единичного сигнала, элемент И 13, второй вход которого соединен с выходом переноса счетчика 11 импульсов, к информационным входам которого подключены выходы регистра 9, элемент И 14, второй вход которого соединен с выходом переноса счетчика В импульсов, вход записи информации которого соединен с входом записи информации счетчика 11 импульсов и выходом элемента 5 задержки, вход которого соединен с выходом элемента 2 задержки и первыми входами элементов И 13 и 14, элемент ИЛИ 15, к входам которого подключены выходы элементов И 13 и 14, нулевую гаину 16, триггер 17, информационный вход которого соединен с нулевой шиной 16, шину 18 старт-импульсов, которая подключена к тактовым входам регистра 12 и триггера 4 входу записи информации регистра 9 и входу сброса счетчика 7 импульсов, шину 19 стоп-импульсов, которая соединена с входом элемента 2 задержки и первым входом элемента ИЛИ 1, шину 20 Пуск, которая подключена к входу установки в единичное положение триггера 17, нулевой выход которого соединен с входами сброса регистров 9 и 12, счетчиков импульсов 8 и 11 и вторым входом элемента ИЛИ 1, шину 21 начальной установки, которая подключена к входу сброса триггера 17, шины 22 результата, которые соединены с соответствующими выходами счетчика 7 импульсов и соответствующими информационными входами счетчика 8 импуль- coBj, шину 23 сигнализации, которая соединена с выходом элемента ИЛИ 15 и тактовым входом триггера 17, третий вход элемента И 13 соединен с вторым выходом регистра 12, первый выход которого подключен к третьему входу элемента И 14.

Устройство работает следующим образом.

Триггер 4 по заднему фронту импульса, поступившего на тактовый вход, устанавливается в положение, соответствующее сигналу на его информационном D-входе. При поступлении сигнала на вход сброса триггера 4 последний устанавливается в нулевое положение и удерживается в нем до тех пор, пока действует сигнал на входе сброса, несмотря на то, что на тактовый вход могут поступать пмпуль 14

сы при наличии сигнала на информационном входе.

Триггер 17 по заднему фронту им- пульса, поступившего на тактовый вход, устанавливается в нулевое положение , так как его информационный вход подключен к нулевой шине 16, при поступлении импульса на вход установки в единичное положение или на вход сброса триггер- 17 устанавливается соответственно в единичное или нулевое положение.

Счетчик 7 импульсов по суммирующему входу и счетчики 8 и 11 импульсов по вычитающим входам работают от передних фронтов импульсов, поступающих на эти входы. При поступлении сигнала на входы сброса счетчиков 7, 8 и П и регистров 9 и 12 они устанав- ливаются в нулевое положение и удерживаются в нем до тех пор, пока действует сигнал на входе сброса независимо от того, что могут действовать импульсы на их других входах. При поступлении сигнала на входы записи информации счетчиков 8 и 1 1 и регистра 9 при отсутствии сигнала на их входах сброса в счетчики 8 и П ив регистр 9 заносится код, находящийся на их информационных входах

Регистр I2 является регистром сдвига и поэтому при поступлении импульсов на его тактовый вход при отсутствии сигнала на входе сброса содержимое регистра сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов, а в мпадший разряд записывается I (так как вход последовательной записи информации соединен с шиной 10).

На выходах переноса BR счетчиков 8 и 11 сигнал появляется в том слу- чае, если их содержимое равно О и на вычитамцем входе отсутствует импульс,

На первом выходе регистра 12 сигнал появляется тогда, когда fco втором его разряде записана I, на втором выходе регистра 12 сигнал появляется тогда, когда в его третьем раз- ряде записана 1.

Частота импульсов генератора 3 выбирается исходя из точности, с какой необходимо измерять интервалы времени.

Величина задержки элемента 2 (t,)

выбирается большей, чем время переходных процессов цепочки элементов триггер 4 - элемент И 6 - счетчик 11

5 о

g

5

5

импульсов, с той целью чтобы окончились переходные процессы в счетчике 11 к моменту поступления импульса на первые входы элементов И 13 и 14.

Величина задержки элемента 5 (Г) выбирается исходя из длительности сигнала на гакне 23, которую необходимо иметь для нормальной работы последующих устройств.

Длительность импульсов, подавае-- мых на гаины 18, 19, 20 и 21 должна быть достаточной для срабатьшания соответствующих элементов устройства..

Измеряемые интервалы времени задаются старт-импульсом, подаваемым в момент начала интервала, и стоп-им- пульсом, подаваемым в момент окончания интервала времени. I

Устройство для измерения повторяющихся интервалов времени работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 7 импульсов находится в произвольном положении, триггер 17 - в нулевом положении и сигналом с нулевого выхода удерживает в нулевом положении триггер 4, счетчики В и 11 импульсов и регистры 9 и 12; на выходах переноса счетчиков 8 и 11 имеются сигналы, на выходе элемента ИЛИ 15 отсутствует сигнал, так .как элементы И 13 и 14 закрыты из-за отсутствия сигналов с выходов регистра 12. Установка устройства в исходное состояние производится подачей импульса на шину 21.

Для включения устройства в работу на шину 20 Пуск необходимо подать импульс, который устанавливает в еди- ничное положение триггер 17, на нулевом выходе которого исчезает сигнал и поэтому разрешается работа триггера 4, счетчиков 8 и П и регистров 9 и 12 по счетным и тактовым входам и входам записи информации. Далее рассмотрим работу устройства после пода - чи импульса на гаину 20. Первый старт-импульс, поступающий на шину 18, устанавливает в нулевое положение счетчик 7, заносит в регистр 9 содержимое счетчика 8 импульсов (в данном случае нулевой код), записывает в первый разряд регистра 12 1 и по своему заднему фронту устанавливает в единичное положение триггер 4. Сигнал с единичного выхода триггера 4 открывает злемен И 6, импульсы генератора 3 начинают проходить на суммирующий вход счетчика 7 и на вы5IA

читакяцие входы счетчиков 8 и 1 i н фиксируются ими; При поступлении стоп-импульса на тину 19 запускается Элемент 2 задержки и через элемент Или устанавливается в нулевое положение триггер 4, вследствие чего Зарфывается элемент И 6 и прекращается пропуск импульсов генератора 3 на йуммируняций вход счетчика 7, в кото- ром находится код длительности окон- Чивтегося интервала времени, и на вы- Нитающие входы счетчиков 8 и 11, в 1 оторых находится дополнительный код с кончивгаегося интервала времени - ,- сумма которого с кодом интерва- jja времени равна О (коды, находящие- 4я в счетчиках 8 и 11 после первого (топ-импульса на работу устройства фе влияют, так как элементы И 3 и 14 акрыты из-за отсутствия сигналов с и ыходов регистра 1 2) .

I Через время Г, после появления с}топ-кмпульса на гаине 19 импульс с Выхода элемента 2 задержки запускает Элемент 5 задержки и поступает на первые входы элементов И 13 и 14, но на выход этих элементов не проходит, taK как они закрыты из-за отсутствия сигналов с выходов регистра 12 и от- Сутствия сигналов на выходах переноса счетчиков 8 и 1 . Через время с после поступления импульса на вход, на выходе элемента 5 задержки появляется импульс, который заносит в счетчик 8 содержимое счетчика код окончив- йегося интервала времени, а в счетчик 1 - содержимое регистра 9 - ну- Яевой код. При поступлении второго старт-импульса на шину 18 устанавлибается в нулевое положение -счетчик 7 в регистр 9 заносится содержимое счетчика 8 - код первого интервала

12 1

времени, в регистре 12 i передвигается во второй разряд, а в первый разряд снова записывается 1, при этом на первом выходе регистра 12 появляется сигнал, подгчьтавливающий к срабатьюанию элемент И 14, кроме того, импульс с шины 18 по своему заднему фронту устанавливается в единичное положение триггера 4, при этом открывается элемент И 6 и импульсы генератора 3 начинают проходить на cyм иpyюIп,ий вход счетчика 7 и на вычитающие входы счетчиков 8 и 11 и фиксируются ими. При поступлении на шипу 19 BTOj)oro гтоп-импуль- са аналогично описанному запускается

j 0

5 о

5

0

5

0

5

элемент 2 задержки и через элемент ЕГИ 1 устанавливается в нулевое положение триггера 4, закрывается элемент И 6 и прекращается пропуск импульсов генератора 3 на суммирующий вход счетчика 7, в кото-ром находится код длительности окончившегося второго интервала времени, и на вычитающие входы счетчиков 8 и П импульсов, при этом в счетчике 8 находится код разности первого и второго интервалов, а в счетчике 1 - дополнительный код второго интервала времени (код, находящийся в счетчике 11, после второго стоп-импульса на работу устройства не влияет, так как элемент И 13 закрыт из-за отсутствия сигнала с второго выхода регистра 12). Через время с, после появления стоп-импульса на шине 19 импуо ьс с выхода элемента 2 задержки запускает элемент 5 задержки и поступает на первые входы элементов И 13 и 14, на выход элемента И 1 3 этот импульс не проходит,так как элемент И 13 закрыт из-за отсутствия сигнала с второго выхода регистра 2, Если в счетчике 8 находится нулевой код, т.е. если равны коды первого и второго интервалов времени, то в момент окончания импульса на вычитанхцем входе счетчика 8 на выходе переноса этого счетчика появляется сигнал и тогда импульс с выхода элемента 2 задержки проходит через элемент И 14 и ИЛИ 15 на выходную шину 23, свидетельствуя о том, что два результата измеренв я совпали. Кроме того, импульс с выхода элемента ИЛИ 15 по своему заднему фронту устанавливается в нулевое положение триггер 17, который сигналом со своего нулевого выхода устанавливает и удерживает устройство в исходном положении. Результат измерения получен с требуемой достове|)ностью. Если же в счетчике 8 находится код, отличный от нулевого, то на его выходе переноса отсутствует сигнал и импульс с выхода элемента 2 задержки на выход элемента И 13 не проходит. Через время Г после поступления импульса на вход на выходе элемента 5 задержки появляется импульс, который заносит в счетчик 8 содержимое счетчика 7 - код второго интервала времени, а в счетчик 11 - содержимое регистра 9 - код первого интервала времени. При поступлении третьего старт-импульса на

шину 18 устанавливается в нулевое положение счетчик 7, в регистр 9 заносится содержимое счетчика 8 - код второго интервала времени, в регистре 12 1 передвигается из второго в третий разряд, из первого во второй, а в первый разряд снова заносится 1, при этом на втором выходе регистра 12 появляется сигнал. Таким об- разом, после третьего старт-импульса на первом и на втором выходах регистра 12 появляются сигналы, подготавливающие к срабатыванию элементы И 13 и 14 (эти сигналы сохраняются до установки устройства в исходное состояние). Кроме того, импульс с шины 18 по своему фронту устанавливает в единичное положение триггер 4, открывается элемент И 6 и импульсы генератора 3 начинают проходить на суммирующий вход счетчика 7 и на вычитающие входы счетчиков 8 и 11 и фиксируются ими. При поступлении на шину 19 третьего стоп-импульса аналогично описанному запускается элемент 2 задержки и через элемент ИЛИ. устанавливается в нулевое положение триггер 4, закрывается элемент И б и прекращается пропуск импульсов на суммирующий вход счетчика 7, в котором находится код длительности окончившегося третьего интервала времени, и на вычитающие входы счетчиков 8 и 11 импульсов, при этом в счетчике 8 находится разность кодов второго и третьего интервалов времени, а в счетчике 11 - разность кодов первого и третьего интервалов времени. Через время t, после появления стоп- импульса на шине 19 импульс с выхода элемента 2 задержки запускает элемен 5 задержки и поступает на первые входы элементов И 13 и 14. Если на выходе, переноса одного из счетчиков 8 или 11 имеется сигнал, т.е. в одном из этих счетчиков находится нулевой код (это произойдет, если между собо равны коды длительности второго и третьего или первого и третьего интервалов) , то импульс с выхода элемента 2 задержки проходит через соответствующий элемент И 13 или И 14 и через элемент ИЛИ 15 на шину 23, сигнализируя о том, что два результата измерения интервалов времени из трех совпали, т.е. получен результат измерения с требуемой достоверностью Кроме того, импульс с выхода элемен

0

5

5

0

5

0

5

0

та ИЛИ 15 по своему заднему фронту устанавливает в нулевое положение триггер 17, которьп сигналом со своего нулевого выхода устанавливает и удерживает устройство в исходном положении. Таким образом, проверено равенство всех возможных сочетаний результатов измерений первых трех повторяющихся интервалов времени. Если ни в счетчике 8, Hii в счетчике II нет нулевого кода, то и на их выходах переноса отсутствуют сигналы и тогда импульсы с выхода элемента 2 задержки не проходят ни через элемент И 13, ни через элемент И 14. Через время задержки о после поступления импульса на вход на выходе элемента 5 задержки появляется импульс, который заносит в счетчик 8 содержимое счетчика 7 - код третьего интервала времени, а в счетчик I1 - содержимое регистра 9 - код второго интервала времени. При поступлении последующих старт- и стоп-импульсов устройство работает аналогично вышеописанному. В момент появления каждого i-ro старт-импульса в счетчике 8 находится код (i-1)- го интервала времени, в регистр 9 заносится код (i-l)-ro интервала времени, в счетчике 11 находится код (i-2)-ro интервала времени. При появлении каждого i-ro стоп-импульса в счетчике 8 находится код разности (i-)-ro и Л.-ГО интервалов времени, в регистре 9 находится код (i-l)-ro интервала времени, в счетчике 11 находится код разности (i-2)-ro и i-ro интервалов времени. Если хоть в одном из счетчиков 8 или 11 находится нулевой код, то задержанный на время Т, стоп-импульс с выхода элемента 2 задержки проходит на пшну 23, сигнализируя о получении результата с требуемой достоверностью, и устройство устанавливается в исходное состояние. Если ни в одном из счетчиков 8 или 11 не было нулевого кода, то задержанный на о импульс с выхода элемента 5 заносит в счетчик 8 содегжимое счетчика 7 - код окончившегося i-ro интервала времени, в регистре 9 находится код (i-l)-ro интервала времени, в счетчик 11 заносится к од (i-1)- го интервала времени.

Формула изобретения

Устройство дпя измерения повторяющихся интервалов времени, содержащее

генератор импульсов, первый элемент И, к первому входу которого подключены выход генератора импульсов, первый счетчик импульсов, второй счетчик импульсов, третий счетчик импульсов, вычитающий вход которого соединен с вычитающим входом второго счетчика импульсов, суммирующим входом первого счетчика импульсов и выходом первого элемента И, второй элемент И, к второму входу которого подключен выход переноса третьего счетчика импульсов третий элемент И, второй вход которого соединен с выходом.переноса второго счетчика импульсов, первый элемент ИЛИ, к входам которого подключе- :ны выходы второго и третьего элемен- jTOB И, гаину старт-импульсов, шину Iстоп-импульсов, гаины результатаj ко- ;торые соединены с выходами первого : счетчика импульсов, отличаю- |щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй элемент ИЛИ, первый и второй триггеры, первый и второй элементы задержки, первый и второй регистры, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с гаиной сигнализации и тактовым входом второго триггера, информационный вход которого соединен с нулевой шиной, вход установки в единичное положение соединен с шиной Пуск, вход сброса - с шиной начальной установки, а нулевой выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ и

5

0

5

0

входами сброса второго и третьего счетчиков импульсов и первого и второго регистров, шина старт-импульсов подключена к тактовому входу первого триггера, входу сброса первого счетчика импульсов, входу записи информации первого регистра и тактовому входу второго регистра, вход последовательной записи информации которого соединен с гаиной единичного сигнала, шина стоп-импульсов подключена к первому входу второго элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к входам записи информации второго и третьего счетчиков импульсов, первый и второй выходы второго регистра соединены с третьими входами соответственно третьего и второго элементов И, к второму входу первого элемента И подключен единичный выход первого триггера, нулевой выход и информационный вход которого объединены, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу сброса первого триггера, выходы первого счетчика импульсов подключены к ин- формационш-1М входам второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра, выходы которого подключены к информационным входам третьего счетчика импульсов.