Цифровой измеритель отношения временных интервалов Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

17

)

Nj

О

1,14

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и .i качестве устройства в различных информационно-измерительных комплексах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности выражать отношение временных интервалов в той сис геме счисления, какая необходима, например в угловых единицах. На фиг.1 приведена электрическая схема цифрового измерителя отношения временных интервалов; на фиг, 2 - пример выполнения первого управляемого делителя частоты; на фиг. 3 пример выполнения второго управляемого делителя частоты; на фиг. 4 при мер выполнения коммутатора; на фиг. 5 - пример выполнения преобразователя кодов; на фиг. 6 - пример выполнения первого счетчика импульсов; на фиг. 7 - пример выполнения второ- го счетчика импульсов; на фиг. 8 - пример выполнения формирователя им- пуль сов..

Цифровой измеритель отношения временных интервалов содержит (фиг.1 генератор 1 импульсов, блок 2 преобразования временных интервалов,первый счетчик 3 импульсов, к суммирую- щ-ему входу которого подключен первый вход блока 2 преобразования времен- нь1к интервалов, преобразователь 4 кодов, первый управляемый делитель 5 частоты, входы коэффициента деления которого соединены с выходами первого счетчика 3 импульсов, второй управляемый делитель 6 частоты, тактовый вход которого соединен с тактовым входом первого управляемого делителя 5 частоты, с выходом генератора 1 импульсов и с третьим входом блока 2, второй выход которого подключен к первому входу сброса первого управляемого делителя 5 частоты и к входу сброса второго управляемого делителя 6 частоты, входы крэффи- циента деления которого соединены с выходами преобразователя 4 кодов,коммутатор 7, второй счетчик 8 импуль-

45 интервалов содержит 1чину 18 единичного сигнала, триггер 19, элемент И-НЕ 20, первый вход которого соединен с тактовым входом триггера 19 и вторым входом блока 2, к первому выходу которого подключен выход элемента И-НЕ 20, триггер 21, информационный вход которого соединен с информационным входом триггера 19 и с шиной 18, элемент И-НЕ 22, первый

сов, к информационным входам которого подключены вторые выходы управляе- вход которого соединен с третьим мого делителя 5 частоты, к вычитаю- входом блока 2 и вторым входом эле- щему входу подключен выход управляемого делителя 6 частоты, к суммирующему входу - третий йыход блока 2,

мента И-НЕ 20, элемент И-НЕ 23, к входам которого подключены единичные выходы триггеров 19 и 21, триг-0

5

5

0

к входу сброса - четвертый выход блока 2, третий счетчик 9 импульсов, суммирующие входы разрядов которого соединены с соответствующими первыми выходами коммутатора 7, вторые выходы которого подключены к входам преобразователя 4 кодов, формирователь 10 импульсов, второй выход которого соединен с вторым входом сброса управляемого делителя 5 частоты и вторым тактовым входом коммутатора 7, элемент И 11, первый вход которого соединен с первым выходом управляемого делителя 5 частоты и первым тактовым входом коммутатора 7, элемент ШШ 12, к второму входу которого подключен выход элемента И 1 1 , второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 10 импульсов и входом записи информации счетчика В импульсов, выход которого подключен к входу формирователя 10 импульсов, первзпо входную шину 13,которая соединена с вторым входом блока 2, с входом сброса третьего счетчика 9 импульсов и с входом сброса коммутатора 7, третий выход которого подключен к первому входу элемента

30 ИЛИ 12, выход которого соединен с входом сброса счетчика 3 уи туяъсов и с первым входом блока 2, вторую входную шину 14, которая подключена к четверто1-гу входу блока 2, шину 15 сброса, которая соединена с третьим входом элемента ИЛИ 12, выходные шины 16, к которым подключены выходы счетчика 9 импульсов, выходную шину 17, которая используется при необходимости для выдачи сигнала об окончании определения отношения временных интервалов и соединена с выходом элемента ИЛИ 12,

Блок 2 преобразования временных

45 интервалов содержит 1чину 18 единичного сигнала, триггер 19, элемент И-НЕ 20, первый вход которого соединен с тактовым входом триггера 19 и вторым входом блока 2, к первому выходу которого подключен выход элемента И-НЕ 20, триггер 21, информационный вход которого соединен с информационным входом триггера 19 и с шиной 18, элемент И-НЕ 22, первый

35

40

вход которого соединен с третьим входом блока 2 и вторым входом эле-

вход которого соединен с третьим входом блока 2 и вторым входом эле-

мента И-НЕ 20, элемент И-НЕ 23, к входам которого подключены единичные выходы триггеров 19 и 21, триг- 14Л2970

rep 24, первый вход которого соединен с тактовым входом триггера 21, с вторым входом элемента И-НЕ 22 и с qetBepTMM входом блока 2, первый g вход, которого подключен к входам сброса триггеров 19,21 и 24, нулевой выход триггера -24 соединен с четвертым выходом блока 2, к третьему выходу которого подключен выход эле- 10 мента И-НЕ 22, а к второму - выход элемента И-НЕ 23.

Управляе1-1Ый делитель 5 частоты (фиг.2) содержит элемент ИЛИ 25,счетчик 26 импульсов, блок 27 сравнения 15 и элемент 28 задержки.

Управляемый делитель 6 частоты (фиг.З) содержит элемент НЕ 29, элемент ИЛИ 30, счетчик 31 импульсов, блок 32 сравнения, триггер 33 и ис- 20 точник 34 нулевого сигнала.

Коммутатор 7 (фиг.4) содержит элемент ИЛИ 35, счетчик 36 импульсов, дешифратор 37, элемент И 38 и элемент 39 задержки.25

Преобразователь 4 кодов (фиг.5) содержит элемент НЕ 40, элемент НЕ 41 , элемент ИЛИ 42 и элемент И 43.

Счетчик 8 импульсов (фиг.6) содержит четырехразрядные двоичные счетчи- 30 счетчик 9 импульсов, а блок 2 преоб- ки 44- - 46, элемент ИЛИ 47 и элемент ИЛИ-НЕ 48.

Счетчик 9 импульсов (фиг.7) содержит счетчики 49-51,

Формирователь 10 импульсов (фиг.8) 35 суммирующий вход счет шка 3, подсчи- спдержит триггер 52, элементы 53 и тывающего их число. В момент оконча- 54 задержки, триггер 55 и элемент 56 ния временного интервала на шине 13. задержки. на первом выходе блока 2 устанавливаЦифровой измеритель отношения временных интервалов работает следую- 40 на шине

НИИ, на егп выходр имоется елиничньпТ сигнал, импульсы пя этот ni.ixon не вы- дяются; ynpnenneNtbie делители 5 и 6 частоты удрржирпютгя в исходном положении единичным сигналом с второго выходя блока 2; коммутатор 7 находится в исходном положении; счетчик 8 импульсов удерживается в нулевом положении единичным сигналом с четвертого выхода блока 2, на его вы.ходе отсутствует единичный сигнал, т.е. имеется единичн сигнал на его вычитающем входе с выхода управляемого делителя 6 частоты; в счетчике 9 импульсов sariticaH результат предыдущего определения отношения временных интервалов; формирователь 10 импульсов находится в исходном положении, на его выходах находятся сигналы нулевого уровня. Установка цифрового измерителя отношения временных интервалов в исходное состояние после включения питания производится подачей импульса на шину 15.

При появлении на шине I3 сигнала временного интервала подтверждается исходное положение коммутатора 7 и устанавливается в нулевое положение

разует временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровня, Bbu;aBaeNfbrx на первый выход блока 2, с которого пни поступают на

ется единичный сигнал. При появлении 14 сигнала временного интервала блок 2 преобразует этот временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровня, вьщаваемьгх на третий выход блока 2, с которого

щим образом.

В исходном состоянии при отсутствии сигналов временных интервалов на шинах 13 и 14 блок 2 преобразования временных интервалов находится в исходном положении, на первом, втором, третьем и четвертом выходах блока 2 имеются единичные сигналы; счетчик . 3 импульсов находится в нулевом положении; на выходах преобразователя 4 кодов находится код числа управляемый делитель 5 частоты находится в исходном положении, на его первом выходе имеется сигнал нулевого уровня и импульсы на этот выход не выдаются, на вторых выходах управляемого делителя 5 частоты находится нулевой код; управляемый делитель 6 частоты находится в исходном положесчетчик 9 импульсов, а блок 2 преоб-

НИИ, на егп выходр имоется елиничньпТ сигнал, импульсы пя этот ni.ixon не вы- дяются; ynpnenneNtbie делители 5 и 6 частоты удрржирпютгя в исходном положении единичным сигналом с второго выходя блока 2; коммутатор 7 находится в исходном положении; счетчик 8 импульсов удерживается в нулевом положении единичным сигналом с четвертого выхода блока 2, на его вы.ходе отсутствует единичный сигнал, т.е. имеется единичн сигнал на его вычитающем входе с выхода управляемого делителя 6 частоты; в счетчике 9 импульсов sariticaH результат предыдущего определения отношения временных интервалов; формирователь 10 импульсов находится в исходном положении, на его выходах находятся сигналы нулевого уровня. Установка цифрового измерителя отношения временных интервалов в исходное состояние после включения питания производится подачей импульса на шину 15.

При появлении на шине I3 сигнала временного интервала подтверждается исходное положение коммутатора 7 и устанавливается в нулевое положение

счетчик 9 импульсов, а блок 2 преоб-

разует временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровня, Bbu;aBaeNfbrx на первый выход блока 2, с которого пни поступают на

на шине

ется единичный сигнал. При появлении 14 сигнала временного интервала блок 2 преобразует этот временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровня, вьщаваемьгх на третий выход блока 2, с которого

они поступают на cyм Гt pyющий вход счетчика 8, подсчитывающего их число В момент появления на шине 14 сигнала временного интервала устанавливается в единичное положение триггер

24 в блоке 2 и на четвертом выходе блока 2 появляется нулевой сигнал, разрешающий работу счетчика 8 импульсов. В момент окончания на шине 14 сигнала временного интервала на

третьем выходе блока 2 устанавливается единичный сигнал.

При появлении на втором выходе блока 2 сигнала нулевого уровня (в рассматриваемом случае это происходит в момент окончания обоих временных интервалов) в счетчике 3 находится двоичный код числа.N, пропорционального длительности интервала-делителя

(N, ).

в счетчике 8 находится двоичный код числа К, пропорционального длительности интерваладелимого

Ф/

(к ).

В этот же мо

мент на выходе управляемого делителя 6 частоты появляется нулевой сигнал и разрешается его работа, его коэффициент деления установлен равным числу 36, Разрешается работа и управ- делителя 5 частоты, )фи- циент деления у которого установлен равным числу N, (каждая доля отношения - импульс с выхода управляемого делителя 5 частоты эквивалента 10 угловым градусам в .этом случае ).

Рассмотрим случай работы измерителя, когда , конкретно допустим, что N, 7, а К 1 . Тогда в паузу- п осле поступления седьмого, четырнадцатого, двадцать.первого,двадцать восьмого и .тридцать пятого тактовых импульсон (импульсов с выхода генератора 1) с момента появления нулевого сигнала на втором выходе блока 2 управляемый делитель 5 частоты выдает на первый выход импульсы, каждый из которых проходит на выход 1-1 коммутатора 7 и далее на вход счетчика 9 импульсов, который фиксирует эти импульсы в своем первом разряде как десятки угловых градусов Таким образом, число десятков градусов п 5. Тридцать шестой тактовый импульс фиксируется управляемым делителем 5 частоты (при этом в счетчике 26 и на вторых выходах управляемого делителя 5 частоты появляется код числа ) и пропускается на выход управляемого делителя 6 частоты, по переднему фронту этого импульса из содержимого счетчика 8 вычитается Г, и так как оно становится равным О, то после окончания импульса на вычитающем входе счетчика 8 (т.е. в. паузу после тридцать шестого тактового импульса) на его выходе появляется единичный сигнал. Срабатывает формирователь 10 импульсов, и импульс с его первого выхода поступает на вход записи информации счетчика 8, в который записывается код числа 1 (код числа, находящегося на вторых выхо

5

0

5

30

40

дах управляемого делителя 5 частоты). На выходе счетчика 8 исчезает сигнал. При окончании импульса на первом выходе формирователя 10 на его втором выходе появляется импульс, устанавливающий в нулевое положение управляемый делитель 5 частоты и переключающий коммутатор 7, который подго- 0 тавливается к пропуску импульсов,поступающих на вход С, на выход 1-2, Кроме того, изменяется код на вторых выходах коммутатора 7 и на выходах преобразователя 4 кодов появляется код числа 10, т,е, каждая доля отношения - импульс с выхода управляемого делителя 5 частоты эквивалентна одному угловому градусу Далее определяется число единиц угловых градусов от-ношения, В паузу после сорок третьего тактового импульса (седьмого после установки в нулевое положение управляемого делителя 5 частоты) управляемый делитель 5 частоты выдает на свой первый выход импульс,который проходит на выход 1-2 коммутатора 7 и далее на вход +1-2 счетчика 9 импульсов, который фиксирует его во втором разряде как единицу угловых градусов. Таким образом, число едштац градусов п2 5. Сорок четвертый, сорок пятый и сорок шестой тактовые -импульсы (восьмой, девятый, и десятый после установки в нулевое положение управляемого делителя частоты 5) фиксируются управляемым делителем 5 частоты (при этом в счетчике 26 и на вторых выходах управляемого делителя 5 частоты появляется код числа 3)э а сорок шестой тактовый импульс (десятый после установки в нулевое положение управляемого делителя 5 частоты и установления на выходе преобразователя 4 кодов кода числа 10) пропускается на вход управляемого делителя 6 частоты, по переднему фронту этого импульса из содержимого счетчика 8 вычитается и так как оно становится равным О, то после окончания иг-тульса на вычитающем входе счетчика 8 (т.е. в паузу после сорок шестого тактового импульса) на его выходе появляется единичный сигнал. Срабатывает 55 формирователь 10 импульсов, и импульс с его первого выхода поступает на вход записи информации счетчика 8 импульсов, в который записывается код числа 3 (код числа, находяше35

46

50

714429708

гося на вторых выходах управляемого вает формирователь 10 импульсов, и делителя 5 частоты). На выходе счет- импуль с с его первого выхода поступа- чика 8 исчезает сигнал. При оконча- ет на вход записи информации счетчи- нии импульса на первом выходе форми- j- ка 8 импульсов, в который записывает- рователя 10 на его втором выходе по- ся код числа 4. На выходе счетчика является импульс, устанавливающий 8 исчезает сигнал. При окончании им- в нулевое положение управляемый де- пульса на первом выходе формирсва- литель 5 частоты и переключающий ком- теля 10 на его втором выходе появ- мутатор 7, который подготавливается 10 ляется импульс, устанавливающий в к пропуску импульсов, поступающих на нулевое положение управляемый дели- вход С1, на выход 1-3, Кроме то- тель 5 частоты и переключающий комму- го, изменяется код на вторых выходах татор 7, который подготавливаемся к коммутатора 7 и на выходах преобразо- вьщаче сигнала на третий выход, В мо- вателя 4 кодов появляется код числа 15 мент окончания импульса на втором 6, т.е. каждая доля отношения - им- выходе формирователя 10 на третьем пульс с выхода управляемого делите- , выходе коммутатора 7 появляется им- ля 5 частоты эквивалентна десяти уг- пульс, который через элемент Ш1Р1 12 ловым минутам. Далее определяется устанавливает в нулевое положение число десятков угловых минут отноше- 20 счетчик 3 импульсов и в исходное по- ния, В паузу после пятьдесят Третье- ложение блок 2 преобразования времен- го и шестидесятого тактовых импуль- ных интервалов. На втором и четвер- сов (седьмого и четырнадцатого им- том выходах блока 2 появляются еди- пульсов после последней установки в ничные сигналы, которые устанавлива- нулевое положение управляемого дели- 25 ют в исходное положение управляемые теля 5 частоты) управляемый делитель делители 5 и 6 частоты и в нулевое 5 частоты выдает на свой первый вы- положение счетчик 8 импульсов и удер- ход импульсы, которые проходят на выход живают их в этом положении. 1 - 3 коммутатора 7 и далее на Таким обр.азом, . цифровой измеритель вход +1-3 счетчика 9 импульсов,фик- 30 отношения временных интервалов уста- сирующего ИХ в третьем разряде как навливается в исходное состояние«При десятки угловых минут. Таким образом, установке в нулевое положение счетчи- число десятков минут п 2, Пятьде- ка 8 импульсов на его выходе может- сят второй, пятьдесят восьмой и появляться импупъс, но формирователь шестьдесят четвертый тактовые импуль- 35 О s запускается, так как триггер сы (шестой, двенадцатый и восемнадца- 55 еще находится в едиш-гчном положе- тый после последней установки в нуле- нии и на D-входе триггера 52 находит- вое положение управляемого делителя ся нулевой сигнал. Таким образом,от- 5 частоты) пропускаются управляемым ношение временных интервалов, предс- делителем 6 частоты на выход, и каж- 40 тавленных числами N , 7 и К 1 ,рав- дый из них вычитает 1 из содержимо- но с точностью до 10 . го счетчика 8 поэтому импульс на вы- В случае, если на каком-либо эта- ходе управляемого делителя 6 часто- пе определения отношения на вторых ты, появившийся при действии на вхо- выходах управляемого делителя 5 час- де шестьдесят четвертого тактового 45 тоты оказывается нулевой код, т.е. импульса, делает содержимое счетчика остаток равен О, то импульс с вы- 8 равным О, и после окончания это- хода управляемого делителя 5 частоты го импульса (т.е. в паузу после шесть- совпадает во времени с импульсами, десят четвертого импульса) на выхо- вьщаваемыми фop tиpoвaтeлeм 10 на пер- де счетчика 8 появляется сигнал,Шесть-50 вый выход, тогда срабатывает элемент десят первый, шестьдесят второй,шесть- И II и импульс с его выхода через десят третий и шестьдесят четвертый элемент ИЛИ 12 устанавливает в нуле- импульсы фиксируются и управляемым вое положение счетчик 3 импульсов и делителем 5 частоты, и поэтому к мо- в исходное положение блок 2 преобразова- менту-появления сигнала на выходе 55 ния временных интервалов. Устройство счетчика 8 в счетчике 26 управляемо- устанавливается в исходное положение, го делителя 5 частоты находится код Формула изобретения числа 4. При появлении сигнала на Цифровой измеритель отношения вре- выходе счетчика 8 импульсов срабаты- меннык интервалов, содержащий генерагор импульсов, блок преобразования временных интервалов, первый счетчик импульсов, суммирующий вход которого соединен с первым выходом блока пре- образования временных интервалов,первый управляемый делитель частоты, к входам коэффициента деления которого подключены выходы первого счетчика импульсов, коммутатор, второй счетчик импульсов, суммирзпощий вход которого соединен с третьим выходом блока преобразования временных интервалов, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с так- товым входом первого управляемого делителя частоты, к первому входу сброса которого подключен второй выход блока преобразования временных интервалов, третий счетчик импульсов, к суммирующим входам разрядов которого подключены соответствующие первые выходы коммутатора, формирователь импульсов, второй выход которого соединен с вторым тактовым входом комму- татора и с вторым входом сброса первого управляемого делителя частоты, элемент И, первый вход которого соединен с первым выходом первого управляемого делителя частоты и с первым тактовым входом коммутатора, элемент ИЛИ, к второму входу которого подключен выход элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов и с входом записи информации второго счетчика импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, первую входную шину, которая соединена

с вторым входом блока преобразования временных интервалов, с входом сброса третьего счетчика импульсов, с входом сброса коммутатора, третий выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса первого счетчика импульсов и с первым входом блока преобразования временных интервалов, вторую входную шину, которая подключена к четвертому входу блока преобразования временных интервалов, шину сброса, которая соединена с третьим входом элемента ИЛИ, выходные шины, к которым подключень выходы третьего счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены преобразователь кодов и второй управляемый делитель частоты, выход которого подключен к вычитающему входу второго счетчика импульсов, информационные входы которого соединены .с вторыми выходами первого управляемого делителя частоты, тактовый вход которого соединен с тактовым входом второго управляемого делителя частоты, к входам коэффициента деления которого подключены выходы преобразователя кодов, которого соединены с вторыми выходами коммутатора, к входу сброса второго управляемого делителя частоты подключен второй выход блока преобразования временных интервалов, четвертый выход которого соединен с входом сброса второго счетчика импульсов,

Изобретение отнрсится к импульсной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Для достижения цели в цифровой измеритель отношения временных интервалов введены преобразователь 4 кодов и управляемый делитель 6 частоты. Измеритель также содержит генератор 1 импульсов, блок 2 преобразования временных интервалов, счетчики 3, 8, 9 импульсов,, управляемый делитель 5 частоты, коммутатор 7, зле- мент И 11, элемент ИЛИ 12, формирователь 10 импульсов. Блок 2 преобразования временных интервалов содержит триггеры 19, 21, 24 и элементы И-НЕ 20,22,23. Приведены также примеры вьтолнения управляемых делителей 5,6 частоты, коммутатора 7, преобразователя 4 кодов, счетчиков 3,8 и формирователя 10 импульсов. Измеритель позволяет выражать отношение временных интервалов в той системе счисления, какая необходима, например в угловых единицах. 8 ил. (Л

ОЕ

О4ч

41

26

Я2 О

25

(риг. 2

Г

-о

2в

s02

дзи.Ч

(ригв

фиг 6

ВкоЗ

ГС

фиг.7

Г

53

54

i3-tg-j

фиг. 8