Устройство для измерения интервалов времени Советский патент 1992 года по МПК G04F10/00 

Изобретение относится к многоканальным измерителям интервалов времени с фиксацией промежуточных значений в каждом канале.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия измерителя интервалов времени.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения интервалов времени; на фиг. 2 - структурная схема блока выбора канала; на фиг.З - пример исполнения устройства ввода.

Устройство для измерения интервалоз времени содержит последовательно соединенные задающий генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3 импульсов, сумматор 4, первый ключ 5, операционное запоминающее устройство (ОЗУ) б, регистр 7, S-входы RS-триггеров 8 и 9 соединены с клеммой первой кнопки 10 управления. R- вход триггера 8 соединен с клеммой кнопки 11 управления, прямой Q и инверсный Q выходы триггера 8 подключены соответственно на вход разрешения счета V счетчика 3 импульсов, на вход первого элемента ИЛИ VI и на вход управления вторых ключей 13. Q-выход триггера 9 соединен с входом мультиплексора 14, через второй элемент ИЛИ 15 - с первым входом управления Vx двух- входового ключа 16, а через третий элемент ИЛИ 17с входом записи W ОЗУ 6. Клемма третьей кнопки 18 управления соединена с вторыми входами элементов ИЛИ 12 и 15, через четвертый элемент ИЛИ 19 - с входом формирователя 20 переднего фронта импульсов. Клемма четвертой кнопки 21 управления соединена с вторым входом управления (Vy) двухвходового ключа, через элемент НЕ 22 - с тактовым входом (С) счетчика 23 импульсов, через элементы НЕ 22 и И-НЕ 24 - с входом чтения (Re) ОЗУ 6. Первый X и второй Y входы двухвходового ключа 16 соединены соответственно с информационным входом D счетчика 23 импульсов, с выходом блока 25 выбора канала и с выходом счетчика 23 импульсов. Выходы двухвходового ключа 16 соединены с входами первого дешифратора 26 цифры и с первой областью адресного входа ОЗУ (адреса с АО по Ак). Адреса с Ак+1 по Ам адресного входа ОЗУ 6 соединены с выходом устройства 27 ввода, с входом второго дешифратора 28 цифры и с адресным входом А мультиплексора 14. Второй выход устройства 27 ввода соединен с первым входом блока 25 выбора канала, второй и третий входы которого соединены соответственно с многоканальным выходом мультиплексора 14 и с выходом первого одновибратора 29. Через пятый элемент ИЛИ 30 второй выход устройства 27 ввода соединен с информационным входом второго ключа 13 и с входом второго одновибратора 31, выходы этих эле5 ментов соединены соответственно с вторым входом элемента ИЛИ 19 и с входом разрешения записи СЕ счетчика 23 импульсов. Выход элемента ИЛИ 12 соединен с входом переноса (Ро) сумматора 4 и с входом уп0 равления V первых ключей 5. Второй вход элемента И-НЕ 24 соединен с входом одно- вибратора 29, с тактовым входом С регистра 7 и с выходом формирователя 20. Выход одновибратора 29 подключен на W-вход

5 ОЗУ 6 (через элемент ИЛИ 17) и на третий вход блока 25 выбора канала. R-вход и Q-выход триггера 9 соединены соответственно с клеммой пятой кнопки 32 управления и с входом третьего одновибратора 33.

0 Выход последнего соединен с входами обнуления делителя 2 частоты и счетчика 3 импульсов. Выход ОЗУ 6 соединен с входом третьего дешифратора 34, Выходы дешифраторов цифры 26, 28 соединены с

5 входами цифрового индикатора 35.

Блок 25 выбора канала (фиг. 2) состоит из параллельных цепочек, количество которых равно числу каналов устройства,

0 например N, каждая цепочка содержит последовательно соединенные счетчик импульсов и ключи.

Устройство 27 ввода (фиг. 3) состоит из N клавиш (N равно числу каналов устройст5 ва), клеммы всех клавиш подключены на одноименные входы шифратора, а через элемент ИЛ И 30 - на информационный вход ключа 13 и вход одновибратора 31. Кроме того, клемма каждой клавиши устройства 27

0 ввода соединена с входом разрешения счета V счетчика импульсов и входом управления ключа одноименной цепочки блока 25 выбора канала. Выход шифратора устройства 27 ввода соединен с второй областью

5 адресного входа ОЗУ 6 (адреса с Ак+1 по Ам), с входом дешифратора 28 цифры и с адресным входом мультиплексора 14. Адресные входы мультиплексора 14 и ОЗУ 6 идентичны, причем соединены соответственно об0 ласти с адресами с Ак+1 по Ам этих блоков, а адреса области с А0 по Ак адресного входа мультиплексора соединены с минусовой шиной источника питания. Каждый из каналов многоканального выхода мультиплексо5 ра 14 соединен с входом обнуления одноименного счетчика импульсов блока 25 выбора канала. Тактовые входы С всех счетчиков блока 25 выбора канала соединены с выходом одновибратора 29. Параллельно соединенные выходы всех ключей блока 25

подключены на Х-вход ключа 16 и информационный вход счетчика 23.

Устройство для измерения интервалов времени работает следующим образом.

После включения источника питания устройство подготавливают к работе. Кнопкой 32 управления обнуляют триггер 9. При этом на входе мультиплексора 14 устанавливается 1, разрешающий сигнал на Vx-входе двухвходового ключа 16 (через ИЛИ 15) открывает Х-вход ключей, а ОЗУ 6 через ИЛИ 17 устанавливается в режим записи. Нажимая последовательно кнопки устройства 27 ввода, произвести запись информации (нуля) в ОЗУ 6.

Запись в ОЗУ при нажатии любой из кнопок устройства ввода производится следующим образом.

Сигнал замкнутой кнопки преобразуется в код в шифраторе устройства 27 ввода. Поступив на адресный вход ОЗУ (область Ак+1 - Ам) код замкнутой кнопки определяет адрес строки ячейки памяти, на адресном входе мультиплексора 14 этот сигнал открывает соответствующий канал, В результате обнуляется счетчик импульсов соответствующей цепочки блока 25 выбора канала, через открытый ключ цепочки и Х-канал двухвходового ключа 16 этот счетчик импульсов подключается к адресному входу ОЗУ 6 (область Ао-Ак), определяя адрес столбца ячейки памяти (при обнуленном счетчике импульсов любой цепочки блока 25 это естественно первый столбец). Поскольку ключ 5 находится в третьем состоянии (отключения), в ОЗУ 6, по выбранному адресу, записаны нули. Для получения нулевого потенциала на выходе ключа 5, находящегося в третьем состоянии, достаточно каждый разряд выхода ключа через резисторы соединить с общей шиной источника питания. По аналогичной схеме происходит запись нуля в ячейки памяти ОЗУ 6 и при нажатии других клавиш устройства 27 ввода. На этом операция подготовки устройства для измерения интервалов времени закончена.

При работе устройства для измерения интервалов времени в режиме одновременного запуска всех каналов потребитель кнопкой 10 управления включает устройство. При этом переключаются триггеры 8 и 9. При переключении триггера 8 снимается блокировка по V-входу счетчикэ 3 импульсов. При переключении триггера 9 запускается одновибратор 33, сигнал которого обнуляет делитель 2 частоты и счетчик 3 импульсов. Вслед за этим импульсы генератора 1 через делитель 2 начинают суммироваться в счетчике 3, Кроме того, при переключении триггера 9 на входе мультиплексора 14 устанавливается нуль. По окончании процесса измерения потребитель нажимает кнопку 11 управления. При этом в результате переключения триггер 8 блокируется информация в счетчике 3, подается единица на V-вход ключа 13, а через ИЛИ 12 - на вход переноса Ро сумматора 4 и на вход управления ключа 5. Для индикации результатов измерения достаточно последова0 тельно нажать любую клавишу устройства 27 ввода и кнопку 21 управления. Сигнал замкнутой клавиши (разрешающий) поступает непосредственно на V-вход счетчика импульсов и ключей соответствующей це5 почки блока 25 выбора канала, через ИЛИ 30 - на D-вход ключа 13 и на вход одновиб- ратора 31, а через шифратор устройства 27 ввода - на адресные входы ОЗУ 6 и мультиплексора 14. Сигнал замкнутой клавиши

0 через открытый ключ 13, элемент ИЛИ 19 запускает формирователь 20. Сигналом формирователя 20 запускается одновибратор 29, а через элемент И-НЕ 24 ОЗУ 6 переводится в режим чтения. Пока не нажата

5 кнопка 21 управления на оба входа управления ключей 16, разрешающий сигнал не подается, ключ находится в третьем состоянии, этому состоянию соответствует нуль на выходе ключа (нуль формируется с помощью

0 резисторов на выходе ключей 16, не показанных на фиг.1), Однако нуль для области Ао-Ак ОЗУ 6 является адресом ячеек памяти первого столбца, в которые по всем строкам в процессе предварительного обнуления за5 писаны нули. Таким образом, после обработки в сумматоре 4 информация на его выходе идентична информации, заблокированной в счетчике 3, через открытый ключ 5 информация сумматора поступает на

0 D-вход ОЗУ 6. После срабатывания одно- вибратора 29 ОЗУ 6 переходит в режим записи и информация с D-входа ОЗУ записана в ячейку первого столбца с адресом строки, соответствующей адресу нажатой клавиши

5 устройства 27 ввода. Кроме того, при нажатии клавиши на СЕ-вход счетчика 23 импульсов подается разрешающий сигнал (с выхода одновибратора 31) и в счетчик по D-входу записан нуль (в процессе подготов0 ки устройства, как отмечалось, обнулены все счетчики блока 25).

При нажатии кнопки21 управления происходит следующее. Через элементы НЕ 22 и И-НЕ 24 ОЗУ 6 переводится в режим

5 чтения. Разрешающий сигнал на Vy-входе ключа 16 открывает V-канал этого ключа и информация с выхода счетчика 23 (нуль) поступает на адресный вход (область А0-АК) ОЗУ 6 и на вход дешифратора 26. Таким образом, на выходе ОЗУ появляется информация из ячейки, находящейся в первом столбце, а адрес строки (область Ак+1-Ам) соответствует адресу нажатой клавиши, т.е. это именно та ячейка, в которую записана информация блокированного счетчика 3. Следовательно, на цифровом табло индикатора 35 индицируется следующая информация - номер канала, интервал времени между пуском и остановом устройства и нуль, соответствующий номеру первого столбца области А0-АК ОЗУ 6. Так как выбор канала на устройстве 27 ввода сделан произвольно, то при нажатии клавиши другого канала на индикаторе 35 изменяется только информация о номере выбранного канала. При работе устройства для измерения интервалов времени в режиме одновременного запуска всех каналов при разновременном прекращении измерения в каждом из каналов потребитель предварительно производит, по приведенной методике, обнуление всех каналов кнопкой 32 и клавишами устройства 27 ввода, а затем кнопкой 10 включает устройство. Для фиксации измеренного времени в любом из каналов (например, в первом) потребитель нажимает клавишу первого канала в устройстве 27 ввода и кнопку 18 управления. Сигнал замкнутой кнопки 18 через ИЛИ 12 поступает на Ро-вход сумматора 4 и V-вход ключа 5,через элемент ИЛИ 19 запускает формирователь 20 и поступив на Ух-вход ключей 16 (через элемент ИЛИ 15) открывает Х-канал ключей. Информация с выхода счетчика импульсов первой цепочки блока 25 (нажата клавиша первого канала) через открытый ключ цепочки, Х-канал ключа 16 поступает на адресный вход ОЗУ 6 (область А0-АК). Поскольку предварительно все счетчики блока 25 обнулены, то информация, хранящаяся в счетчике первой цепочки, тоже нуль, Нуль на адресном входе ОЗУ 6 (область AQ-AK), как уже отмечалось, это адрес ячеек памяти первого столбца ОЗУ 6. После срабатывания формирователя 20 ОЗУ 6 через И-НЕ 24 переводится в режим чтения, а регистр 7 - режим синхронной записи. Информация из ячейки памяти ОЗУ 6 после инверсии в регистре 7 поступает на второй вход сумматора 4. В соответствии с правилами логического сложения в сумматоре 4 происходит суммирование с временной информацией счетчика 3, поступающей на первый вход сумматора. После срабатывания одновибратора 29 ОЗУ 6 переходит в режим записи, а в счетчик импульсов первой цепочки блока 25 записана единица. Таким образом, запись временной информации произведена в ячейку ОЗУ 6, имеющей адрес по строке Ак+1 (нажата клавиша

первого канала), по столбцу единица, т.е. в ячейку второго столбца. Очевидно, что при фиксации интервалов времени в остальных каналах запись производится в ячейки памяти ОЗУ 6 второго столбца с изменением адреса по строке в соответствии с выбранным каналом.

Работа устройства в режиме фиксации в одном из каналов нескольких промежуточ0 ных значений не отличается от предыдущего режима. Пользователь для выполнения режима пользуется клавишами устройства 27 ввода и кнопкой 18 управления, причем количество обращений к кнопке 18 зависит

5 от числа фиксаций времени для данного канала. Отличие возникает лишь при фиксации времени в ячейках ОЗУ 6. С каждой новой фиксацией запись перемещается по ячейкам столбцов ОЗУ вправо (адрес

0 столбца при последней возможной фиксации Ак).

Работа устройства в режиме разновременного запуска и прекращения измерений в каналах также осуществляется клавишами

5 устройства 27 ввода и кнопкой 18 управления по приведенной методике одновременного запуска. Момент первой фиксации в каждом из каналов можно рассматривать как запуск каналов, а вторую фиксацию как

0 прекращение измерений.

Для индикации результатов измерения любого из каналов достаточно нажать соответствующую клавишу устройства 27 ввода и кнопку 21 управления. Сигналом замкну5 той кнопки 21 ОЗУ 6 переводится в режим чтения (через элементы И-НЕ 24 и НЕ 22), а разрешающий сигнал на Vy-входе ключа 16 открывает V-канал ключей. Сигнал замкнутой клавиши устройства 27 ввода по V-входу

0 открывает ключи соответствующей цепочки блока 25, запускает одновибратор 31 (через элемент ИЛ И 30).

В результате информация из счетчика блока 25, содержащая сведения о числе фик5 саций в данном канале, записывается по D-входу в счетчик 23 (на СЕ-входе счетчика 23 - разрешающий сигнал одновибратора 31). С выхода счетчика 23 через открытый ключ 16 (канал V) информация поступает на

0 адресный вход ОЗУ 6 и дешифратор 26. На выходе ОЗУ появляется информация ячейки памяти, имеющей адрес по столбцу - номер последней фиксации в канале, по строке - адрес нажатой клавиши. На цифровом табло

5 35 индицируется - номер канала - последний фиксированный интервал времени и порядковый номер последней фиксации. Для индикации времени предыдущей фиксации необходимо, не отпуская нажатую клавишу устройства 27 ввода, отпустить и снова нажать кнопку 21. Необходимо отметить, что по своим функциям счетчик 23 импульсов является вычитающим счетчиком, поэтому сигнал размыкания кнопки 21, поступающий на С-вход счетчика 23 (через элемент НЕ 22), уменьшает на единицу информацию счетчика. В результате извлекается информация из ячейки ОЗУ 6, имеющей тот же адрес строки, но сдвинутой влево на единицу по столбцам.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения интервалов времени, содержащее задающий генератор, делитель частоты, счетчик импульсов, устройство ввода, одновибратор, формирователь переднего фронта импульсов, сумматор, операционное запоминающее устройство, регистр, первый ключ, три кнопки управления, три дешифратора цифры и цифровое табло, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, оно снабжено двумя RS-триггерами, мультиплексором, блоком выбора канала, вторым счетчиком импульсов, вторым ключом, двухвходовым ключом, вторым и третьим одновибратором, пятью элементами ИЛИ, элементами И-НЕ и НЕ, двумя кнопками управления, причем, S-входы триггеров соединены с клеммой первой кнопки управления, R-вход первого RS-триггера соединен с клеммой второй кнопки управления, прямой и инверсный выходы первого RS- триггера соединены соответственно с входом разрешения счета счетчика импульсов, с входом первого элемента ИЛИ и с входом управления второго ключа, инверсный выход второго RS-триггера соединен с входом мультиплексора, через второй элемент ИЛИ - с одним из входов управления двух- входового ключа, а через третий элемент ИЛИ с входом записи операционного запоминающего устройства, клемма третьей кнопки управления соединена с вторым входом первого элемента ИЛИ, через четвертый элемент ИЛИ - с входом формирователя переднего фронта импульсов и с вторым входом второго элемента ИЛИ, клемма четвертой кнопки управления соединена с вторым входом управления двухвходового ключа, через элемент Н Е - с тактовым входом второго счетчика импульсов, через элементы НЕ и И-НЕ - с входом чтения операционного запоминающего устройства, первый и второй входы двухвходового

ключа соединены соответственно с информационным входом второго счетчика импульсов, с выходом блока выбора канала и с выходом второго счетчика импульсов, выход

двухвходового ключа соединен с входом первого дешифратора цифры и с первой областью адресного входа операционного запоминающего устройства, другая область адресного входа которого соединена с выходом устройства ввода, с входом второго дешифратора цифры и с адресным входом мультиплексора, второй выход устройства ввода соединен с первым входом блока выбора канала, второй и третий входы которого соединены соответственно с многоканальным выходом мультиплексора и с выходом первого одно вибратора, через пятый элемент ИЛИ второй выход устройства ввода соединен с информационным входом

второго ключа и с входом второго одновиб- ратора, выходы которых соединены соответственно с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и с входом разрешения записи второго счетчика импульсов, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом переноса сумматора и с входом управления первого ключа, второй вход элемента И-НЕ соединен с тактовым входом регистра и с выходом формирователя переднего фронта

импульсов, R-вход и прямой выход второго RS-триггера соединены соответственно с клеммой пятой кнопки управления и с входом третьего одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления делителя

частоты и счетчика импульсов.

2, Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что блок выбора канала состоит из параллельных цепочек, количество которых равно числу каналов устройства, а каждая

цепочка включает последовательно соединенные счетчик импульсов и ключи, причем тактовые входы всех счетчиков импульсов соединены с выходом первого одновибратора и с одним из входов третьего элемента ИЛИ, вход разрешения счета счетчика импульсов и вход управления ключей каждой цепочки блока соединены с клеммой одноименной клавиши устройства ввода, а входы обнуления счетчиков

импульсов каждой цепочки - с одноименным каналом многоканального выхода мультиплексора, параллельно соединенные выходу ключей всех цепочек блока выбора канала соединены с информационным входом второго счетчика импульсов и с первым входом двухвходовых ключей.

Применение: многоканальные измерители интервалов времени. Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частот, счетчики 3, 23, импульсов, сум- мматор 4, ключи 5, 13, ОЗУ 6, регистр 7, RS-триггеры 8, 9, кнопки 10, 11, 18, 21, 32 управления, элементы ИЛИ 12,15,17,19,30, мультиплексор 14, двухвходовый ключ 16, формирователь 20 переднего фронта импульсов, элемент НЕ 22, элемент И-НЕ 24, блок 25 выбора канала, дешифраторы 28,26, 34, устройство 27 ввода, одновибраторы 29, 31, 33. 1 з.п, ф-лы, 3 ил.