Устройство генерации временных меток Советский патент 1992 года по МПК G06F3/00 

/7

СО

с

Использование: область автоматики и вычислительной техники, в управляющих системах. Сущность: устройство содержит: генератор импульсов (1), регистр (5), счетчик (7), триггеры (8,9), элементы задержки

6

ч

Оч

ел

00

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в управляющих системах.

Известно устройство для генерации временных меток по авт.св. № 885990, кл. G 06 F 3/05, 1980, содержащее генератор импульсов, делитель частоты, первый и второй ключи, два блока ключей, регистр памяти, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ.

Недостатками устройства являются сложность схемного решения, ограниченные функциональные возможности и низкая надежность работы.

Наиболее близким по технической сущ- ности к предлагаемому изобретению является устройство для генерации временных меток по авт.св. № 1275418, кл. G 06 F3/05, 1984, содержащее генератор импульсов, выход которого через делитель частоты под- ключей к первому входу первого ключа, второй вход которого подклюиен к первому входу устройства, третий вход первого ключа соединен со вторым входом устройства, первым входом второго ключа и первым вхо- дом первого триггера, первый выход которого соединен со вторым входом второго ключа, второй выход первого триггера - с первым выходом устройства, второй вход первого триггера соединен с выходом счет- чика, счетный вход которого подключен к выходу первого ключа и к третьему входу второго ключа, выход которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого подключен к третьему входу устройства, а выход второго триггера - ко второму выходу устройства, четвертый вход устройства подключен к управляющему входу первого блока ключей, информационные входы которого соединены с установочными входами устройства, причем в устройство введены элемент ИЛИ, регистр и второй блок ключей, выходы которого подключены к установочным входам счетчика, выходы первого блока ключей подключены к входам регистра, выход счетчика соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому входу устройства, а выход к первому входу второго блока ключей, вторые входы которого под- ключены к соответствующим выходам регистра.

Недостатками данного устройства также являются увеличенные аппаратурные затраты, ограниченные функциональные возможности и наличие сбойных ситуаций в работе устройства.

Целью изобретения является:

1) упрощение схемного решения за счет исключения делителя частоты и двух блоков

ключей на информационных входах и выходах регистра, а также за счет применения вместо двух сложных ключей с элементами памяти для запоминания факта прихода внешних сигналов от ЦВМ элементарных комбинационных схем;

2)расширение функциональных возможностей за счет:

-использования устройства в циклических системах управления для организации работы цифроаналоговых преобразователей;

-разрешения смены когда интервала времени, записанного в регистре, в любой момент работы устройства;

3)устранение сбойных ситуаций в работе устройства, возникающих из-за искажения длительности счетного импульса счетчика в связи с асинхронностью поступления сигналов от ЦВМ и импульсов генератора, а также искажения длительности импульса переполнения счетчика в связи с организацией записи кода подставки, хранящегося в регистре, под этот же импульс переполнения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, регистр, счетчик, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, первый и второй триггеры, первый и второй ключи, первый, второй, третий, четвертый и установочные входы устройства, первый и второй выходы устройства, вход D первого триггера соединен с вторым входом устройства, выход второго ключа связан с входом S второго триггера, выход которого соединен с вторым выходом устройства, введены второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, первый и второй элементы задержки, первый и второй ключи являются элементами, причем выход первого ключа соединен с входом записи счетчика, выход которого соединен с первым входом второго ключа, первый вход устройства соединен с входом установки в нулевое состояние регистра, с входом установки в нулевое состояние счетчика, с первым входом второго элемента ИЛИ и с входом R первого триггера, второй вход устройства соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с третьим входом устройства, четвертый вход устройства связан с входом записи регистра, установочные входы устройства соединены с информационными входами регистра, информационные выходы которого соединены с информационными входами счетчика, выход генератора импульсов соединен с входом первого элемента задержки, с синхровходом первого триггера и с счетным входом счетчика, выход которого является первым выходом устройства, выход первого элемента задержки соединен с синхровходом второго триггера и с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом элемента НЕ и с входом R второго триггера, выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго ключЗ.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию новизна. При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 приведена временная диаграмма работы устройства в режиме генерации временных меток для преобразователей систем управления; а на фиг.З - временная диаграмма работы устройства в режиме генерации временных меток при работе в составе вычислительного комплекса поавт.св. № 1275418.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, первый элемент задержки 2, первый ключ 3, второй элемент задержки 4, регистр 5, элемент НЕ б, счетчик 7, первый и второй триггеры 8 и 9, первый элемент ИЛИ 10, первый, второй, третий, четвертый и установочные входы соответственно 11 - 15 устройства, первый и второй выходы 16 и 17 устройства, второй ключ 18 и второй элемент ИЛИ 19, а также вход 20 записи параллельного кода в счетчик.

Генератор 1 формирует периодическую последовательность импульсов - такт Т1, причем длительность импульса (Гим) равна 1/4 периода следования импульсов (1/4Тп).

Элемент задержки 2 осуществляет задержку импульсов генератора на половину периода следования импульсов(1 /2 Тп) и организует такт ТЗ.

Элемент задержки 4 осуществляет задержку импульсов, приходящих на.его вход, на время равное одному периоду следования импульсов генератора (Тп).

Триггер 8 является D-триггером, имеющим вход установки триггера в нулевое состояние (вход R).

Триггер 9 представляет собой синхронный RS-триггер, причем установка триггера в нулевое или единичное состояние осуществляется при приходе на вход синхронизации перепада из единицы в нуль.

Счетчик 7 представляет собой двоичный суммирующий счетчик с параллельной записью, имеющий вход установки счетчика в нулевое состояние и выход переполнения,

0 информация на котором появляется в момент установки всех разрядов счетчика в единичное состояние.

Устройство может работать в двух применениях: в составе вычислительного комп5 лекса, решая задачи устройства поавт.св. № 1275418 и в составе управляющих ЦБК, осуществляя выработку синхронизирующих временных меток для различных преобразователей информации.

0 Работа устройства в составе вычислительного комплекса по а.с. № 1275418.

Работа устройства начинается с выдачи ЦВМ на вход 11 устройства сигнала Исходное, устанавливающего данное устройство

5 е исходное состояние. В исходном состоянии все разряды регистра 5 и счетчика 7 содержат нулевую информацию, а с выходов триггеров 8 и 9 выдается нулевая информация. Для запуска устройства на

0 установочные входы 15 устройства подается код интервала времени. Затем в течение действия этого сигнала на вход 14 устройства также подается сигнал Запись, по которому информация с входов 15 заносится в

5 регистр 5. Затем на вход 12 устройства поступает сигнал Пуск, в результате чего устройство организует запись информации из регистра в счетчик под такт ТЗ (вход 20). Импульсы генератора (такт Т1) поступают на

0 счетный вход счетчика. При установке всех разрядов счетчика в единичное состояние на его выходе появляется сигнал Переполнение, поступающий на выход 16 устройства и являющийся сигналом Метка для

5 ЦВМ. При своевременной реакции вычислительного комплекса на метку времени на входе 12 устройства появляется сигнал Пуск и триггер 9 остается в нулевом состоянии. Сигнал Пуск должен поступить из

0 ЦВМ в устройство в течение времени, равного или меньшего одного периода следования импульсов генератора.

Если вычислительный комплекс вовремя не реагирует на Метку, то под такт ТЗ

5 триггер 9 устанавливается в единичное состояние и на выходе 17 устройства появляется сигнал Управление. Вычислительный комплекс начинает работать по аварийной ветви программы. При этом на вход 13 устройства поступает сигнал Условие, возвращающий триггер в исходное состояние, и далее на вход устройства выдается сигнал Пуск, вызывая работу устройства, аналогичную работе при своевременной реакции вычислительного комплекса.

Прекращение работы устройства осуществляется подачей сигнала Исходное. На фиг.З приведена временная диаграмма работы устройства в данном режиме.

Работа устройства в составе управляющих ЦБК.

Устройство может работать в циклических системах управления, где началом нового цикла работы ЦВМ является сигнал внешней синхронизации Пуск, периодически формируемый в цифровом вычислительном комплексе системы управления на базе генератора импульсов, используемого в данном устройстве. Для работы преобразователей, часто входящих в состав ЦБК системы управления, необходима запитка данных преобразователей временными метками или временными интервалами, поступающими от устройства с заданной периодической последовательностью. Задание периодической последовательности осуществляется запайкой кода на информационный вход устройства или записью кода информации программным способом по командам ЦВМ.

В нормальном режиме работы устройство формирует периодическую последовательность, сигналов Метка, причем в каждом цикле работы устройством выдается один или несколько сигналов Метка. Кроме этого, устройство организует сигнал Управление, представляющий собойвре: менной интервал, началом которого является сигнал Метка, а концом - сигнал Условие или сигнал Пуск.

Сигнал Метка используется для запит- кй преобразователей частота - временной интервал, а также для организации управляющих сигналов в преобразователях код-последовательность импульсов. Сигнал Управление используется в преобразователях код-временной интервал. Для организации периодической последовательности меток из ЦВМ в устройство по сигналу Запись заносится обратный код числа импульсов, необходимых для формирования заданного периода временной метки. Как правило, изменение периода следования сигнала Метка организуется в конце цикла управления, в результате чего началом формирования заданной периодической последовательности является первый сигнал Пуск, пришедший после сигнала Запись. Сигнал Пуск является сигналом внешней синхронизации начала выдачи периодической последовательности меток (в частном случае одной метки) и цикла управления системой. Изменение периода следования сигналов Метка осуществляется записью нового кода временных меток по команде ЦВМ.

Временная диаграмма работы устройства в режиме генерации временных меток для преобразователей систем управления

0 приведена на фиг.2.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволит уменьшить аппаратурные затраты за счет изъятия двух блоков ключей и делителя импульсов, а так5 же позволит упростить схемное решение за счет применения вместо двух сложных ключей, ключей, выполненных на двухвходовых элементах И.

Предлагаемое устройство может быть

0 использовано в цифровых системах управления для организации работы циф- роаналоговых преобразователей, для чего данным устройством формируется последовательность временных меток, а также

5 последовательность временных интервалов, длительность которых может изменяться в результате действия внешних условий или безусловно оканчиваться по сигналу Пуск.

0 Кроме этого, повышена надежность работы устройства за счет устранения сбойных ситуаций в работе:

-путем введения второго элемента задержки, в результате чего импульс Пере5 полнение не искажается;

-устранена ситуация одновременного появления импульса Переполнение и сигнала Запись, приводящая к искажению кода, записываемого в счетчик, т.е. снято

0 ограничение на момент записи кода в регистр, в известном устройстве данная ситуация может отсутствовать только при условии выдачи сигнала Запись в строго фиксированное время;

5 - предлагаемое подключение первого триггера позволяет устранить искажение времени формирования последнего сигнала из предыдущей, выдаваемому сигналу Запись периодической последовательности

0 сигналов Метка в момент смены кода в регистре;

-предлагаемое использование сигнала Пуск позволяет синхронизировать начала периодической последовательности сигна5 лов Метка с циклом машины, что, в свою очередь, дает возможность в надежных многоканальных системах, использующих горячее резервирование, по сигналу Пуск восстанавливать синхронизацию времени выдачи сигналов Метка, если, например,

произошел сбой счетчика в одном из устройств.

Формула изобретения Устройство для генерации временных меток, содержащее генератор импульсов, регистр, счетчик, первый элемент ИЛИ, первый и второй триггеры, первый и второй ключи, выход счетчика соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго ключа соединен с установочным вхо- дом второго триггера, выход которого является управляющим выходом устройст- за, информационный вход первого триггера является входом запуска устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и расширения функциональных возможностей путем осуществления смены кода интервала времени в произвольный момент работы устройства, в него введены второй элемент ИЛ, первый и второй элементы задержки, элемент НЕ, выход генератора импульсов соединен со счет- ным входом счетчика, синхровходом первого триггера и через первый элемент задержки с синхровходом второго триггера

и первым входом первого ключа, выход которого соединен с входом записи счетчика, выход которого соединен с первым входом второго ключа и является информационным выходом устройства, информационные входы регистра являются информационными входами устройства, выходы регистра соединены с установочными входами счетчика, входы сброса регистра, счетчика и первого триггера и первый вход второго элемента ИЛИ являются входом сброса устройства, вход записи регистра является входом записи устройства, информационный вход первого триггера объединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, третий вход которого является установочным входом устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом сброса второго триггера и входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого через второй элемент задержки соединен с вторым входом первого ключа.