Преобразователь код - широтно-импульсный сигнал Советский патент 1993 года по МПК H03M1/82 

Изобретение относится к-автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления электроприводами.

Известен преобразователь кода во временной интервал 1. содержащий генератор импульсов, первый и второй счетчики импульсов, первый и второй триггеры, элементы И, ИЛИ, распределитель импульсов и блок инверторов. Недостатком данного преобразователя является то, что после каждого преобразования кода во временной интервал необходим повторный сигнал запуска, даже если код преобразования не меняется.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является преобразователь код - ШИМ 2. Он содержит генератор импульсов, первый и второй триггеры, регистр, информационные входы которого являются соответствующими шинами входного кода. а выходы разрядов, кроме старшего, соответственно подключены к информационным входам реверсивного счетчика, первый и второй выходы которого соответственно соединены с S- и R-входами первого триггера, а также содержит цифровой элемент задержки, сумматор по модулю два, первый, второй, третий и четвертый элементы И-НЕ и третий триггер, D-вход которого является шиной нулевого потенциала. С-вход объединен с С-входом второго триггера, входами обнуления регистра и реверсивного счетчика и является шиной Начальная установка, а R-вход подключен к первому выходу переполнения реверсивного счетчика, второй выход переполнения которого соединен с R-входом второго триггера, информационный вход старшего разряда - с инверсным выходом старшего разряда регистра, а суммирующий и вычитающий входы соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И-НЕ, первые входы которых соответственно подключены к прямым выходам третьего и второго триггеров и являются первой и второй выходными

ел

с

VI ю со ел - ел

шинами, а вторые входы объединены с первым входом цифрового элемента задержки и подключены к выходу генератора импульсов, при этом выход сумматора по модулю два соединен с входом разрешения записи реверсивного счетчика, а первый и второй входы соответственно объединены с вторым и третьим входами цифрового элемента задержки и подключены к инверсным выходам второго и третьего триггеров, S-входы которых соответственно подключены к выходам первого и второго элементов И-НЕ, первые входы которых объединены и подключены к выходу цифрового элемента задержки, а вторые входы соответственно соединены с прямым и инверсным выходами первого триггера, причем выход разрешения записи регистра является шиной Запись, а D-вход второго триггера - шиной установки логической 1.

Недостатком данного преобразователя является то, что устройство, контролирующее его работу, не может записать новый код преобразования в регистр в тот момент, когда код с регистра переписывается в счетчик, т.е. устройство не позволяет изменять информацию на входной шине в любой момент времени. В противном случае счетчик может быть установлен неправильным кодом и преобразование код - ШИМ происходит неправильно.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет повышения достоверности информации при изменении входного кода.

Цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий генератор импульсов, первые регистр и счетчик импульсов, с первого по четвертый элементы И-НЕ, первый, второй и третий триггеры, прямой выход второго из которых является первой выходной шиной, а прямой выход третьего триггера - второй выходной шиной, причем S-вход первого триггера подключен к выходу переноса первого счетчика импульсов, первый вход первого элемента И-НЕ подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к суммирующему входу первого счетчика импульсов, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого регистра, информационные входы которого являются шиной входной кода, а вход записи является первой шиной Запись регистра, вход сброса счетчика импульсов является шиной Начальная установка, введены вторые регистр и счетчик импульсов, пятый элемент И-НЕ, элементы ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ, первый, второй и третий инверторы, причем информационные входы второго регистра являются шиной входного кода, а выходы соединены с соответствующими информационными входами второго счетчика импульсов, вход сброса которого является шиной Начальная установка, а суммирующий вход подключен к выходу первого элемента И-НЕ, первый вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с первым входом второго элемента И-НЕ,

0 выход которого соединен с С-входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к его D-входу и объединен с установочными входами первого и второго счетчиков импульсов и с С-входом первого

5 триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, а прямой вход соединен с первым входом пятого элемента

0 И-НЕ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму

5 входу второго элемента И-НЕ, выход переноса второго счетчика импульсов подключен через третий инвертор к С-входу второго триггера, S-вход которого соединен с выходом переноса первого счетчика импульсов и

0 объединен с входом первого инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И, R-входы первого, второго и третьего триггеров объе5 динены и подключены к выходу второго инвертора, вход которого является шиной Начальная установка, D- входы первого и второго триггеров являются шиной нулевого потенциала, вход записи второго регист0 ра является второй шиной Запись регистра и объединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого объединен с входом записи первого регистра, а выход соединен с вторым вхо5 дом четвертого элемента И-НЕ.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых элементов: второго регистра,

0 второго счетчика, элементов И, ИЛИ, ИЛИ- НЕ, И-НЕ, инверторов. Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию новизна.

Сравнение предлагаемого решения не

5 только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ, регистр, счетчик, инвертор широко известны. Но их введение в указанной связи с остальными элементами схемы

приводит к появлению нового свойства: информацию на входной шине можно изменять в любой момент времени. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия,

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь код - широтно-им- пульсный сигнал содержит генератор 1 импульсов, регистр 2, счетчик 3, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертуй 7 элемент И-НЕ, шину 8 входного кода, первую шину 9 Запись регистра, шину 10 Начальная установка, первый 11, второй 12 и третий 13 триггеры, причем прямой выход второго триггера 12 является первой выходной шиной 14, а прямой выход третьего триггера 13 - второй выходной шиной 15, установочный вход первого триггера 11 подключен к выходу переноса счетчика 3, первый вход первого элемента И-НЕ 4 подключен к генератору 1 импупьсов, а выход - к суммирующему входу счетчика 3, установочные входы которого подключены к выходам регистра 2, входы которого подключены к шине 8 вводного кода, а вход записи подключен к первой шине Запись регистра 9, вход сброса счетчика 3 подключен к шине Начальная установка 10. В преобразователь введены второй регистр 16, второй счетчик 17, пятый элемент И-НЕ 18, элементы ИЛИ 19, И 20, ИЛ И-НЕ 21. первый 22, второй 23 и третий 24 инверторы, вторая шина Запись регистра 25. Причем шина 8 входного кода подключена к входам второго .регистра 16, выходы которого соединены с входами второго счетчика 17, вход сброса которого подключен к шине Начальная установка 10, а суммирующий вход - к выходу первого элемента И-НЕ 4. Первый вход элемента И 20 подключен к генератору 1 импульсов, а выход соединен с первым входом второго элемента И-НЕ 5, выход которого соединен с С-входом третьего триггера 13. Инверсный выход последнего подключен к его D-входу, соединен с установочными входами первого 3 и второго 17 счетчиков и с С-входом первого триггера 11, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ 4, вторым входом элемента ИЛИ 19 и первым входом элемента ИЛИ- НЕ 21, а прямой выход соединен с вторым входом пятого элемента Й-НЕ 18. Выход элементов И-НЕ 18 подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ 7, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И-НЕ 18 и с первым входом элемента ИЛИ 19, выход которого подключен к

второму входу второго элемента И-НЕ 5. Выход переноса счетчика 17 подключен через третий инвертор 24 к С-входу второго триггера 12, S-вход которого и вход первого 5 инвертора 22 соединены с выходом переноса первого счетчика 3, а выход первого инвертора 22 подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 21, выход которого соединен с вторым входом элемента И 20. Вхо0 ды сброса первого 11, второго 12 и третьего 13 триггеров подключены к выходу второго инвертора 23, вход которого подключен к шине Начальная установка 10. D-входы первого 11 и второго 12 триггеров подклю5 чены к шине нулевого потенциала, вторая шина Запись регистра 25 соединена с входом записи второго регистра 17 и с первым входом третьего элемента И-НЕ 6, выход которого подключен к первому входу чет0 вертого элемента И-НЕ 7.

Работу преобразователя код-широтно- импульсный сигнал поясняет диаграмма на фиг. 1. где а - выход генератора 1 импульсов, б - выход первого элемента И-НЕ 4, в

5 - выход переноса первого счетчика 3, г - прямой выход первого триггера 11, д мой выход второго триггера 12, первая выходная шина 14, е - выход элемента ИЛИ-НЕ 21, ж - выход элемента И 20, з 0 выход второго элемента И-НЕ 5, и - инверсный выход третьего триггера 13, и - выход переноса второго счетчика 17, к - вторая шина Запись регистра, л - выход элемента ИЛИ.

5 Преобразователь код - широтно-им- пульсный сигнал работает следующим образом. Устройство (в частном случае микроЭВМ) вырабатывает сигнал начальной установки. Счетчики 3, 17 и триггеры 11,

0 12, 13 устанавливаются в О. Через первый элемент И-НЕ 4 импульсы от генератора 1 поступают на суммирующий вход первого счетчика 3. Во втором полупериоде его состояния 11...1 будет активный сигнал пере5 носа (фиг. 2а). Активный сигнал переноса (в) первого счетчика 3 устанавливает в 1 первый 11 (г) и второй 12 (д) триггеры. Активный логический О инверсного выхода первого триггера 11 через первый элемент И-НЕ 4

0 импульс переноса первого счетчика 3 сделает максимально коротким. Его длительность равна сумме задержек на первом триггере 11, первом элементе И-НЕ 4 и первом счетчике 3. Элемент ИЛ И-НЕ 21 служит ключом,

5 который разрешает прохождение счетных импульсов через элемент И 20 (е). Они будут проходить в тот момент (ж), когда установлен в 1 первый триггер 11 и неактивный сигнал переноса первого счетчика 3. Примем, что в данный момент сигналы записи

неактивны. Тогда счетные импульсы поступают (з) на С-вход третьего триггера 13. Пер- вый после начальной установки положительный фронт сигнала после второго элемента И-НЕ 5 устанавливает третий триггер 13 в Г, потому что он включен как делитель на два. Активная 1 третьего триггера 13 формирует сигнал Нет преобразования на второй выходной шине 15. Активный О инверсного выхода этого триггера 13 формирует сигнал установки (и) пер- вого 3 и второго 17 счетчиков кодом соответственно первого 2 и второго 16 регистров. Необходимо отметить, что для начала правильного преобразования кода в широт- но-импульсный сигнал нужно до того, пока первый счетчик 3 выработает сигнал переноса, в первый 2 и второй 16 регистры записать код преобразования. Второй положительный перепад (з) сигнала после этого элемента И-НЕ 5 устанавливает третий триггер 13 в О. Положительный перепад на инверсном выходе третьего триггера 13 (и) устанавливает в О первый триггер 11. Логическая 1 инверсного выхода первого триггера 11 запрещает прохождение счетных импульсов на третий триггер 13 и разрешает их прохождение на суммирующие входы первого 3 и второго 17 счетчиков.

Преобразователь работает правильно при условии, что код на входной шине 8 инверсный, и во втором регистре 16 меньше, чем в первом регистре 2. Тогда при синхронно работающих счетчиках во втором счетчике 17 импульс переноса (и) появляется раньше и через инвертор 24 сбрасывает в О второй триггер 12 (д).

Во втором полупериоде состояния 11...1 первого счетчика 3 будет снова активный сигнал переноса. Тогда кончается текущий цикл преобразования код - широтно-импульсный сигнал и начинается новая настройка преобразователя на коды, хранящиеся в первом 2 и втором 16 регистрах, которая описана выше. Наличие первого регистра 2 позволяет управлять периодом преобразования широтно-им- пульсного сигнала. Во втором регистре 16 хранится собственно код преобразования.

Теперь рассмотрим случай, когда запись нового кода преобразования или периода преобразования происходит в момент установки счетчиков.

Решение конфликтной ситуации записывать код в регистры или. устанавливать счетчики решено в сторону высшего приоритета контролирующего устройства, Ему разрешено производить запись в регистры

влюбой момент времени. Если в тот момент, когда происходит запись в регистры, подошло время, чтобы установить счетчики кодом этих регистров, то, пока внешнее

устройство не закончит запись, установка счетчиков не происходит. Это реализовано следующим образом.

На выходах регистров информация должна изменяться по положительному перепаду сигнала Запись, Активный низкий уровень сигналов на первой или второй шине Запись регистра через третий элемент И-НЕ 6 попадает на схему решения конфликтной ситуации: четвертый 7 и пятый 18

элементы И-НЕ, элемент ИЛИ 19. Когда раньше происходит сигнал установки счетчиков, чем сигнал записи в регистры, то логический О на выходе элемента ИЛИ 19 (л) не сформирован и установка происходит,

как описано выше. Необходимо заметить, что длительность сигнала установки должна быть меньше, чем длительность сигнала записи. Если в момент, когда на первой или второй шине Запись регистра активный

сигнал, приходит сигнал установки счетчиков, то на выходе элемента ИЛИ 19 (л) формируется логический О, который запрещает прохождение импульсов на третий триггер 13. Тем самым третий триггер

13, который вырабатывает сигнал установки счетчиков, не установлен в 1 до тех пор, пока внешнее устройство не закончит запись в регистры.

На выходе второго триггера реализованы следующие временные соотношения: Т(а)3/2 t(0); T(b)(0) + T(a); T(c)(0) + T(a), где t(0) - период частоты генератора 1;

N1- код регистра 2; N2- код регистра 16. Точность преобразования будет такая же, как и в преобразователе 1. Однако, если установка счетчиков происходит в момент записи кода в регистры, то вносится- дополнительная погрешность в один цикл преобразования, которая определяется по формуле f Тэ/Т(с)

где Т3 - время записи кода в регистры;

Т(с) - период широтно-импульсного сигнала.

Заявляемый преобразователь по сравнению с прототипом позволяет облегчить

работу контролирующего устройства по управлению преобразованием код - широтно- импульсный сигнал, расширить эксплуатационные возможности.

Формула изобретения Преобразователь код - широтно-им- пульсный сигнал, содержащий генератор импульсов, первые регистр и счетчик импульсов, с первого по четвертый элементы И-НЕ, первый, второй и третий триггеры, прямой выход второго из которых является первой выходной шиной, а прямой выход третьего триггера - второй выходной шиной, S-вход первого триггера подключен к выходу переноса первого счетчика импульсов, первый вход первого элемента И-НЕ подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к суммирующему входу первого счетчика импульсов, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого регистра, информационные входы которого являются шиной входного кода, а вход записи является первой шиной Запись регистра, вход сброса счетчика импульсов является шиной Начальная установка, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет повышения достоверности информации при изменении входного кода, в него введены вторые регистр и счетчик импульсов, пятый элемент И-НЕ, элементы ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ, первый, второй и третий инверторы, причем информационные входы второго регистра являются шиной входного кода, а выходы соединены с соответствующими информационными входами второго счетчика импульсов, вход сброса которого является шиной Начальная установка, а суммирующий вход подключен к выходу первого элемента И-НЕ, первый вход- элемента И подключен к выходу генератора импульсов,

а выход соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с С-входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к его D-входу и объединен с установочными входами первого и второго счетчиков импульсов и с С-входом первого триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, а прямой выход соединен с первым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход переноса второго счетчика импульсов подключен через третий инвертор к С-входу второго триггера, S-вход которого соединен выходом переноса первого счетчика импульсов и объединен с входом первого инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И, R-входы первого, второго и третьего триггеров объединены и подключены к выходу второго инвертора, вход которого является шиной Начальная установка, D-входы первого и второго триггеров являются шиной нулевого потенциала, вход записи второго регистра является второй шиной Запись регистра и объединен с первым входом третьего элемента И- НЕ, второй вход которого объединен с входом записи первого И-НЕ, а выход соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ.

(

Csl

Л1

сЈ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления электроприводом. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет повышения достоверности информации при изменении входного кода. Цель достигается тем, что в преобразователь код - широтно-импульсный сигнал, с первого по четвертый элементы И-НЕ, первый, второй и третий триггеры, введены вторые регистр и счетчик импульсов, пятый элемент И-НЕ, элементы ИЛИ, И, ИЛИ- НЕ, первый, второй и третий инверторы, информационные входы первого и второго регистров являются шиной входного кода. 2 ил.

Ь

.-i