Устройство для определения максимального значения Советский патент 1993 года по МПК G06G7/02 

Изобретение относится к вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения максимального значения.

Устройство для определения максимального значения содержит генератор 1

тактовых импульсов/блок 2 задержки, первый 3 ключ, первый 4 счетчик, второй 5 счетчик, группу регистров, содержащую регистры 7I-TN группы, алгебраический сумматор 8, первый 9 и второй 10 регистры, триггер 11, блок 12 сравнения, элемент 13 И, цифроаналоговый 14 преобразователь и второй 15 ключ. Вход 16 информационный устройства соединен с информационным входом ключа 3. Вход 17 начальной установки устройства соединен с входами сброса счетчика 5 и С нулевым входом триггера 11, Выход 18 устройства соединен с выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 15. Выход генератора 1 соединен с управляющим входом ключа 3, и с входом элемента задержки 2, а также со счетным входом счетчика 5 и с первым входом элемента И 13. Первый выход блока 2 соединен с входом сброса счетчика 4, второй выход - с синх- ровходами всех регистров 7 группы 6 и С синхровходом регистра 10. Выход ключа 3 подключен к счетному входу счетчика 4, выходы которого соединены с информационными входами регистра 7i группы 6 и с первой группой входов сумматора 8; выходы 1-го регистра 7 группы 6 соединены с информационными входами {+1-го регистра 7 той же группы, г 1,N-i. выходы последнего, N-ru регистра 7 группы б соединены со второй группой входов сумматора 8, выходы которого подключены к информационным входам регистров 9 и 10. Выходы регистра 9 соединены с первой группой входов блока сравнения 12 и с информационными входами ЦАП 14. Выходы регистра 10 соединены с третьей группой входив сумматора 8. Прямой выход триггера 1Т соединен с вторым входом ключа 15. Выход элемента И 13 подключен к синхровходу регистра 9. Выход блока сравнения 12 соединен с вторым входом элемента И 13. Выход ЦАП 14 соединен с информационным входом ключа 15.

Устройствр работает следующим образом. .. . ;.: /....... . . , : .. : .,.: ;. ;

В основу работы устройства положен следующий принцип, Предположим, необходимо определить максимальное число импульсов входной частотно-модулированной последовательности, приходящих за интервал времени То. В заявляемом устройстве этот интервал разбивается на N частей. Генератор тактовых импульсов выдает импульсы с частотой f N/To. Таким образом, в группе регистров записываются значения чисел входных импульсов, являющихся 1/14- ми частями искомого числа. (Их сложение дает текущее значение искомого числа). Очередное значение числа импульсов входных формируется по предыдущему значе10

нию, добавлением к нему числа импульсов, зафиксированных счетчиком 4 в текущем интервале T0/N и вычитанием из него самого старого значения, зафиксированного в

5 последнем регистре группы 6. Таким образом, в отличие от прототипа, фиксирующего и выбирающего максимальное число из чисел, полученных на интервалах измерения: О - Т0, To-2.To,...i.To-(i+1).to. заявляемое устройство реализует оценку и выделение максимального значения среди чисел, полученных на интервалах времени 0-Т0, To/N-T-KT0/N),...,0-To)/N-To- {i-To) /N,... ig В исходном состоянии (в режиме определения максимального значения) регистры 9, 10, регистры 7 группы 6, счетчики 4 и 5 - обнулены, триггер И - в нулевом состоянии. Генератор тактовых импульсов не формируQ ет импульсов. Соответствующие цепи начальной установки (за исключением цепей начальной установки блоков 5 и 11) не показаны. При отсутствии импульсов с выхода генератора 1 формируется потенциал высо5 кого уровня.

При запуске устройства генератор 1 начинает формировать короткие отрицательные импульсы с периодом следования Т0. (В принципе, безразлично для устройства - по0 ступают или нет входные им пульсы на входы счетчика 4 до начала работы устройства, так как при запуске предусматривается установка перечисленных выше узлов в исходное состояние; однако, при необходимости

5 исключения этого факта, можно использовать дополнительный, не показанный на чертеже, управляющий вход ключа 3, на который до момента запуска устройства пода- ется запрещающий нулевой потенциал, а в

9 течение всего интервала времени работы устройства - разрешающий положительный потенциал).

От момента запуска устройства до пер вого (очередного) импульса с выхода генера тора 1, входные частотномодулированные информационные импульсы поступают через открытый ключ 3 на счетный вход счет- чика 4 и подсчитываются ими. При этом, в 0 алгебраическом сумматоре 8 (выполненном,

например, на комбинационном принципе) формируется двоичный код числа (8), определяемого выражением

(8) (10) + (4)-(7N), eg где ( ) - содержимое (двоичный код) соответствующего блока устройства, А в блоке сравнения 12 этот код сравнивается с кодом максимального среди всех предыдущих (перед первым тактовым импульсом - нулевого) значения числа входных импульсов; в том случае, если код на выходах сумматора 8 больше кода с выходов регистра 9, блок

сравнения 12 формирует на выходе (например, выход типа Больше) сигнал положительного (высокого) уровня.

Приход первого (очередного)тактового импульса с выхода генератора 1 вызывает следующие процессы. Ключ 3 закрывается на время переходных процессов в устройстве. Счетчик 5 инкрементируется. Открывается элемент И 13 и в случае выполнения условия

(8)(9)

(что соответствует случаю, когда новое значение числа импульсов, определенное за интервал времени Т0, больше предыдущего максимального значения), выходной код из сумматора 8 записывается в регистр 9 - регистр памяти максимального значения.

Затем, с задержкой, обеспечивающей окончание срабатывания указанных блоков, формируется импульс на втором выходе блока задержки 2 (задержанный тактовый импульс), и записывает содержимое выходов сумматора 8 в регистр 10 - регистр памяти текущего значения, а также продвигает коды (частичных значений) в регистрах 7 группы 6, записывая в первый регистр 7i содержимое счётчика 4.

После этого, задержанным сигналом с первого выхода (относительно второго выхода) блока задержки 2, счетчик 4 сбрасывается.

Далее процесс продолжается аналогично.

Содержимое регистра 9 поступает в цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, где преобразуется в потенциал, пропорциональный максимальному значению, определяемому устройством. Этот потенциал, однако, в начальный отрезок времени работы устройства не проходит через закрытый триггером 11 аналоговый ключ 15 на выход 18 устройства (так как.в начальный момент времени происходит накопление информации - от запуска до Т0). Импульсы с генератора 1 подсчитываются счетчиком 5, и при поступлении на его счетный вход N-ro импульса, появляется сигнал на выходе пере- полнёния счетчика 5. который устанавливает триггер 11 в единичное состояние, открывая элемент 15 (ключ) и разрешая . прохождение выходного информационного сигнала на выход 18 устройства. (При необходимости точной привязки момента разрешения к окончанию переходных процессов в устройстве при поступлении N-ro тактового импульса, на выходе триггера 11 может быть дополнительно включен элемент задержки).

Если в устройстве используется ЦАП, требующий тактовых импульсов запуска,

они могут быть поданы на него, например, с второго выхода блока задержки 2 (соответствующая цепь, так же, как и элемент задержки на выходе триггера 11 не показаны на

чертеже).

Блок задержки 2 может быть выполнен, например, на основе двух последовательно соединенных элементов задержки, или двух последовательно соединенных одновибраторов.

Генератор тактовых импульсов 1 может функционировать также совершенно анэло- гично генератору, использованному в устрой- стве-прототипе, при соответствующих

условиях и фронтах срабатывания связанных с ним и блоком задержки 2 блоках устройства.

При необходимости в ЦАП может быть встроен собственный высокочастотный тактовый генератор. Кроме того, при наличии в составе используемого ЦАП регистра, отпадает необходимость в использовании отдельного регистра 9; при этом внутренний регистр ЦАП должен иметь те же внешние

связи, что и регистр 9 в заявляемом устройстве.

Алгебраический сумматор 8 может быть реализован на основе сумматора-вычитате- ля - микросхем типа К 500 ИМ 180. При этом

следует реализовать блок 8 в виде последовательно соединенных двух таких схем (или совокупностей таких схем - в зависимости от разрядности): первоначальная схема настраивается, как сумматор, и суммирует коды (4) и (10); ее выходы соединены с второй схемой, на вторые выходы которой в режиме вычитания(он задается, как и режим суммирования соответствующими потенциалами на управляющих входах микросхемы, постоянно подключенными в данном устройстве соответственно к шинам и высоким или низким потенциалом) подается код (7м). Таким- образом реализуется текущая величина. Требуемая устройству.

Заявляемое устройство может быть использовано и для поиска минимального значения. Для этого необходимо в исходном Состоянии установить на всех регистрах 7 группы 6, на регистре 9 - коды тина

111.„11 Г, то есть все разряды должны содержать единичные значения (максимальные предварительные значения), а в регистр 10 занести код суммы всех содержимых регистров 7. Кроме того, в этом случае следует

переключить выход блока сравнения 12: вместо выхода типа Больше использовать выход типа Меньше. При этом устройство работает совершенно аналогично вышеописанному и определяет .минимум.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения максимального значения за счет определения и выбора на совокупности не только непересекающихся интервалов времени, но и на интервалах времени заданной длительности, но произвольного момента начала. Чем больше выбрано число N, тем более точно устройство определяет максимальное значение. При N 1 предлагаемое устройство по характеристикам совершенно аналогично.прототипу. В данном устройстве можно получать выходную информацию и в виде кода, снимая его с выходов регистра 9. Кроме того, заявляемое устройство повышает быстродействие процесса определения максимума, так как фактически при тех же .длительностях анализируемых интервалах времени осуществляет проведение за то же время в N раз больше измерения. Перечисленные факторы расширяют область применения заявляемого устройства за счет того, что оно может быть корректно применено в системах, где требуется вычисление экстремальных значений параметра в произвольные (возможно, пересекающиеся) интервалы времени, в то время как прототип принципиально не позволяет этого осуществить.

Все вышесказанное подтверждает преимущества предлагаемого устройства перед прототипом и соответствует поставленной цели изобретения.

Базовым объектом для предлагаемого устройства является устройство для определения максимального значения. Недостатками базового объекта являются низкое быстродействие и точность. Как следует из описания предлагаемого устройства, последнее обладает значительно (по заданию пользователя) более высокими значениями быстродействия и точности, что обуславливает его преимущества в сравнении с базовым объектом.

Формула изобретения

Устройство для определения максимального значения, содержащее генератор тактовых импульсов, блок задержки тактовых импульсов, первый ключ, первый счетчик, первый регистр, блок сравнения и циф- роаналоговый преобразователь, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом первого ключа и с входом блока задержки тактовых импульсов, информационный вход первого ключа является входом устройства, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, первый выход блока задержки тактовых импульсов соединен с входом сброса первого счетчика, о т личающееся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены группа регистров, второй

ключ, второй счетчик, второй регистр, элемент И, алгебраический сумматор и триггер, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом второго счетчика и с первым входом элемента И,

второ.й вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход- ссинхровходом первого регистра, выходы которого соединены с информационными входами цифро- аналогового преобразователя и первой

группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого подключена к группам информационных входов первого и второго регистров и выходам алгебраического сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам второго регистра, первого счетчика и последнего регистра группы, выходы первого счетчика соединены с информационными входами первого регистра группы, регистры группы соединены последовательно по информационным входам-выходам, а их синхровходы объединены и соединены с синхровходом второго регистра и вторым выходом блока задержки тактовых импульсов, выход переполнения

второго счетчика соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого соединен с входом сброса второго счетчика и входом начальной установки устройства, а прямой выход подключен к управляющему

входу второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом цифроанало- гового преобразователя, а выход является выходом устройства.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, блок задержки, первый ключ, первый счетчик, первый регистр, блок сравнения и цифроаналоговый преобразователь, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом первого ключа и с входом блока задержки, второй вход первого ключа является входом устройства, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, первый выход блока задержки соединен с входом сброса первого счетчика. Устройство отличается тем, что в него введены группа регистров, второй ключ, второй счетчик, второй регистр, элемент И, алгебраический сумматор и триггер, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом второго счетчика и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с синхровходом первого регистра, выходы которого соединены с информационными входами цифроаналогового преобразователя и с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с группами информационных входов первого и второго регистров и с выходами алгебраического сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам второго регистра, первого счетчика и последнего регистра группы, выходы первого счетчика соединены с информационными входами первого регистра группы, регистры группы соединены последовательно по информационным входам/выходам, а их синхровходы объединены, соединены с синхровходом второго регистра и с вторым выходом элемента задержки, выход переполнения.второго счетчика соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого соединен с входом сброса второго счетчика и является входом начальной установки устройства, а прямой выход подключен к упрае- ляющему входу второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом цифроэналогового преобразователя, а выход является выходом устройства. 1 ил. V fe 00 ел о ел о