Вторичные кварцевые часы для синхронизации генератора псевдослучайной последовательности Советский патент 1993 года по МПК G04C11/02 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в синхронизирующих устройствах и при разработке систем, единого времени, в которых информация о времени-передается иммитозащищенным параллельным двоично-десятичным позиционным кодом.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности синхронизирси вать генераторы псевдослучайной последовательности.

На фиг.1 приведена функциональная схема вторичных кварцевых часов для синхронизации генераторов ЛСП; на фиг.2 -.схема начальной установки; на фиг.З - схема формирователя импульсов; на фиг.4 - схема счетчика времени.

Вторичные кварцевые часы для синхро низации генераторов ПСП (фиг.1) содержат кварцевый генератор 1, делитель 2 частоты, логическую схему 3, счетчик 4 времени, индикатор 5, первый триггер 6, второй триггер 7, третий триггер 8, первый элемент И-НЕ 9, схему 10 начальной установки, первый

00 GJ

ел ел

Сл Ю

формирователь 11 импульсов, схему 12 контроля четности, схему 13 сравнения кодов., дешифратор 14 сигналов состояния, шину 15 импульсов точного времени, шину 16 разрешения коррекции, шину 17 входных импульсов, второй формирователь 18 импульсов, первый элемент НЕ 19, первый элемент И 20, второй элемент И-НЕ 21, второй элемент И 22, буферный регистр 23, четвертый триггер 24, второй элемент НЕ 25 и третий элемент НЕ 26.

Шина 16 разрешения коррекции соединена с информационным входом первого триггера б и входами дешифратора 14 сигналов состояния, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 20, выход которого соединен с установочными входами первого формирователя 11 импульсов, четвертого триггера 24, второго триггера 7 и первого триггера 6, тактовый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 1 и счетным входом делителя частоты 2, а прямой выход - с первым тактовым входом первого формирователя 11 импульсов и тактовым входом второго триггера 7, информационный вход которого соединен с выходом схемы 12 контроля четности, входы которой соединены с шиной 15 импульсов точного времени и информационными входами буферного регистра 23, выходы которого соединены с второй группой входов схемы 13 сравнения кодов и информационными входами счетчика 4 времени, выходы информации которого соединены с входами индикатора 5, а выходы миллисекунд, секунд, минут и часов соеди- нены с шиной 17 выходных импульсов и первой группой входов схемы 13 сравнения кодов, причем выход старшего разряда часов соединен также с первым тактовым входом второго формирователя 18 импульсов, установочный вход которого соединен с выходом схемы 10 начальной установки, а инверсный выход- с вторым входом первого элемента И 20, с шиной 17 аыходкых импульсов, с входом второго элемента НЕ 25 и с вторым входом второго элемента И-НЕ 21, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера б, а выход - с установочным входом делителя 2 частоты, пятый выход которого соединен с четвертым входом логической схемы 3, четвертый и второй выходы соединены с шиной 17 эы- ходных импульсов, третий его выход соединен с третьим входом логической схемы 3, а первый выход - со вторым тактовым входом второго формирователя 18 импульсов, тактовым входом третьего триггера 8 и вторым тактовым входом первого формирователя 11 импульсов, прямой выход которого соединен со вторым входом второго элемента И 22, первый вход которого соединен с выходом второго триггера 7 и с информационным входом четвертого триггера 24, а выход

- с тактовыми входами буферного регистра 23 и четвертого триггера 24, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 9, с первым входом логической схемы 3 и с установочным входом третьего

триггера 8, информационный вход которого соединен с выходом схемы 13 сравнения кодов, а выход - с вторым входом логической схемы 3 и вторым входом первого элемента И-НЕ 9, выход которого соединен с

5 входом разрешения записи счетчика 4 времени, сметный вход которого соединен с выходом логической схемы 3, а установочный вход- с выходом второго элемента НЕ 25. Схема начальной установки, приведен0 ная на фиг.2, работает следующим образом, После подачи напряжения питания конденсатор С в начальный момент не заряжен, при этом на входе элемента D1.1 и выходе схемы присутствует запрещающий сигнал

5 нулевого уровня .. После заряда конденсатора С на входе элемента D1.1 и на выходе схемы устанавливается разрешающий сигнал уровня логической единицы. Постоянная времени заряда конденсатора С

0 определяется параметрами элементов R1, R2, С и должна превышать длительность переходных процессов в цепях питания.

Формирователь импульсов, приведенный на фиг.З, работает следующим образом.

5 По сигналу низкого уровня, поступающему на вход R формирователя импульсов,проис- ходит начальная установка первого и второго триггеров (D 1,1, D1.2). По перепаду из единицы в ноль сигнала, поступающего на

0 вход С1 формирователя импульсов, первый триггер переходит во второе состояние. По перепаду из единицы в ноль сигнала, поступающего на вход С1 формирователя импульсов, первый триггер переходит во второе

5 состояние, По перепаду из единицы в ноль сигнала, поступающего на вход С2 формирователя импульсов, второй триггер переписывает состояние первого. Сигнал высокого уровня с прямого выхода зторого

0 триггера поступает на прямой выход формирователя импульсов, а сигнал низкого уровня с инверсного выхода этого триггера через элемент i/i (D2) поступает на инверсный выход формирователя импульсов и на вход R

5 первоготриггерз, что приводит к его возвращению в исходное состояние. По второму перепаду из единицы в ноль сигнала, поступающего на вход С2 формирователя импульсов происходит запись состояния первого триггера, таким образом и второй триггер

возвращается в исходное состояние. При дальнейшей работе происходит повторение выше описанного цикла.

Счетчик времени, приведенный на фиг.4, состоит из счетчиков миллисекунд (D3.D4.D5), секунд (Об, D7), минут (D8. D9). часов (D10, D11), дешифраторов миллисекунд (D12, D13), секунд (015), минут (017), часов (D19). элементов ИЛИ (01). НЕ (02) и резистора R.

Счетчик может работать в двух режимах: в счетном и параллельной записи информации. В счетный режим счетчик времени переходит при условии отсутствия на его V , входе нулевого потенциала. В этом режиме происходит подсчет импульсов, поступающих на С вход счетчика времени, формирование на выходах счетчиков миллисекунд, секунд, минут и часов параллельного двоично-десятичного позиционного кода времени. Сформированный таким образом код времени поступает на шину выходных импульсов, а код секунд, минут и часов, через соответствующие умощнители, поступает на шину индикации. Дешифратор миллисекунд дешифрирует каждый тысячный импульс, дешифраторы секунд и минут - каждый шестидесятый импульс, а дешифратор часов - каждый двацать четвертый импульс, эти импульсы поступают через элементы ИЛИ на R входы соответствующих счетчиков и сбрасывают последние. Общий сброс счетчика времени происходит по сигналу с уровнем логической единицы, поступающему на его R вход.

В режиме параллельной записи по сигналу нулевого уровня, поступающему на V вход счетчика времени, происходит запись параллельного двоично-десятичного позиционного кода, поступающего по шине дэн- ных на его D вход. Записанный код поступает на шину выходных импульсов и через умощнители на шину индикации, также как в счетном режиме.

Вторичные кварцевые часы для синхронизации генераторов ПСП работают следующим образом.

Перед началом работы (по включению питания) схемой 10 начальной установки формируется кратковременный сигнал низкого уровня, который поступает на выход второго формирователя 18 импульсов, затем - на шину 17 выходных импульсов, для осуществления начальной установки ГПСП, а также - через лервьн/i элемент И 20, второй элемент И-НЕ 21 и второй элемент НЕ 25, на установочные входы первого триггера 6, второго триггера 7, первого формирователя 11 импульсов, четвертого триггера 24, делителя 2 частоты, счетчика 4 времени и устанавливает последние в О. В это же время происходит проверка схемой 12 контроля четности поступающего по шине 15 импульсов точного времени параллельного двоим- 5 но-десятйчного позиционного кода времени ни соответствие разряду четности, дешифрация дешифратором 14 сигналов состояния сигналов, поступающих по шине 16 разрешения коррекции, и формирование

10 кварцевым генератором 1 последовательности тактовых импульсов стабильной частоты.

При исправной работе комплекса единого времени на выходе дешифратора 14

15 сигналов состояния устанавливается сигнал высокого уровня, который разрешает рабо- ту первого триггера б, второго триггера 7, первого формирователя 11 импульсов и четвертого триггера 24, после снятия сигнала

0 начальной установки, С приходом на информационный вход первого триггера 6 сигнала Запрет кода, который запрещает использование значения кода времени в моменты его смены, на выходе триггера формируется

5 сигнал низкого уровня, который удерживает делитель 2 частоты в сброшенном состоянии до прекращения действия сигнала Запрет кода. По заднему фронту этого сигнала происходит запись результата про0 верки на соответствие разряду четности кода точного времени и формирование первым формирователем 11 импульсов импульса записи. При соответствии разряду четности кода точного времени на выходе

5 второго триггера 7 устанавливается сигнал высокого уровнЯ( разрешающий прохождение импульса записи и на вход записи буферного регистра 23 и на тактовый вход четвертого триггера 24, По этому импульсу

0 происходит запись текущего значения кода точного времени в буферный регистр 23 и

. запись сигнала высокого уровня в четверс тый триггер 24, который разрешает работу

третьему триггеру 8. Код точного времени с

5 выхода буферного регистра 23 поступает на вторую группу входов схемы 13 сравнения кодов, на первую группу входов которой поступает код времени,формируемый счетчиком 4 времени. При совпадении кодов на

0 выходе схемы 13 сравнения кодов устанавливается сигнал высокого уровня, который записывается в третий триггер 8, после чего счетчик 4 времени переходит в режим параллельной записи, т.к. с выхода первого

5 элемента И-НЕ 9 на вход разрешения записи счетчика 4 времени приходит сигнал низкого уровня. С приходом следующих сигналов Запрет кода цикл повторяется с той лишь разницей, что код точного времени с выходов буферного регистра 23 поступает

на шину 17 выходных импульсов и на первую группу входов схемы 13 сравнения кодов через счетчик 4 времени. Значения кода времени индицируются на индикаторе 5.

Выше описанный режим работы вторичных кварцевых часов осуществляется непосредственно от комплекса единого времени высокой точности, поэтому ГПСП, получающий сигналы по шине 17 выходных импульсов будет работать синхронно с другими ГПСП, подключенными к системе единого времени аналогичным образом.

Кроме синхронного часы имеют еще два режима работы:.

1.режим удержания синхронизма;

2.режим вхождения в синхронизм.

В режиме удержания синхронизма часы переходят в случае выхода из строя комплекса единого времени. В этом случае на выходе дешифратора 14 устанавливается сигнал низкого уровня, который через первый элемент И 20 запрещает работу первого триггера 6, второго триггера 7, первого формирователя 11 импульсов и четвертого триггера 24. Последний, в свою очередь, сигналом низкого уровня на своем выходе удерживает в нулевом состоянии третий триггер 8. Это приводит к тому, что счетчик 4 времени переходит в счетный режим, т.к. на его входе разрешения записи устанавливается сигнал высокого уровня, а на счетный вход поступают тактовые импульсы частотой 1 кГц. Эти импульсы формируются на пятом выходе делителя 2 частоты и поступают на четвертый вход логического элемента 3, а комбинация сигналов 00 на первом и втором входах этого элемента соответствует коммутации четвертого входа с выходом. Таким образом, на шину 17 выходных импульсов продолжает поступать код времени, но уже сформированный вторичными часами, а не комплексом единого времени. Но, т.к. последовательность импульсов формируется на базе высокостабильного кварцевого генератора 1, ГПСП может удерживаться в синхронном режиме длительное время. Продолжительность работы в этом режиме зависит от требований, предъявляемых к точности синхронизации генераторов, и от времени, необходимо для восстановления работоспособности комплекса единого времени.

Режим вхождения в синхронизм осуществляется следующим образом.

После восстановления работоспособности комплекса единого времени на выходе дешифратора 14 сигналов состояния устанавливается сигнал высокого уровня, который разрешает работу первого триггера 6. второго триггера 7, первого формирователя

11 импульсов и четвертого триггера 24. а схемой 12 контроля четности производится проверка кода точного времени на соответствие разряду четности. С приходом на ин5 формационный вход первого триггера 6 сигнала Запрет кода на его выходе форми руется сигнал низкого уровня, который обнуляет делитель 2 частоты и удерживает его в сброшенном состоянии до прекращения

0 действия сигнала Запрет кода. По заднему фронту этого сигнала происходит запись результата проверки на соответствие разряду четности кода времени и формирование первым формирователем 11 импульсов им5 пульса записи в буферный регистр 23. При соответствии разряду четности кода времени на выходе второго триггера 7 устанавливается сигнал высокого уровня, разрешающий прохождение импульса запи0 си на тактовый вход буферного регистра 23 и на тактовый вход четвертого триггера 24. По этому импульсу происходит запись текущего значения кода точного времени в буферный регистр 23 и запись сигнала

5 высокого уровня в четвертый триггер 24, который разрешает работу третьему триггеру 8. Код точного времени с выхода буферного регистра 23 поступает на вторую группу входов схемы 13 сравнения кодов, на

0 первую группу входов которой поступает код времени, формируемый счетчиком 4 времени. При несовпадении кодов на выходе схемы 13 сравнения кодов устанавливается сигнал низкого уровня, который при

5 записи в третий триггер 8 не изменит его предыдущего состояния, т.е. на первом и втором входах логической схемы 3 установятся сигналы высокого и низкого уровней, соответственно, что соответствует коммута0 ции третьего входа логической схемы 3 с его выходом. Таким образом, на счетный вход счетчика 4 времени поступают тактовые импульсы высокой частоты с третьего выхода делителя 2 частоты. Это приводитхускорен5 ной смене временных значений, т.е. cnrVia- лов, поступающих на шину 17 выходных импульсов, что вызывает ускоренную работу ГПСП, Через некоторое время значения кодов времени совпадут и на выходе схемы

0 13 сравнения кодов установится сигнал высокого уровня, запись которого в третий триггер 8 приведет к установке синхронного режима работы, т.к. на входе разрешения записи счетчика 4 времени установится раз5 решающий сигнал низкого уровня, по которому код точного времени с выхода буферного регистра 23 будет поступать на шину 17 выходных импульсов счетчик 4 времени. Таким образом, во всех режимах ра- боты последовательность импульсов

непрерывна и каждому значению времени соответствует строго определенное количество импульсов.

При описании функционирования уст- ройства не упоминалось о том. что за время работы в режиме удержания синхронизма часы могут как отставать, так и уходить вперед. Это обьясняется тем, что код времени цикличен, а счетчик 4 времени может корректироваться на всю глубину. Поэтому при опережении эталонного значения времени счетчик 4 времени формирует код времени до 24 ч, после чего на выходе третьего элемента НЕ формируется перепад сигнала из Г в 0я, по которому второй формирова- тель 18 импульсов формирует импульс сброса, после чего режим вхождения в синхронизим продолжается до совпадения значений кодов времени.

Предлагаемые вторичные часы для син- хронизации ГПСП выгодно отличаются от прототипа тем, что обладают:

1.высокой достоверностью получаемой информации, за счет контроля четности получаемого кода времени;

2.высокая точность вхождения в синхронизм, т.к. код точного времени поступает с дискретом в 1 млс, а делитель частоты обнуляется на время смены значений кода;

3.полным автоматизмом в работе, т.к. в схеме сравнения кодов происходит полное сравнение кодов, а счетчик времени корректируется на всю глубину.

Часы позволяют синхронизировать работу электронной аппаратуры, работающей в реальном масштабе времени, в частности ГПСП, что расширяет функциональные возможности вторичных часов.

На дату подачи заявки изготовлен опытный образец устройства, который прошел государственные испытания.

Формула изобретения

Вторичные кварцевые часы для синхронизации генератора псевдослучайной последовательности, содержащие кварцевый генератор, делитель частоты, логическую схему, счетчик времени, индикатор, первый, второй и третий триггеры, элемент И-НЕ. формирователь импульсов, схему сравнения кодов, шину импульсов точного време- ни, шину разрешений коррекции и шину выходных импульсов, причем выход кварцевого генератора соединен со счетным входом делителя частоты, пятый выход которого соединен с четвертым входом ло- гической схемы, второй вход которой соединен с выходом третьего триггера и вторым входом первого элемента И-НЕ, а выход - со счетным входом счетчика времени, выходы индикации которого соединены с входами индикатора, а выход секунд - с первой группой входов схемы сравнения кодов, выход которой соединен с информационным входом третьего триггера, отлмчзющее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, э «их введены схема начальной установки, схема контроля четности, дешифратора сигналов состояния, второй формирователь импульсов, три элемента НЕ, два элемента И, второй элемент И-НЕ, буферный регистр и четвертый триггер, а в счетчик времени дополнительно введен счетчик миллисекунд, причем шина разрешения коррекции соединена с информационным входом первого триггера и входами дешифратора сигналов состояния, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с установочными входами первого формирователя импульсов,четвертого, второго и первого триггеров, тактовый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, а инверсный выход - с первым тактовым входом первого формирователя импульсов, первым входом второго элемента И-НЕ и тактовым входом второго триггера, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом схемы контроля четности, входы которой соединены с шиной импульсов точного времени и информационными входами буферного регистра, выходы которого соединены с второй группой входов схемы сравнения кодов и информационными входами счетчика времени, выходы часов, минут и миллисекунд которого соединены с первой группой входов схемы сравнения кодов, а выходы миллисекунд, секунд, минут и часов соединены также с шиной выходных импульсов, а выход старшего разряда часов соединен также с входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен с первым тактовым входом второго формирователя импульсов, установочный вход которого соединен с выходом схемы начальной установки, а инверсный выход - с вторым входом первого элемента И, с шиной выходных импульсов, с входом второго элемента НЕ и с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с установочным входом делителя чз-: стоты, четвертый и второй выходы которого соединены с шиной выходных импульсов, третий его выход - с третьим входом логической схемы, а первый выход - с вторым тактовым входом второго формирователя импульсов, тактовым входом третьего трмг- гера и вторым тактовым входом первого формирователя импульсов, прямой выход которого соединен с вторым входом второго

элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго триггера и с информационным входом четвертого триггера, а выход - с тактовыми входами буферного регистра

и четвертого триггера, выход которого сое- 5 новочный вход которого соединен с выхо- дмнен с установочным входом третьего дом второго Элемента НЕ.

триггера, с первым входом логической схемы и первым входом первого элемента И- НЕ, выход которого соединен с входом разрешения записи счетчика времени, уста новочный вход которого соединен с выхо- дом второго Элемента НЕ.

Использование: приборостроение, синхронизирующие устройства системы единого времени, в которых информация о. времени передается иммитозащищеннь м параллельным двоично-десятичным позиционным Уодом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Сущность: вторичные кварцевые часы для сихронизации генератора ПСП содержат кварцевый генератор, делитель частоты, логическую схему, счетчик времени, индикатор, три триггера, элемент ИгНЕ. формирователь импульсов, схему сравнения кодов, шину импульсов точного времени, шину разрешения коррекции, шину выходных импульсов. Достижению поставленной цели способствует введение схемы начальной установки, схемы контроля четности, дешифратора сигналов состояния, второго формирователя импульсов, трех элементов НЕ, двух элементов И, второго элемента И-НЕ, буферного регистра и четвертого триггера..В описании приведены структурная схема часов и схемы некоторых элементов, поясняющие их конкретное исполнение. 1 ил. W w Ј

и:

-о-и

о-1У

BLU

1

Ri

D1.1

JT

яD1.2

Фиг. 2

Фиг. 4