Устройство для измерения периода Советский патент 1979 года по МПК G04F10/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРИОДА

ка в процессе его многократного переполнения. При этом в обоих случаях результаты измерения, зафиксированые в счетчике, не соответствуют значениям измеряемых периодов.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

Для этого в устройство введены регистр сдвига, схема перезаписи, пять элементов И, четыре элемента ИЛИ и tr-К-триггер, прямой выход кото рого соединен с входом регистра сдвига и с входами третьего и четвёртого элементов И, а инверсный выход соединен со вторым входом реги-i стра сдвига, и четвертым входом второго элемента И и с входами пятого, шестого и седьмого элементов И, выход второго элемента И подключен . через второй элемент ИЛИ к другому входу R-S-триггера вход третьего элемента И подкттчен к выходу первого элемента И и второму входу шестого элемента И, выход третьего элемента И соединен со входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключей к счетному входу второго счетчика, а второй вход - к выходу пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя и вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключён ко второму входу второго элемента ИЛИ и ко ВХОДУ четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с гааходом перёг/олнения второго, счетчика и со входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента И, а выход - к .счетному входу первого счетчика импульсов, выход переполнения которого пoдкJnoчeн ко входу синхронизации и входу 3-К- рйггёра:, ко второму входу се:Дьмого элемента И и к тактовому входу регистра сдвига., поразрядные выходы которого подключены через схему перезаписи к поразрядным входам второго счетчика, причем ивсод седьмого элемента И подключен к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу схемы перезаписи, вход К tJ-К-триггера подключен к щкнё логического нуля.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство для измерения периода содержит генератор 1 импульсов, счетчики 2 и 3 импульсов, дешифратор поддиапазонов 4, элемент ИЛИ 5, регистр сдвига б, схему перезаписи 7, триггеры 8 и 9, формирователь IО пусковой ключ 11, элементы и 12-14, ИЛИ 15, элемент И 16, элемент ИЛИ 1 элементы И-18-20, элементы ШШ 21 и 22. Выход генератора 1 соединен со входом элемента И 12, второй вхбд

;которого подключен к выходу триггера 8 и ко входу формирователя 10. Второй вход формирователя 10 соедине с клеммой Вход устройства и со входом пускового ключа 11, второй в}сод которого подключен к клемме Пуск устройства, а выход - к единичному входу триггера 8. Выход элемента И 12 соединен со входами элементов И 14 и 19. Выход элемента И 14 подключен через элемент ИЛИ 17 к счетному входу счетчика 3, поразрядные входы которого подключены-через схему перезаписи 7 к поразрядным выходам регистра сдвига 6. Выходы счетчика 3 подключены ко входам дешифратора 4 поддиапазонов, -выходы которого соединены со входами схемы ИЛИ 5, выход которой соединен со входом элемента И 13, второй вход которого соединен с выходом формирователя 10 и со входами элементов И 16 .и 18, третий выход - с выходом счетчика 2, а четвертый вход подключен с инверсному выходу -К-триггера 9, ко входу регистра сдвига 6 и

И

20, ко BT:optM

входу элемента

входам элементов И 18 и 19. Прямой выход триггера 9 соединен со вторлм входом регистра сдвига 6 и со вторыми входами, элементов И 14 и 16. Выход .элемента И 13 подключен через элемент ИЛИ 15 к нулевому входу триггера 8. Второй вход элемента ИЛИ 15 соединен с выходом элемента И 16 и со входом элемента ИЛИ 21, второй вход коэ орого соединен с выходом переполнения второго счетчика 3 и со входом элемента ИЛИ 22, второй -вход которого соединен с выходом элемента И 19, а вы.ход - со счетньам входом счетчика 2, Выход переполнения счетчика 2 подключен ко входу синхронизации и входу 7 -К-триггера 9, ко второму входу элемента И 20 и к тактовому входу регистра сдвига 6. Выход элемента И 2С соединен с третьим входом эле мента ИЛИ 21, выход которого подключен .к управляющему входу.схемы перезаписи 7. Вход К 3-К-триггера подключен к шине логического нуля устройства.

Примем состояние триггеров, при котором на нулевом (инверсном) выходе есть разрешакяций (высокий) потенциал, за нулевое (-О) ,а состояние триггеров, при котором на единичн.ом (прямом) выходе - разрешаниций .(высокий) потенциал, за единичное (-1).

Устройство позволяет измерять как малые значения периодов, длительност которых не превышает время переполнения счетчика 2, так и большие значения периодов, длительность которых превышает время переполнения счетчика 2. Устройство работает следующим ;обраэом. В исходном состоянии счетчики 2 и 3, регистр б, триггеры 8 и 9 находятся в нулевом состоянии, формирователь 10 и первый элемент И 12 закрыты запрещающим (низким) потенциалом единичного выхода триггера 8 Второй элемент И 13 закрыт запрещающим (низким) потенциалом выхода счетчика 2, а также низким гютенциалом выхода первого элемента ИЛИ 5. Третий элемент И 14 и четвертый эле мент И 16 закрыты запрещающим (ниэ ким) потенциалом прямого выхода 3-К-триггера 9. Элементы И 18-20 открыты по одному из входов разрешающим (высоким) потенциалом инверсного выхода 3 -К-триггера 9 . При пос .туплении на вход пускового ключа 11 сигнала Пуск и с приходом на вход устройства импульса, соответствующего началу измеряемого периода, последний через ключ 11 проходит на единичный вход триггера 8, но не проходит на выход формировате ля 10. Переключаясь, триггер 8 откр вает з лемент И 12 для прохождения счетных импульсов с генератора 1 на счетчик 2 через открытый элемент И 19 и элемент ИЛИ 22. Кроме того, разрешается прохождение импульсов, соответствукицих концу измеряемых. периодов, через формирователь 10. Работа устройства при измерении больших значений периода, длительно которых превышает время.переполнени счетчика 2, В этом случае счетчик 2 после по тупления на него определенного количества импульсов с генератора 1 переполняется, и импульс переполнени с его выхода поступает на 3-вход и вход синхронизации Л-К-триггера 9, на тактовый вход регистра сдвига б и через откЕЯаГтый высоким потенциалом инверсного выхода триггера 9 элемент И 20 и через элемент ИЛИ 21 на управляющий вход схемы перезаписи 7. При этом в счетчике 3 записывается обратный код числа, находящегося в регистре сдвига 6. Регистр сдвига 6 и счетчик 3 имеют одинаковое количество разрядов. Так как регистр 6 в исходном состоянии находится в нулевом состоянии,; ТО ПО первому импульсу переполнения счетчика 2 в счетчик 3 во все разряды запишутся единицы. По окончании первого импульса переполнения регистр б остается в нулевом состоянии, а триггер 9 устанавливается в единичное состояние, закрывая низким потенциалом инверсного выхода элементы И 13, 18, 19 и 20 и открывая высоким потенциалом прямого выхода элемента И 14 и 16. При установке триггера 9 в единичное состояние на первом входе регистра 6 появляется, низкий потенциал, а на втором входе - высокий. Импульсы генератора- 1 через элементы И 12, 14, и элемен ИЛИ 17 поступают на счетный вход счетчика 3. Так как все разряды счетчика 3 находятся в единичном состоянии, первый импульс, поступающий на счетный вход счетчика, переполняет его. Импульс переполнения счетчика 3 поступает через элемент ИШ 22 на счетный вход счетчика 2 и через элемент ИЛИ 21 - на управляющий вход схемы перезаписи 7. При этом число/ записанное в регистре 6, перезаписывается обратным кодом в счетчик 3. В результате все разряда счетчика 3 сНова устанавливаются в единичное состояние. Второй импульс, поступающий на счетный вход счетчика 3, снова переполняет его, И импульс переполнения счетчика 3 снова поступает на счетный вход счетчика 2 и управляющий вход схемы перезаписи 7. Таким образом, после первого переполнения счетчика 2 и счетчик 3 перезаписывгиотся обратные коды числа, хранящегося в регистре 6. В этом случае частота импульсов на входе счетчика 2 не изменяется.. Счетчик 2 заполняется ймпульса1«1И до переполнения. По окончании второго импульса переполнения счетчика 2, поступающего на тактовый вход регистра сдвига б, в первый регистра запишетсяединица. При этом обратный код, зaпиcывae 4лй в счетчик 3, будет 1...1110 Следовательно, частота импульсов переполнения счетчика 3, поступающих на вход счетчика 2 после его второго переполнения, будет в два раза ниже частоты импульсов генератора 1. При третьем переполнении счетчика 2, по окончании импульса переполнения запишется единица во второй разряд регистра сдвига б. Число, записанное в регистре, будет 0...0011, а число, записанное в счетчик 3 обратным кодом, будет 1...1100. При этом частота импульсов, поступающих на вход счетчика 2, уменьшается в четырераза и т.д. По приходу импульса конца измеряемого Ьериода импульс с выхода формирователя 10 поступает на вход элемента И 16, открытого по второму входу высоким потенциалом прямого выхода, устанавливая его в исходное (нулевое) состояние. B JIXpднoй импульс , элемента И 16 поступает также через элемент ИЛИ 21 на управляющий вход схе№1 7. При этом в счетчик 3 в обратном коде записывается число, соответствующее поддиапазону измерения, а на соответствующем выходе дешифратора поддиапазонов 4 появляется сигнал, указывающий номер поддиапазона измерения. Низким потенциалом единичного выхода триггера 8 закрывается первый элемент И 12, и на вход счетчика 3 прекращгиот поступать счетные импульсы. Цикл изме ения заканчивается. в счетчике 2

Код числа, записанного в счетчик 3

Номер поддиапазона

1 1 1 .... 1 1 1

1 2 3 1 1 1 1 1 О

1 11 .... 1 О О

фиксируется число, соответствующее поддиапазону измерения, а дешифратор 4 указывает номер поддиапазона измерения в соответствии с приведенной, табл. 1 истинности. Таблица

1 1 0....0 О О

m -1 1 О О .... О О О

m Измеряемый период определяется по формуле То, Т«з«. С2 ,- N ) где п - число разрядов счетчика 2; N - показания счетчика 2; m - номер поддиапазона; Т -период следования импульсов генератора 1. Работа устройства при измерении мг1лых значений периода, дл.ительность которых не превьнаает время перепрлнения счётчика 2. В исходном состоянии элемент И 13 открыт по. одному входу высоким потенциалом инверсного выхода триггера 9. Если к моменту окончания измеряемого периода на выходе счетчика 2 «5удёт разрешающий потенциал (т.е. задаваемая точность измерения достиг нута) , то элемент И 13 открывается, так как импульс конца первого измеряемого периода проходит через отК1 1тый элемент И 18 и элемент ИЛИ 1 на счетный вход счетчика 3, записывая в него единицу. В шике i дешифратора 4 появляется разраяающи потенциал, который через элемент ИЛИ поступает на третии:вход элемента И 13. Вследствие этого импульс конца первого измеряемого периода проходит через элемент И и :.элемент ИЛИ 15 на нулевой вход триггера 8, устанавливая в исходное сост ояние. При этом закрывается элемент И 12, и цикл измерения заканчивается. В счетчике 2 фиксируется резуль тат, пропорциональный значению пери ода, а потенциал с шдхода шины 1дешифратора поддиапазонов 4 указыва величину порядка в соответствии с первым поддиапазоном. Если измеряемый период мая, то к приходу импульса, соответствующег концу первого периода, в счетчике 2 накапливается недостаточно импульсов, на выходе его нет разрешаквдего потенциала (задаваемая точность не достигнута). Элемент И 13 не открывается, и цикл измерения не заканчивается. Вследствие этого импульсы с генератора 1 через элементы И 12 и 19, элемент ИЛИ 22 продолжают поступать в счетчик 2, а импульсы с выхода формирователя 10 через открытый элемент И 18 и элемент ИЛИ 17 на счётный вход счетчика 3. Если к моменту окончания второго периода на выходе счетчика 2 есть 1разрешающий потенциал, то разрешающий потенциал с шины 2 дешифратора поддиапазонов 4 проходит через элемент ИЛИ 5, и элемент И 13 открыт для прохождения импульса конца цикла измерения. В этом случае в счетчике 2 вновь фиксируется результат, а дешифратора 4 потенциал (айны указывает на второй поддиапазон при измерении малых значений периода. В случае, когда к концу второго измеряемого периода на выходе счетчика 2 нет разрешающего потенцигша, анализируется момент конца четвертого измеряемого периода, и при достижении заданной точности заканчивается цикл измерения. Потенциал, возникший на шине 3 дешифратора 4, указывает на третий поддиапазон измерения и т.д. Таким образом, в конце каждого . 1,2,4,8 йт.д. измеряемых периодов происходит анализ достижения задава-емой точности измерения и в случае ее достижения останов измерения с автоматическим выбором поддиапазона. Дешифратор 4 указывает номер поддиапазона измерения в соответствии с бл.2 истинности.

Номер поддиапазона

1 2 3

m -1 го Кзм&ряегллЛ период для мгшых значени периода, длительность которых не превышает время переполнений счетчи ка 2, определяется по формуле TUJM. N-2 где N - показания счетчика 2; т.- номер поддиапазона; Т - период импульсов генератора Таким образом, большие значения периодов, длительность которых превы шает время переполнения счетчика 2, определяются по формуле (1), а малы значения периода - по формуле (2). При этом единичное состояние триггер 9 указывает, что измеряемый период определяется по формуле (1), а нулевое состояние триггера 9 указывает что период определяется по формуле (2). Формула изобретения Устройство для измерения периода содержащее генератор опорной частоты выход которого подключен ко входу элемента И, второй вход которого соединен с вкосодом R-S-триггера и с входом формирователя, второй вход которого соединен с входом пускового ключа, выход которого подключен ко входу R-S-триггера, счетчик импульсов, один из выходов которого соединен со входом второго элемента ./И, второй вход которого подключен к выходу формирователя, а третий - к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами дешифратора поддиапазонов,подключенного входам к выходам второго счетчика импульсов отличающееся тем,что,с це лью расширения диапазона измерения,в него введены регистр сдвига,схема пе записи,пять элементов И,четыре элеме та ИЛИ и 3-К-триггер,прямой выход ко торого соединен со входом регистра сдвига и со входами третьего и четвертого элементов И, а инверсный вы69043510

Таблица 2

Код числа, записанного в счетчике 3

001

О О О 01 О 1 0. О

00 Q

01 000

1О ход соединен со вторым входом регистр сдвига, с четвертым входом второго элемента И и с .входами пятого, тестого и седьмого элементов И, выход второго элемента И подключен через второй элемент ИЛИ к другому входу R-S-триггера,. второй вход третьего элемента И подключен к выходу первого элемента И и второму входу шестого элемента И, выход третьего элемента И соединен со входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, а второй вход - к выходу пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя и вторым входом Четвертого элемента И, выход которого подключен ко второму входу . второго элемента ИЛ и ко входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика и со входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которогоподключен к выходу шестого элемента И, а выход - к счетное« у входу первого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен ко ахсщу синхронизации и входу 3- З-К-триггера, ко второму входу седьмого элемента И и к тактовому входу регистра сдвига, поразрядные выходы которого подключены через схему перезаписи к поразрядньм входам второго счетчика, причем выход седьмого элемента И подключен к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу схекь перезаписи, вход К 1:-К-триггера подключен к шне логического нуля. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство 354397, кл. G 04 F 10/04, 1972. 2.Авторское свидетельство 451045, кл. G 04 Р 10/04, 1975.

т

/ г 3.

18

L

Пуск Ч

)S

1Э

вход

IIL