Устройство для вычисления дробно-рациональнойфуНКции Советский патент 1981 года по МПК G06F17/11 

1

Изобретение относится к вычислительным устройствам для обработки информации, в частности к устройствам для решения уравнений, и может быть использовано, например з устройствах для обработки информации В измерительных приборах,в частности в двухканальных нейтронных влагомерах, измеряющих весовую влажность сыпучих материалов с переменной плотностью.

По основному авт. св. № 532097 известно.устройство для вычисления дробно-рациональной функции, используемое преимущественно в двухканальных влагомерах и содержащее счетчик, группу элементов И, второй счетчик, вторую группу элементов И, третью группу элементог И, два триггера, три элемента И, элемент ИЛИ и формирователь. Первые входы триггеров и счетчиков соединены с первым входом устройства, нулевой выход первого триггера подключен к первым входам первого и второго элементов И, единичный выход второго триггера подключен ко-вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен ко второму | входу первого счетчика, выход второго счетчика через формирователь подключен ко второму входу второго триггера и является выходом устройства, третьи входы первого и второго элементов И являются соответственно вторыми и третьими входами устройства, выходы элементов И первой группы подключены к группе входов первого счетчика, группа выходов

0 которого через вторую группу элементов И подключена к первой группе входов второго счетчика, к второй группе входов последнего подключены выходы третьей группы элементов И,

5 выход второго счетчика подключен к входу второй группы элементов И, входы первой и третьей группы элементов И и второй вход первого триггера подключены к четвертому входу

0 устройства, нулевой выход второго триггера подключен к первому входу третьего, элемента И. Выходы первого и третьего элементов И подключены к входам элементна ИЛИ, выход кото5рого подключен к входу второго счетчика. Второй вход третьего элемента является пятым входом устройства,, группы входов первой и третьей группы элементов И являются группами входов устройства. На входы устройства подгиотся две последовательности импульсов с частотой f и fj, и сигнал с частотой На выходе устройства получают частотный сигнал, определяемый, как 1чЬк.-2 Однако для усреднения информации Изменяющейся дискретно и случайНЕШ образом во времени, устройство используется совместно с УВМ, которая осуществляет накопление входной информации за несколько циклов измер«ния и усредняет информацию по зкспоненцйальному закону, что значительно усложняет схему. Цель изобретения-- повышение надежности. Эта цель достигается тем, что в устройство для вычислений дробно-ра циональной функции по авт. св. № 532097 введены реверсивный счетчик, таймер, дополнительный счетчик дополнительная группа элементов И, дополнительный элемент И и дополнительный формирователь импульсов, выходам старших разрядов реверсивного счетчика соединены со входами элементов И дополнител ьной группы, выходы которых соедииены с группой входов дополнительного счет чика импульсов, выход которого является выходом устройства и соединен с управляющими входами элементо И дополнительной группы и со входом дополнительного формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика импульсов, второй вход которого под ключен к выходу второго счетчика и входу таймера выход которого соединен со входом Установка О уст ройства, вход дополнительного счет чика импульсов подключен ко второму входу третьего элемента И, вто1е ой вход дополнительного элемента И подключен к нулевому выходу второго триггера. На чертеже показан.один иэ опти мгшьиых вариантов схемного решения предлагаемого устройства в комплекс с основным (поз. 1). Устройство содержит реверсивный счетчик 2 импульсов, счетчик 3 импульсов, группу 4 элементов И, эле мент И 5 формирователь 6 импульсо таймер 7, счетчик 8, триггеры 9 и 10 счетчик 11, алемеиты И 12 и 13 формирователь 14, элемеит И 15,груп пы 16, 17 и 18 элементов И,элемент ИЛИ 19. Устройство работает следующим . обраёом. В исходном состоянии нулевой сигнал с выхода счетчика 8 основного устройства поступает на счетный вход Сложение реверсивного счетчика 2 импульсов и на вход таймера 7, с выхода которого импульс поступает на вход Установка О основногб устройства, устанавливая все элементы основного устройства в исходное состояние. Нулевой сигнал d нулевого выхода триггера 9 поступает на вход элеьлента И, эапрещая прохождение частотных сигналов f, с выхода счетчика 3 импульсов на вход Вычитание реверсивного счетчика 2 импу 1ьсов , Частотный сигнал fg поступает на счетный вход счетчика 3 импульса, после заполнения счетчика импульсов 3 на его выходе появляется импульс, поступающий на управляющий вход группы элементов И и дающий разрешение на перезапись в счетчик 3 импульсов кода имеющегося в старших разрядах ревёрсив нрго счетчика 2 импульсов. Таким обраГзом, в счетчике 3 импульсов постоянно идет преобразование имеющегося в старших разрядах счетчика 2 некоторого кода в частотный сигнал f gji, / определяемый по формуле f вых N, с приходом первого сигнгша Пуск начинается первый цикл работы. При поступлении сигнала Пуск триггер 10 устанги ливается ,в 1 , а в счетчиках 11 и 8 записываются соответственно коэффициенты К и К2 (К записывается в прямом или в обратном коде, Kj - в обратном) . Последовательности импульсов с частотой fI и f2 поступают соответственно, на входы элементов И 12 и 13. Так как на входах этих элемен- . тов все , то последовательность импульсов с частотой f поступает на вход счетчика 11, а последовательность импульсов с частотой « на вход счетчика 8. Необходимым условием работы основного устройства является Э7 f где I - время згшолиеиия счетчика 11;. tj2 - время заполнения счетчика 8. При этом С J. «I 1.л« -Х 2 где t« - время заполнения счетчитка 11, когда К записывается в обратном коде; время заполнения счетчика 8, когда К з аписы- вается в прямом коде. «г. Ха -«-К-, Т 4иПИ, 1 2 1 После пресэбразования ii lLiil ii liHi ia Ч Таким образом, счетчик 8 запол ется за время ),. За это же в в счетчике 11 образуется код H.(l,,).2. где п - число разрядов счетчика 1 После заполненил счетчика 8 на его выходе появляется импульс, кот рый поступает на вход таймера7 и запускает его. Этот же импульс поступает на управляющий вход группы 16 элементов И и дает разрешение на перезапись в счетчик 8 кода N, полученного в счетчике 11. Этот же импульс со счетчика 11 поступает через формирователь 14 на второй триггера 9 и устанавливает его в , в результате чего на вторы выходах элементов И 12 и 13 появляется сигнал запрета О , а на втором входе элёкюнта И 15 устана что разрешает про ливается хождение сигнёша с частотой .f(j на счетчик 8, в котором начинаетс преобразование полученного в счет чике II кода в частотный сигнал. Частота на выходе счетчика 8 и на входе основного устройства опре деляется по формуле 4.Ь. N (Г,- Частотный сигнал f с выхода сче чика. 8 поступает на счетный вход Сложение реверсивного счетчика импульсов 2. в то же время с нулевого выхода триггера 9 i поступает на вход элемента И5, разрешая прохождение частотного сигнала , с выхрда счетчика 3 импульсов на счетный вход Шчитание реверсивного счетчика 2 импульсов. В реверсивном счетчике 2 импуль сов происходит сложение импульсов с частотой f и вычитание импульсов Таким образом, в старших разрядах реверсивного счетчика. 2 импульсов в каждый момент времени t (при it-f т- te) Образуется код N, paBHbfe N(t)N(t-l) + + tf-feb«x (t- -t, если f fewx или N«(t)N4(t-l){f B, .- , если f 0. В общем случае N(t)N(t-l)±(f-f8MUt-i1 )ъ где N(t) - значение кода, образующегося в старших разрядах реверсивного счетчи ка 2 импульсов в кгикдый момент времени t; .N(t-.l)- значение кода,образующегося в стариих разрядах счетчика 2 импульсов в предыдущий момент времени (t-1); частота на выходе основного устройства (на выходе счетчика 8)f вккИ частота на выходе счетчика 3 в каждый момедт времени (t - 1). Код Nf(t) в каждый момент времени At tо j переписывается в счетчик -3 импульсов и преобразуется в частотный сигигш М определяемый как , . - вых ,u-ot f°ieb.Mt..)t, Это выражение м6ж1|о представить в виде , вых11Г выхН-ч)-и вы1сСчм) где ffrt,u) текущее значение частотного сигнала иа выходе счетчика 3; К - коэффициент пропорциональности, равный t; f - значение частотного сигнала на выходе счетчика 8. Как видно из .формулы,эта зависи-. мость отраигает закон усреднения информации и имеет вид экспоненты. По истечении некоторого времени Т таймер 7 вырабатывает импульс, по&тупайщий на вход Установка О , При этом все элементы схема основного устройства устанавливаются в исходное состояние. Нулевой сигнал с нуевого выхода триггера 9 поступает на вход элемента И, запрещая прохожение частотных сигналов с выхода четчика 3 на счетный вход Вычитаije . реверсивного счетчика 2. Таким образом, в первом цикле аботй устройства в реверсивном четчике 2 импульсов получается код 4, равный. ; чь4вых)-% де - код, имеющийся в старших разрядах реверсивного счетчика 2 до начала цикла работы устройства, оторый постоянно преобразуется в астотный сигнал f равный 4 -ii вых N. м 4-1 4 т а lu V kj 4 Г г1вЫх1 де f, -частотный сигнал на выходе счетчика 3 импульсов по окончании первого цикла работы устройства; -частотный сигнал на выходе счетчика 3 импульсов до начала первого цикла работы устройства. , С приходом следующего импульса начинается .второй цикл работы устройства, причем должно выполняться условие t Т, где 1ц - интервал времени между сигналами Пуск , Т ,- время работы таймера (устройства). Устройство работает аналогичным образом в каждом цикле работы, т.е. выходная информация (f ) усредняется по экспоненциальному закону. Скорость интегрирования зависит от времени Т работы таймера 7. В этом случае, если таймер 7 вырабатывает импульс длительностью Т, равной- единице, то в первом цикл работы устройства в счетчике 2 обра зуется код Ы, равный коду N, полученном в счетчике 11, а именно N; N lf-fBb,,l N,+ , если или NJ ,,-iVT - NI-() N , где i;T N-iBb x-T Ni. Код N N переписывается в счетчик 3 и преобразуется в частотный сигнал f , равный сигналу f , ir, to о 8Ь1У N; . N Таким образом, усреднение выходной информации по экспоненциальному закону, происходит в первом цикле, В этом случае, если таймер 7 выр батывает импульс длительностью Т, равной 1/2 Т, то в первом цикле работы устройства в счетчике 3 образуется код, равный

-L-i

N-M

н..

который преобразуется в частотный .сигнал

, i in ВЫХ vi

ь.х н:; N-ы,

Во втором цикле работы устройства а именно с приходом следующего сигнала .Пуск, в старших разрядах счетчика 2 образуется код N,равный

Nl.N.t,

1

который преобразуется в частотный сигнал

1°.

i

.

Nl N44llii

ВЫХ 1

2

В третьем цикле работы устройства в старших разрядах счетчика образуется код N J, равный

.

преобразуется в частотный определяемый как

i

BbU

m В п-ом цикле работы устройства олучим ., 2 Таким образом, частотный сигнал f на выходе счетчика 3 и на выходе устройства в каждом цикле работы увеличивается или уменьшается на некоторую величину, определяемую разностью кодов N и N, получаемых соответственно в счетчике 11 и в старших разрядах счетчика 2, и длительностью импульса Т, вырабатываемого таймером 7, и по экспоненциальному закону приближается к значению частотного сигнала f. В общем случае при длительности импульса, равной Т - , частотный сигнал на выходе устройства fgyx определяется как