Измеритель временных интервалов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах управления различного назначения и других областях, связанных с дискретным измерении времени. Известен таймер, содержащий N-раз рядный счетчик, генератор импульсов выходные вентили, управляющий вход которых является входом считывания времени таймера, и выходные информа.ционные шины ЗНедостатком известного таймера яв ляется низкая точность отсчета време ни из-за того, что сигналы считывания времени таймера асинхронны с импульсами генератора, заполнящими двоичный счетчик, и в моменты их совпадения возможно считывание . ложного значения.времени, причиной которого являются переходные процессы от младших к старшим разрядам счетчика таймера при его запол нении. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является таймер, содержащий N-разрядный двоичный счетчик, у которого входы и выходы каждого разряда соединены . соответственно через входные вантйли с входными информационными шинами и через выходные вентили х выходными информационными шинами, а также генератор импульсов, выход которого через делитель и ключ подключен к первому счетному входу счетчика,управляющий вход выходных вентилей соединен через инвертор с вторым входом ключа и является шиной считывания времени таймера. Управляющий вход входных вентилей является шиной записи времени таймера 2. Этот таймер, в сравнении с известным обладает большей точностью отсчета времени, так как возможность считывания ложного значения времени в нем устранена за счет того, что между делителем и счетным входом счетчика включен ключ, управляемый сигналом считывания времени. Поэтому 8 момент времени, когда происходит совпадение импульса с выхода делителя и импульса считывания, ключ закрыт, и импульс заполнения во время считывания в счетчик не поступает, исключая тем самым появление переходных процессов в счетчике за счет переносов значений логической 1 из триггеров младших разрядов в старшие. Недостатком известного таймера является относительно низкая точность отсчета времени из-за того, что при совпадениях сигнала считывания и импульса заполнения последг НИИ не проходит в счетчик. В резуль тате этого, вносится погрешность при отсчете текущего времени на длительность периода следования импульсов заполнения. При многократны же обращениях к таймеру происходит накопление погрешностей, которые мо гут ухудшить в конечном итоге качес во функционирований автоматизирован ной системы управления, использующе такой таймер. Особенно это не желательно при измерении длительных инт валов, например, при отсчете астрономического времени или при решении задач управления технологическими идру гими процессами, жестко связанными по овремени. Цель изобретения.- повышение точности отсчета времени. Поставленная цель достигается тем что 8 измеритель, содержащий двоичный счетчик, входы и выходы каждого разряда которого соединены соответственно через входные вентили с вход ными информационными шинами и через выходные вентили с выходными информационными шинами, а также генера тор импульсов, выход которого через делитель подключен к первому входу ключа, выход которого соединен с пер вым счетным входом счетчика, управля ющий вход выходных вентилей соединен через инвертор с вторым входом ключа и является шиной считывания времени , а управляющий вход входных вентилей является шиной записи времени, введены последовательно соединенные элемент совпадения и формирователь задержанного импульса, а та же элемент И и одновибратор, вход которого соединен с выходом ключа, а выход - с первым входом элемента И второй вход которого подключен к выходу формирователя задержанного импульса, а выход - к второму счетному входу счетчика, шина считывания времени соединена с йервым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу делителя. На, фиг. 1 представлена блок-схема измерителя временных интервалов, на фиг. 2 - эпюры напряжений отдельных узлов для трех возможных случаев совпадения управляющего сигнала считывания с сигналом генератора. Измеритель содержит N-разрядный счетчик 1, входные вентили 2, выходные вентили 3, генератор импульсов, делитель 5 ключ 6, инвертор 7, элемент 8 совпадения, формирователь 9 задержанного импульса (ФЗИ), элемент И 10 и одневибратор 11 Входы каждого разряда счетчика 1 через входные вентили 2 соединены с входными информационными шинами, а выходы через выходные вентили 3 с выходными информационными шинами. Генератор k импульсов через дели- . тель 5 и ключ 6 соединен с первым счетным входом счетчика 1. Управляющий вход выходных вентилей 3, являющийся шиной считывания времени, через инвертор 7, соединен с вторым входом ключа 6. Выход делителя 5 через последовательно соединенные элемент 8 совпадения и ФЗИ 9 и элемент И 10 соединен с вторым счетным входом счетчика 1. Второй вход элемента 8 совпадения соединен с шиной считывания времени, а одновибратор 11включен между выходом ключа 6 и первым входом элемента И 10. Управляющий вход входных вентилей 2 является шиной записи времени. При работе измерителя, например, в режиме отсчета астрономического времени начальное значение измерителя привязывается к реальному времени. Для этого на входные информационные шины подается двоичный код текущего времени, который через входные вентили 2 по сигналу записи времени переписывается в счетчик 1. Генератор 4 импульсов формирует последовательность импульсов со стабильной частотой следования. Делитель 5 уменьшает частоту следования импульсов в необходимое число раз (фиг. 2 а) в зависимости от нужного масштаба измеряемого времени. При отсутствии сигнала считыва Ыя времени (фиг.26) разрешающим потенциалом с выхода инвертора 7 фиг.2в) ключ 6 по второму входу открыт, и очередной импульс с дели теля 5 поступает через ключ 6 на первый счетный вход счетчика (фиг. При этом.элемент 8 совпаденияпо п вому входу закрыт запрещающим потенциалом на шине считывания ере мени, поэтому импульсы с делителя йе проходят на ФЗИ 9- Запрещающий потенциал с выхода ФЗИ 9 Сфиг.2ж1 удерживает элемент И 10 в закрытом состоянии. Одновибратор 11с каждым импульсом заполнения счетчика срабатывает и формирует прямоуголь ный импульс (фиг.2 д), закрывающий элемент И 10 по первому входу. При поступлении сигнала считывания времени измерителя на управляющие входы выходных вентилей 3 двоичный код текущего времени Счет чика по заданному фронту импульса считывания переписывается в выход«ые информационные шины измерителя временных интервалов. 3 связи с тем, что сигналы считы вания не связаны синхронно с импуль сами генератора, возможно их совпад ние во времени, при этом могут имет место три ситуации совпадения, полное, частичное совпадение с опереже нием сигнала счив 1ванИя и частичное совпадение с опережением сигнала заполнения. При полном совпадении импульс заполнения с выхода делителя 5 не проходит через ключ 6, так как последнцй закрыт по второму входу зап щающим потенциалом с.выхода инвертора 7, который формирует этот потенциал под воздействием сигнала считывания. В то же время элемент 8 совпадения открыт по обоим входам; сигнал с выхода которого (Фиг.2е) заставляет срабатывать ФЗИ 9, который формирует импульс, задержанный относительно момента включения ФЗИ 9 на длительность импульса с вы хода элемента 8 совпадения. После окончания сигнала считывания сформированный ФЗИ 9 импульс через элемент И10, открытый по первому входу разрешающимпотенциалом одновибратора 11, поступает на.второй счетный вход счетчика (фиг.2 з) и добав ляет к его содержимому единицу ликвидируя погрешность, возникшую в результате совпадения. При частичном совпадении с опережением сигнала считывания по переднему фронту импульса заполнения с выхода делителя 5 происходит срабатывание ФЗИ 9. Ключ 6, по заднему фронту сигнала считывания открывается в то время, когда импульс заполнения еще присутствует на первом входе ключа, в результате чего на его выходе сформируется перепад потенциала, который воспринимается счетчиком 1 как импульс ;заполнения и запускает одновременно одновибратор 11. При срабатывании одновибратора на его выходе формируется запрещающий потенциал для второго входа элемента И10. Лоэтому импульс, сформированный ФЗИ 9, не проходит на второй счетный вход счетчика, исключая тем самым внесение погрешности за счет двойного срабатывания счетчика от одного импульса заполнения. Длительность импульса одновибратора 11 должна быть больше максимального времени задержки ФЗИ 9. При частичном совпадении с опережением заполнения по переднему фронту импульса заполнения срабатывает одновибартор 11 и счетчик 1 увеличи(Вает свое содержимое на единицу. Однако по переднему фронту сигнала считывания происходит включение ФЗИ 9 и для того, чтобы сформированный им задержанный импульс не поступил на второй счетнь1й вход счетчика t, длительность импульса одновибоатора 11 должна быть не менее 2 Г Таким образом, использование новых элементов и связей улучшает предлагаемый измеритель по сравнению с известным, так как позволяет повысить точность отсчета времени за счет того, что импульсы заполнения счетчика, совпавшие с сигналами считывания времени измерителя временных интервалов и не поступившие из-за этого в счетчик, не теряются безвозвратно, а добавляются к содержимому счетчика после окончания сигнала считывания. Использование измерителя позволяет исключить возможность снижения качества работы автоматизированной системы управления за счет недостаточной точности отсчета значений реального времени и не требует пополнительных программных затрат на устра нение указанного недостатка. Формула изобретения Измеритель временных интервалов, содержащий двоичный счетчик, входы и выходы каждого разряда которого со динены соответственно через входные вентили Q входными информационными шинами и Через выходные вентили с выходными информационными шинами, а также генератор импульсов, выход которого через делитель подключен к первому входу ключа, выход которог .соединен с первым счетным входом счетчика, управляющий вход выходных вентилей соединен через инвертор с вторым входом ключа и является шиной считывания времени, а управляющий вход входных вентилей является шиной записи времени, о т л иФиг.1 чающийся тем, что, с целью повышения точности отсчета времени, в него введены последовательно соединенные элемент совпадения и формирователь задержанного импульса, а также элемент И и одновибратор, вход которого соединен с выходом ключа, а выход - с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу формирователя задержанного инпульса, а выход - к второму счетному входу счетчика, шина считывания времени соединена с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу делителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Журавлев Ю.П. и Забубенов В.Н. Мультитаймеры. Л., Энергия, 1979, с. 23.в 2.Руководство по эксплуатации. Таймер.А129-2.2.817.002 РЭ.

n

n

n

ri

Фиг. 2