Устройство для определения экстремальных чисел Советский патент 1982 года по МПК G06F7/04 

1

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в составе информационно-измерительных систем в качестве блока предварительной обработки информации.

Известно устройство определения максимального значения функции, например, содержащее регистр максимального значения, вспомогательный регистр, блок управления, счетчик времени , триггеры, схемы И, регистр времени максимального значения 11.

Однйко известное устройство не приспособлено для работы с аналогоцифровыми преобразователями и не позволяет осуществлять выборку экстремальных значений исследуемой функции в переменном no/ie доверительного интервала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для опредежгния экстремальных чисел, состоящее из элемента ИЛИ

и узлов анализа, каждый из которых содержит элементы И, элемент НЕ, ячейки сравнения 2.

Однако и это устройство имеет .граниченные функциональные возможности в силу того, что не позволяет осуществлять одновременно выделение максимума и минимума из последовательности чисел в переменном поле ,Q доверительного интервала.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения экстремумов в поле допусков. J5 Поставленная цель достигается

тем, что в устройстве содержащем аналого-цифровой преобразователь, два .блока выделения экстремумов, регистр,

триггер, блок управления, причем информационные выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с информационными входами блоков выделения экстремумов, первый выход блока уп равлёния соединен с входом начальной 395 установки регистра, информационные входы которого подключены, к выходам блоков выделения экстремумов, второй выход блока управления подключен к входам начальной установки аналого-цифрового преобразователя, триггера и блока выделения экстремумов, выходы третьего тактового сигнала со соединены с входами опроса блоков выделения экстремумов, выходы первой и второй групп блока управления подключены к входам предварительной установки первого и второго блоков 8 выделения экстремумов соответственно, выход признака конца операцйи аналого-цифрового преобразователя соединен с входом, установки в единичное состояние триггера, выход которого подключен к входам начала цикла блоков выделения экстремумов, выходы каждого из блоков выделения экстремумов соединены с информационными входами регистра и тем, что в нем каждый из блоков выделения экс тремумов содержит п узлов сравнения, элемент ИЛИ, элемент задержки, причем каждый i-й узел сравнения, г.о.е ,2,...,(п-1), состоит из элементов И, ИЛИ, НЕ, триггеров i-й информационный вход блока соединен с первыми входами первого и второг § элементов И, через первый элемент НЕ с первым входом третьего элемента И и с входом установки в единичное состо ние первого триггера i-ro узла сравнения, в каждом i-M узле сравнения выходы второго и третьего элементов И подключены к первому и вто рому входам соответственно первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера, прямой -ВЫХОД первого триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму входу второго элемента И и через второй элемент НЕ к вторы входам первого и третьего элементов И, выход второго элемента ИЛИ соеди нен с входом установки в нулевое со тояние второго триггера п-и узел ср нения состоит из элементов И,-ИЛИ, Н триггеров, причем п-и информационный вход блока соединен с первым входом первого элемента И и с входом уста новки в единичное состояние триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И и через элемент НЕ к второму входу первого эле меита И, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, выходы первых элементов И каждого из- узлов сравнения подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с первыми входами вторых элементов ИЛИ 1,2,..., (n-l)-ro узлов сравнения и элемента ИЛИ i-ro узла сравнения, каждый i-й вход предварительной установки блока выделения экстремумов подключен к второму входу второго элемента ИЛИ i-ro узла сравнения, п-й вход предварительной установки блока соединен с вторым входом элемента ИЛИ п-го узла сравнения, вход начала цикла блока подключен к третьему входу первого элемента И п-го узла сравнения и к третьим входам первого, второго и третьего элементов И 1,2,,..(п-1)-го узлов сравнения, выход четвертого элемента И Т ,2 ,. . . (п-1 )-го уз-лов сравнения соединен с 1,2 ,...(п-1)-ым выходом блока, выход второго элемента И и-го узла сравнения подключен к п-му выходу блока, инверсный выход второго триггера каждого п-го узла сравнения соединен с четвертым входом первого элемента И (i4-1)-ro узла сравнения, четвертые входы первого и третьего элементов И каждого i-ro узла сравнения соединены между собой, а также тем, что в нем блок управления содержит генератор тактовых сигналов, узел переключателей, элементы ИЛИ, И, групНы элементов И, ИЛИ, одновибратор, счетчик, причем каждая i-я входная шина задания Нижней границы интервала подключена к первому входу i-ro элемента И первой группы, где ,2,...n, каж- дая i-я входная шина задания верхней границы интервала соединена с первым входом i-го элемента И второй группы, каждый i-й выход первой группы узла переключателей подключен к первому входу (1+п)-го элемента И первой группы, каждыйi-й выход второй группы узла переключателей, соединен с первым входом (i+ +п)-го элемента И второй группы, входа каждого I-го и (+п)-го элементов И первой группы подключены к первому и второму входам соответственно i-ro элемента ИЛИ первой группы, входы i-ro и (1+п)-го элементов И второй группы соединены с первым и вторым входами соответственно I-ro элемента ИЛИ второй группы,первый задающий выход узла переключателей подключен к первым входам первого и второго элементов И,.второй задающий выход узла пере ключателей соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вход внешнего стробирования устройства подключен к второму вход первого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами 1,2,... п-го элементов И первой и второй групп, вход внешней синхронизации устройства подключён к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу счетчика, выход переполнения которого соедине с входом одновибратора, выход которого подключен к первой выходной ши не блока и к второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с вторыми входами (п+1), (п+2 ...2 п-го элементов И первой и второй групп, выход генератора тактовы сигналов подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которо го соединен с вторым входом элемент ИЛИ, третий задающий выход узла пер ключателей подключен к управляющему входу счетчика На фиг. 1 и 2 приведена функциональная схема устройства. Устрьйство содержит блок 1 управ ления, триггер 2, аналого-цифровой преобразователь 3, регистр , схемы 5 и 6 выделения экстремумов, каждая из которых состоит изУЗЛОВ 7-;, 7п, .. , 7г, сравнения, элемента ИЛИ 8 и элемента 9 задержки. Каждый из узлов 7 сравнения состоит из элемен тов И 10-12, элемента ИЛИ 13, триггер 1ч, элемента ИЛИ 15, триггера 16, элементов НЕ 17 и 18 элемента И 19, Блок 1 управления (фиг. 2) со держит элемент 20, генератор 21 так товых сигналов, счетчик 22,одновибратор 23, узел 2k переключателей, элементы И 25 и 2б, группы элементов И 27-1 27г,,...27п. 27п4-,,..., /, и, 28,...28п, ,. . .28,2j,, 27.-; 28 входные шины 29, 290,...29р задания нижней границы интервала, входные шины 30-1, 30г|,...30п задания вер ней границы интервала, вход 31 внешней синхронизации, вход 32 внешнего стробирования, вход 33 внешнего за16пуска, информационные выходные шины блока , ,.3 35, 35 ... управления выходы блока 36-38 управления , группы элементов ИЛИ 39-t, 39i,...33ni 0-1, ,...0n, элемент И ч1 , элемент ИЛИ 2. Устройство работает следующим образом. На узле 2k переключателей устанавливают режим работы: внешний или внутренний путем подачи разрешающего сигнала на соответствующие входы элементов И 25 или 26. В счетчике 22 устанавливают длительность сеанса работы устройства путем подачи соответствующих сигналов на его входы с выходов узла 2k переключателей. После этого первым же импульсом тактовой частоты, поступающим через элементы 20 и 41 и ИЛИ k2 на вход счетчика 22, осуществляется установка последнего в состояние, при котором на выходе последнего появляется си| нал, запускающий одновибратор 23, сигнал, с выхода которого поступает на первый выход блока 1 и далее осуществляет установку регистра U в исходное нулевое состояние. Одновременно с этим сигнал с выхода одновибратора.23, проходя элемент И 26, в режиме работы устройства Внутренний осуществляет стробирование кода установки границ доверительного интервала, поступающего с соответствующих выходов узла переключателей 2k через группы элементов И 27 и 28 и ИЛИ 39 и ku. При этом на выходах блока 1 появляется две кодовые комбинации импульсных сиглалов длительности импульса одновибро-: тора 23, которые поступают далее через элементы ИЛИ 15 на входы информационных триггеров 16 устанавливают их в соответствующие состояния и тем самым определяют заданные границы доверительного интервала. По окончании импульса, сформированного одноеибратором 23, на первом выходе блока 1 появляется разрешающий работу регистра k сигнал, и одновременно с этим заканчивается установка границ доверительного интервала. Далее до конца заданного сеанса измерений на каждый тактовый сигнал, поступающий на вход счетчика 22, с первого выхода последнего на второй выход блока . Т поступают сигналы, осуществляющие запуск аналого-цифрового преобраователя 3 на измерение и возвраще79ние в исходное состояние триггера 2 и триггеров 16. По окончании заданного сеанса измерений с второго выхо да счетчика 22 на четвертый выход блока 1 поступает сигнал, осуществля ющий считывание цифрового кода с выходов триггеров 16 через элементы И 10 в регистр k. Новый сеанс измере ний происходит в описанной последовательности. В режиме работы устройства Внешний сигналы тактовой частоты и сигналы стробирования кода доверительного интервала поступают по шинам 29-32 от внешнего устройства, при этом возможно автоматическое измерение границ доверительного интервала в течение заданного сеанса измерения, а также автоматическое изменение длительности сеанса измерений После преобразования аналоговой величины в цифровой код с первого выхода АЦП 3 поступает сигнал, который опрокидывает триггер, 2 с выхода которого разрешакнций сигнал . поступает на отдельные объединенные входы элементов И 11, 12 и 19. Процесс сравнения цифрового кода ;С выходом АЦП 3 е кодом, установленным на выходах триггеров 16, начинается со старшего разряда цифрового кода АЦП 3. Сравнение осуществляется для ,схем 5 и 6 выделения экстремумов трем кодовым комбинациям, В случае равенства кодов на выходах старшего разряда АЦП 3 и триггера 1б, сигнал с выхода элемента И 11 , в случае кодовой комбинации 1 - 1 или с выхода элемента И 12 через элемент ИЛИ 13, опрокидывает триггер 14, с выхода которого поступ ет разрешающий сигнал на сравнение кодов следующего разряда АЦП 3 с кодом следующего триггера 16. Аналогичный лроцесс сравнения кодов происходит для схемы выделения экстремумов до тех пор, пока в каком-то узле анализа кода, с выхода АЦП 3 не будет больше или меньше кода С выхода триггера 16. Тогда, в случае, если код с выхода АЦП 3 будет меньше, чем код с выхода триггера 16, то процесс сравнения на этом закончен и информация на выходах триггеров 16 сохраняется. В слумсче, ели код с выхода АЦП в процесс. ;.| 1внения в каком-то узле анлли.м ..жажется больше кода три гера 6, п. игилл с выхода nepsorij 18 элемента И поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 5 и, проходя последний, запускает одновибратор 6, передним фронтом которого все информационные триггеры 16 через второй 15 элемент ИЛИ возвращается в исходное состояние, а по окончанию действия этого импульса, единичная информация с соответствующих выходов АЦП 3 переносится на входы соответствующих триггеров 16. : Для схемы сравнения аналоговый перенос цифрового кода с выходов АЦП 3 произойдет в случае, если в каком-то узле анализа код с выхода АЦП 3 окажется меньше, чем код с выхода соответствующего триггера 16. После отработки устройством заданного в блоке управления сеанса измерений, (числа циклов сравнения), с четвертого выхода последнего сигнал поступает на объединенные входы всех элементов И 10 в результате чего единичная информация с выходов соответствующих триггеров 16 через соответствующие элементы И 10 поступает на соответствующие входы регистра 4, при этом с первого выхода блока 21 управления по первому входу регистра выдачи информации А осуществляется занесение цифрового кода с выходов элементов И 10 в регистр . Изменение границ доверительного интервала осуществляется с третьих выходов блока 1 управления путем установки начального кода сравнения через элементы ИЛИ на выходах триггеров 16. Результат каждого сеанса измерения заносится в регистр 4 и выдается одновременно в виде значений максимума и минимума в цифровом коде разрядности АЦП 3. Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем одновременного определения максимального и минимального значений исследуемой функции в переменном коде доверительного интервала. Формула изобретения 1. Устройство для определения экстремальных чисел, содержащее аналого-цифровой преобразователь, два блока выделения экстремумов, регистр, триггер, блок управления, причем информационные выходы аналого-цифрово99го преобразователя соединены с информационными входами блоков выделе ния экстремумов, первый выход блока управления соединен с входом начальной установки регистра, информа ционные входы которого подключены к выходам блоков выделения экстремумов, отличающееся тем что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения экстремумов в поле допусков, в нем второй выход блока управления подключен к входам начальной устано ки аналого-цифрового преобразователя, триггера и блока выделения экстремумов, выходы третьего тактово го сигнала соединены с входами опро са блоков выделения экстремумов, выходы первой и второй групп блока управления подключены к входам предварительной установки первого и второго блоков выделения экстремумов соответственно, выход признака конца операции аналого-цифрового преобразователя соединен с входом установки в единичное состояние триггера, выход которого подключен к входам на чала цикла блоков выделения экстремумов, выходы каждого из блоков выделения экстремумов соединены с информационными входами регистра, 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем каждый из блоков выделения экстремумов содержит п узлов сравнения, элемент ИЛИ, элемент задержки, причем каждый i-и узел сравнения, где i 1,2,...(п1), состоит из элементов И, ИЛИ, НЕ, триггеров, i-и информационный вход блока соединен с первыми входами первого и второго элементов И, через первый элемент НЕ с первым вхо дом третьего элемента И и с входом установки в единичное состояние первого триггера i-ro узла сравнения, . в каждом i-M узле сравнения выходы второго и третьего элементов И подключены к первому и второму входам соответственно первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера, прямой выход первого триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, к второму вхо ду элемента И и через второй элемент НЕ к вторым входам первого и третьего элементов И, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки в нулевое состояние первого три1- 10 гера,п -и узел сравнения состоит из элементов И, ИЛИ, НЕ, триггера, причем п-й информационный вход блока соединен с первым входом первого элемента И и с входом установки в единичное состояние триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И и через элемент НЕ к второму входу первого элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, выходы первых элементов И каждого из узлов сравнения подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с первыми входами вторых элементов, ИЛИ 1 ,2,...(п-1)-го узлов сравнения и элемента ИЛИ п-го узла сравнения, каждый i-и вход предварительной установки блока выделения экстремумов подключен к второму входу второго элемента ИЛИ i-ro узла сравнения, п-й вход предварительной установки блока соединен с вторым входом элемента ИЛИ п-го узла сравнения, .вход начала цикла блока подключен к третьему входу первого элемента И п-го узла сравнения и к третьим входам первого, второго и третьего элементов И 1,2,.,.{п-1)-го узлов сравнения, выход четвертого элемента И 1,2,... (п-1)-го узлов сравнения соединен с 1,2,...(п-1)-м выходом блока, выход второго элемента И п-го узла сравнения подключен к п-му выходу блока, инверсный выход второго триггера каждого i-ro узла сравнения соединен с четвертым входом первого элемента И (i+1)-ro узла сравнения, четвертые входы первого и третьего элементов И каждого i-ro узла сравнения соединены между собой. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем блок управления содержит генератор тактовых сигналов, узел переключателей, элементы ИЛИ, И, группы элементов И, ИЛИ, одновибратор, счетчик, причем каждая i-я входная шина задания нижней границы интервала подключена к первому входу i-ro элемента И первой группы, где ,2,...n, каждая i-я входная шина задания верхней границы интервала соединена с первым входом i-ro элемента И второй группы, каждый i-й выход первой группы узла переключателей подключен к первому входу (i+n)-ro элемента И первой группы, каждый i-й выход второй : 11 группы узла переключателей соединен с первым входом (i+n)-гоэлемента И второй группы, входы каждого i-ro и {i+n)-ro элементов И первой группы подключены к первому и второму вход соответственно i-ro элемента ИЛИ пе вой группы, входы i-ro и {i+n)-го элементов И второй группы соединены с первым и вторым входами соответственно i-ro элемента ИЛИ второй группы, первый задающий выход узла тереключателей подключен к первым зходам первого и второго элементов 1, второй задающий выход узла пере ключателей соединены с первыми вход ми третьего и четвертого элементов И, вход внешнего стробирования устройства подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами 1,2,.,. п-го элементов И первой и второй групп, вход внешней синхронизации устройства подключен к второму вход второго элемента И, выход которого 112 соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу счетчика, выход переполнения которого соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к первой выходной шине блока и к второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с вторыми входами (п+1), (п+2),.,. 2 п-го элементов И первой и второй групп, выход генератора тактовых сигналов подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий задающий выход узла переключателей подключен к управляющему входу счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № А97583, кл. G Об F 7/02, 197. 2.Авторское свидетельствоСССР № , кл. G Об F 1/uk, 1976 (прототип).