Устройство для измерения средней длительности временных интервалов

Устройство для измерения средней длительности временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения средней длительности временных интервалов. Цель изобретения - повышение быстродействия путем совмещения во времени процессов измерения и вычисления. Устройство для измерения средней длительности временных интервалов содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 импульсов, селектор 3, синхронизатор 4 пуска, вход 5 устройства, блок 6 управления, делитель 7 частоты. Для достижения цели в устройство введены первый 8 и второй 9 суммирующие счетчики, вычитающий счетчик 10, причем делитель 7 частоты выполнен управляемым. Селектор 3 содержит RS= триггер 13, элемент 2И-НЕ 14 и элемент 2ИЛИ-НЕ 15. Блок 6 управления содержит первый 16, второй 17, третий 18 триггеры, счетчик 19, элемент ИЛИ 20. Вариант делителя 7 частоты содержит регистр 21, элемент И-НЕ 22, вычитающий счетчик 23, элемент задержки 24. Введение новых элементов и новых связей между элементами устройства позволяет достичь цель изобретения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ!УБЛИК (51) 4 G 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4277710/24-21 (22) 05 ° 06.87 (46) 07.09.89. Бюп. Р 33 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) А.А.Кравцов (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 913324, кл. G 04 F 10/04, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ

ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения средней длительности временных интервалов. Цель изобретения — повьппение быстродействия путем совмещения во времени процессов измерения и вычисления. Устройство для измерения средней дли„,80„„1506433 A 1

2 тельности временных интервалов содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 импульсов, селектор 3, синхронизатор 4 пуска, вход 5 устройства, блок 6 управления, делитель 7 частоты. Для достижения цели в устройство введены первый 8 и второй 9 суммирующие счетчики, вычитающий счетчик 10, причем делитель 7 частоты выполнен управляемым. Селектор 3 содержит RSтриггер 13, элемент 2И-НЕ 14 и элемент 2ИЛИ-НЕ 15. Блок 6 управления содержит первый 16, второй 7, третий 18 триггеры, счетчик 19, элемент ИЛИ 20. Вариант делители 7 частоты содержит регистр 21, элемент С2

И-НЕ 2?, вычитающий счетчик 23, элемент задержки 24. Введение новых эл=ментов и новых связей между элементами устройства позволяет достичь цель С изобретения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

3 1506433

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения средней длительности временных интервалов.

-5

Целью изобретения является повышение быстродействия работы устройства.

На фиг . 1 приведена структур ная схема устройства для измерения средней длительности временных интервалов; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения средней длительности временных интервалов содержит генератор 1 импульсов, фор- 15 мирователь 2 импульсов, селектор 3, синхронизатор 4 пуска, вход 5 устройства, блок 6 управления, делитель 7 частоты, первый 8 и второй 9 суммирующие счетчики, вычитающий счетчик

10, выход 11 устройства, вход 12

"сброс" устройства.

Селектор 3 содержит RS-триг гер 13, элемент 2И-НЕ 14 и элемент 2ИЛИ-НЕ

15.

Блок 6 управления содержит первый

16, второй 17 и третий 18 триггеры, счетчик 19 и элемент ИЛИ 20.

Делитель 7 частоты может быть выполнен на регистре ?1, элементе И-НЕ

22, вычитающем счетчике 23 и элементе 24 задержки.

Вход 5 "Пуск" устройства является входом синхронизатора 4 пуска, а его счетный вход, соединенный с первым 35 входом селектора 3, соединен с выходом формирователя 2, первый вхоц блока 6 соединен с выходом синхронизатора 4 пуска, счетный вход делителя 7 соединен с первым выходом селектора 40

3, второй вход которого соединен с первым выходом блока 6 управления, а третий вход — с выходом генератора 1 импульсов. Первые входы счетчиков 8 и 9 соединены с вторым выходом блока 45

6 управления, выход счетчика 10 соединен со вторым входом блока 6 управления, третий выход которого соединен с управляющим входом делителя 7 частоты, выход которого является выхо- ;0 дом 11 устройства. Группа информационных входов соединена с группой выходов счетчика 8, счетный вход которого соединен с вторым выходом селектора

3, первый выход которого соединен со счетным входом счетчика 10, группа информационных входов которого соединена с группой выходов счетчика 9.

Счетный вход последнего соединен с третьим выходом селектора 3, второй выход которого соединен с входом Ч (" Занесение" ) счетчика 10, третий вход — с третьим входом блока 6 управления, четвертый вход которого, соединенный с R-входом синхронизатора 4 пуска, с четвертым входом селектора 3, с объединенными установочными входами счетчика 10 и делителя

7, является входом 12 "Сброс" устройства.

В селекторе 3 первый и второй входы триггера 13 являются первым и четвертым входами селектора, третий вход триггера 13 объединен с первыми входами элементов 2ИЛИ-НЕ 15 и 2И-НЕ

14 и является третьим входом селектора. Второй вход элемента 2ИЛИ-НЕ

15 является вторым входом селектора, первым, вторым и третьим выходами которого являются соответственно выход элемента 2ИЛИ-HE 1,5, выход триггера

13, объединенный с вторым входом элемента 2И-НЕ 14, и выход элемента

2И-HE 14 .

В блоке 6 управления первым, вторым, четвертым и третьим входами блока управления являются первые входы соответственно триггеров 16-18 и счетчика 19, первым и третьим выходами — соответственно первый и второй выходы триггера 17, а вторым выходомвыход элемента ИЛИ 20, первый вход которого соединен с выходом триггера 18, а второй вход, объединенный с вторым входом триггера 18, соединен с вторым выходом счетчика 19, первый выход которого соединен с вторым входом триггера 17, третий выход — с вторым входом триггера 16, выход которого соединен с вторым входом счетчика 19.

В делителе 7 частоты выход счетчика 23, объединенный с первым входом элемента И-НЕ 22, является выходом делителя 7, управляющим, счетным и установочным входами которого являются соответственно вход регистра 21, объединенный через элемент .24 задержки с вторым входом элемента И-НЕ 22, счетный вход счетчика 23 и R-вход счетчика 23. Группой информационных входов делителя являются входы регистра 21, выходы которого соединены с информационными входами счетчика

Т>

5 1 50б4

23, вход "Занесение" которого соединен с выходом элемента И-НЕ 22.

Синхронизатор 4 может быть выполнен на триггере типа D, причем устанавливается в "1" по входу S а сбрасывается в "0" по входу С (D-вход соединен с логическим "0") от перепада 1-0. Срабатывание D-триггера по счетному входу от перепада 1-0 дости- 1ð гается, например, подключением к счетному входу С элемента НЕ (не показан) .

В вычитающих счетчиках 10 и 23 (двоичные реверсивные счетчики с па- 15 раллельным заносом) вход 1 необходимо соединить с логическим "0" устройства, организуя этим режим вь>читания.

В этих счетчиках в режиме вычита ния (в момент нахождения в них ненулево- 20 го кода) на выходе "Перенос" потенциал "1" и потенциал "0" (в момент нахождения в них нулевого кода) . Поэтому в счетчике 10 выход "Перечос" соединен с R-входом триггера 17 че- 25 рез элемент НЕ (фиг. 1) . Этим обеспе— чивается сброс триггера 17 в момент перехода счетчика 10 через "0".

На фиг. 2 приведены следующие обозначения; а- сигнал на выходе форми- 30 рователя 2; 0 — сиг нал на входе 1 2

"Сброс" устройства; в — сигнал на выходе триггера 18; >.- сигнал на входе

5, 9 — сигнал на выходе синхронизатотора 4; е — сигнал на выходе тригге35 ра 1б; * — сигнал на выходе элемента 2И-НЕ 14, — сигнал на выходе элемента ИЛИ 20, и — эпюра, показывающая нарастание кода счетчика

8, k — сигнал на выходе триггера 17 4р л — сигнал на выходе элемента ИХИ-НЕ

15, м- сигнал на выходе счетчика 10;

Н вЂ” сигнал на выходе 11 устройства; и — эпюра, показывающая нарастание кода счетчика 9. 45

Устройство работает следующим образом.

За время измерения вычисляются сумма длительностей и число временных интервалов, приходящих с выхода gp формирователя 2. В момент начала всех измерений, начиная с второго, информация о предыдущих измерениях поступает в вычислительный блок (выполненный в виде вычитающего счетчика 10 у и управляемого делителя 7 частоты) и устройство, не прекращая процесс текущего измерения, вычисляет среднюю длительность временных интервалов, 33 6 пришедших с формирователя 2 за,время предыдущего измерения. При этом в первом измерении результат предыдущего измерения не вычисляется. Время измерения задается импульсами

"Пуск", приходящими с входа 5 устройства (фиг. 2 z) íà S-вход синхронизатора 4 пуска. Синхронизатор 4 устанавливается в состояние "1" от импульса "Пуск" и сбрасывается в "0" от заднего фронта временного интервала (перепад 1-0), поступающего с формирователя 2. Благодаря этому sa время измерения (определяемое двумя следующими один за другим перепада1 ми 0-1 потенциала на выходе синхронизатора 4 (фиг. ? ) в устройстве не происходит потери полезной информации.

В исходный момент времени на вход

"Сброс" приходит импульс (фиг . 2 б), который устанавливает счетчики 8, 9, 10, 23, синхронизатор 4, триггер 17 в состояние "0", а трпггер 18 — в "1".

Затем первый импульс "Пуск" с входа

5 подготавливает устройство к работе. В момент действия импульса "Сброс" (фиг. 2") на вход 12 триггер 13 заблокирован по входу К и на вьссоде элемента 14 появляется потенциал высокого уровни (фиг. 2:с, . После сняти . блокир >. вки триггер 13 (в момент прихсда на вход D импульса с выхода формиI рогат ел я 2) о гкрыва ет элемент 14 (фиг. 2*) и «а выходе его появляет. я пачка импульсов, число и, которьг.. равно где Т „; — длительность неизвестного временного интервала, Т вЂ” период сл едова ния импульсов на выходе генерат.>ра 1, т. е. пропорционально длительности исследуемого временного интержла.

Первое измерение начинается в момент прихода импульса "Пуск" на вход э (фиг. 2ъ) . В этот момент синхронизатор 4 устанавливаетси в "1". Это состояние продолжается до тех пор, пока на счетном входе синхронизатора > не возника>ет перепад потенциала

1-0 (приход заднего фронта импуль>;а с выхода формпрова -еля 2), тогда синхронизатор устанавливается в состоя— н>->е "0" и на его выходе в»>зникает пе1 епау.. потенциала 0-1 (фиг . 2д) . B

1506433 этот момент триггер 16 устанавливается в "1" (на его входе потенциал "1") и счетчик 19 разблокируется. На выходах его появляются сдвин тые один от5 носительно другого по времени импульсы: вначале на первом выходе, затем на втором и на третьем. Импульс с первого выхода устанавливает триггер

17 в "1" (в первом измерении он сразу10 же сбрасывается в состояние "0") . Импульс с второго выхода сбрасывает триггер 18 в "0" (фиг. 2 в), разблокируя этим счетчики 8 и 9 (по входам

К). Благодаря тому, что счетчики 8 и 9 в исходный момент заблокированы, при занесении нулевого кода из счетчика 9 в счетчик 10 на выходе его остается уровень "1" (фиг. 2А), триггер

17 остается в состоянии "0" и вычис- 20 ления результата предЫдущего измерения не происходит. В нулевом состоянии вычитающих счетчиков 10 и 23 на их выходах "Перенос" состояние "О", поэтому для уста новки тригг ера 1 7 в 25

"0" в моменты нахождения счетчика 10 в нулевом состоянии необходимо на выходе "Перенос" счетчика 10 поставить

::цемент НЕ (фиг. 1) .

Импульс с третьего выхода счетчи.к 1 сбраснт ает триггер 16 в "0" 1 иг. 2c) . Риггер 16 находится в сос; ..янин 1" в течение времени, равногс нескольким пери эдам Т, частоты генератора 1, т. е. в промежуток време- 5

Ря между приходами двух следующих одн за другим временных ингервалов . иг. 2 е, между 5-и и 6-м интервала }. Поэтому описанные управляющие

Опера! ии не приводят к потере полез 40 ,«ой информации и все временные интерулы, приходящие с внхода формирователя 2 за время измерения, измеряются.

Дальнейшая работа происходит сле45 дующим образом. С выхода элемента

14 на вход счетчика 9 поступают пачки из и импульсов, которые суммируются в счетчике 9. Одновременно счетчик 8 подсчитывает число этих пачек. При этом, поскольку триггер

17 находится в нулевом состоянии и на его выходе (q) — высокий потенциал, то счетчик 10 (по входу Ч) находится в режиме параллельного занесения и в нвм после прихода каппой очередной пачки и оказывается число

1 п Ll„+ 01+ ° ° + пню так как Т»сп Т о

n — -(Т+Т+...+Т)

Т К х ХН о где T — первый анализируемый временной интервал, Т„ — второй анализируемый време иной и нт ер вал;

Т„„— N-й анализируемый временной интервал.

Это число пропорционально сумме средних длительностей, пришедших за время измерения временных интервалов.

Первое измерение завершается в момент прихода второго импульса на вход

5. К моменту его прихода в счетчиках

9 и 10 находится код и суммы длительностей временных интервалов, пришедших с формирователя 2 за время первого измерения (т.е. между первым и вторым импульсами, пришедшими на вход

5), а в счетчике 8 — код N числа временных интервалов, пришедших за время измерения. Синхронизатор 4 от импульса, пришедшего с входа 5, устанавливается в "1", а от перепада 1-0, возникшего в момент прихода заднего фронта очередного импульса с выхода формирователя 2, сбрасывается в ноль (фиг. 2 у) . В этот момент срабатывает триггер 16 (фиг. 2 e) и разблокирует счетчик 19, который формирует три сдвинутых один относительно другoro импульса. Первый из них устанавливает триггер 17 в "1", начиная этим процесс вычисления, а второй, сбрасывая счетчики 8 и 9, подготавливает их для второго измерения, которое происходит так же, как и описанное вьппе.

Третий импульс сбрасывает триггер

16 в состояние "0".

При этом время измерения определяется моментами срабатывания синхронизатора 4 (фиг. 2 ) — перепадом 0-1 на его выходе. От этих перепадов происходит срабатывание триггера 16, управляющего счетчиком 19. Моменты возникновения перепада (0-1) на выходе синхронизатора 4 синхронизированы с задними фронтами временных интервалов, поступающих с выхода формирователя 2 (фиг. 2а, g). Поэтому в устройстве не происходит потери информации, связанной с асинхронным приходом импульса "Пуск" (фиг. 2a, ) .

Второе измерение происходит ана,погично первому. Вначале происходит

1 Тл i +Ò +... +Тт11 и ) ° ° °

Т N о

35 отсюда

Т„,+Т, +...+T» ср ср о

40 т.е., зная Т, по числу и опредеО1 Ср ляют Т . Например при Т, = 1 мс, если п,р=10, то Т, =10 мс, остальные измерения происходят аналогично описанному вьппе. управляемый делитель 7 частоты работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 23 находится в "0" (фиг. 2н) и на его счетный вход импульсы не поступают (фиг.

2л)1 на управляющем входе V "Занесение" — высокий потенциал (так как триггер 17 в нуле). В момент установ,ки триггера 17 в "1" в регистр 21 за— писывается код N иэ счетчика 8. При

-..том благодаря элементу 24 задержки, на выходе элемента 22 потенциал "0" появляется «е сразу после установки триггера l 7 7в "1", а с задержкой, 45

9 15064 установка триггера 17 (фиг. 2к) в

11 11

1, при этом процесс параллельного за нес е ни я в с ч ет чик 1 0 пр екр аща етс я

1 1 и в нем оказывается код и = ---(Т +

Т xi о

+Т„,+...+Т„„) ° Одновременно в регистр

21 заносится код N затем счетчики 8 и 9 сбарсываются и на их входы начинают поступать пачки импульсов аналогично описанному выше.

Процесс вычисления происходит следующим образом.

После установки триггера 17 в "1" происходит разблокирование элементов

15 (фиг. 2n) и 22. На вход счетчика

10 начинают поступать импульсы, уменьшающие его содержимое. Эти импульсы (фиг. 2л) поступают одновременно на делитель 7 частоты, в кото- 20 ром установлен коэффициент деления N.

Таким образом, на вход делителя 7 по— ступает пачка с числом импульсов

n = †-(Т + Т +...+Т ) а в нем

Т, к кт xi 2S установлен коэффициент деления N. В течение вычисления на выходе делителя 7 оказывается пачка (фиг. 2 н) с числом импульсов, равным n,ð — средней длительности временных интервалов,30 поступивших за время измерения с формирователя 2.

33 l0 достаточной для уверенной записи информации из регистра 21 в счетчик 23, Поэтому в счетчик 23 записывается вначале код N иэ регистра 21, à затем на его входе Ч появляется ноль, и счетчик переходит в режим счета.

При этом на его счетный вход начинают поступать импульсы с выхода элемента 15 (фиг. 2 n) . Содержимое счетчика 23 линейно убывает, и в момент перехода его через ноль на выходе элемента 22 появляется потенциал "1", который опять заносит код И из регистра 21 в счетчик 23. На выходе делителя, являющемся выходом 11 устройства, при этом появляется импульс.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое вычитающего счетчика 10 не дойдет до нуля. В этот момент на его выходе "Перенос" устанавливается нулевой потенциал, который (через элемент НЕ) устанавливает триггер 17 в "0" (фиг. 2к) .

На этом вычисление завершается. В процессе вычисления на вьмоде 11 появляется пачка (фиг. 2к), число им,пульсов в которой равно п п ср

В предлагаемом устройстве по сравнению с известным повышено быстродействие, так как процессы измерения и вычисления происходят одновременно, т. е. все измерения, начиная с второго, происходят одновреь ..нНо с вычисг1ением результата предыдущего измерения. Это позволяет производить процесс измерения непрерывно, и информация при этом не теряется.

Кроме этого, "анесение кода и из счетчика 9 в счетчик !О в предлагаемом устройстве может осуществляться со сдвигом, для этого младшую тетраду входов счетчика 10 надо соединить с общей ниной, первую тетраду выходов счетчика 9 — с второй тетрадой входов счетчика 10, вторую тетраду выходов счетчика 9 — с третьей тетрадой входов счетчика 10 и т.д. Это дает возможность перезаписать код и с умножением, напр мер, на б, что приводит к повышению точности при вычислении остатка от целения в делителе 7 частоты.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения среди. и плитепьности временяьм интерва35

ll 150643 лов, содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, селектор, синхронизатор пуска, S-вход которого является входом "Пуск" устройства, 5 а счетный вход, соединенный с первым входом селектора, соединен с выходом формирователя, блок управления, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора пуска, делитель частоты, счетный вход которого соединен с первым выходом селектора, второй вход делителя частоты соединен с первым выходом блока управления, а третий вход - с выходом генератора им- 15 пульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, введены дополнительно первый и второй суммирующие счетчики, вычитающий счетчик, выход 20 которого является вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом делителя частоты, выход которого является выходом устройства, а группа информа- 25 ционных входов соединена с группой ! выходов первого суммирующего счетчи,ка, счетный вход которого соединен с вторым выходом селектора, первый выход которого соединен со счетным вхо- 30 дом вычитаюцего счетчика, группа информационных входов которого соединена с группой выходов второго суммирующего счетчика, второй вход которого соединен с третьим выходом селектора, второй вход которого соединен с V-входом вычитающего счетчика, третий вход соединен с третьим входом блока управления и с выходом генератора импульсов, четвертый вход блока управления соединен с R-входом синхронизатора пуска, с четвертым входом селектора, с объединенными входами сброса вычитающего счетчика и де3 l2 лителя частоты, R-входы первого и второго суммирующих счетчиков объединены и являются вторым входом блока управления .

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что селектор содержит триггер и элементы 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, первый и второй входы триггера являются первым и четвертым входами селектора, третий вход триггера, объединенный с первыми входами элементов 2ИЛИ-НЕ и 2И-НЕ, является третьим входом селектора, второй вход элемента 2ИЛИ-НЕ является вторым входом селектора, первым, вторым и третьим выходами которого являются соответственно выход элемента 2ИЛИНЕ, выход триггера, объединенный с вторым входом элемента 2И-НЕ, и выход элемента 2И-HE.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый, второй и третий триггеры, счетчик и элемент

ИЛИ, первым, вторым, четвертым и третьим входами блока управления являются первые входы соответственно первого, второго, третьего триггеров и счетчика, первым и третьим выходами являются соответственно первый и второй выходы второго триггера, а вторым выходом — выход элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего триггера, а второй вход, объединенный с вторым входом третьего триггера, соединен с вторым выходом счетчика, первый выход которого соединен с вторым входом второго триггера, третий выход соединен с вторым входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом счетчика.

1506433

i 1 измерение

2 измерение

ычиюеиие

Карр ектор И.Муска

Заказ 5437/50 Тираж 363 Подпис нае

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель С.Кротова

Редактор В.Петраш Техред А,Кравчук

1 УиьмерЕНие

8 ды числ ение