Цифровой измеритель интервалов времени

Цифровой измеритель интервалов времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано визмерительных устройствах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Цифровой измеритель интервалов времени содержит генератор 1 импульсов, счетчик 12 импульсов, элемент 16 задержки. В устройство введены три мультиплексора 3, 14. 15, формирователь 2 ряда частот, два сумматора б, 1 по модулю два, О-триггеры 8, 9, логический преобразователь 11Гзлемент И 4, регистр 5 управляющего слова, источник 10 сигнала "1". Введение новых элементов и образование новых связей приводят к достижению цели изобретения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л 6 04 F 10/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4694498/21 (22) 24.05.89 (46) 30.01,92. Бюл. N. 4 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И, Ленина (72) А;И. Кордюмов (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

IФ 1310470, кл, G 04 F 10/04, 1988, (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в

„„59„„1709265 А1 измерительных устройствах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Цифровой измеритель интервалов времени содержит генератор 1 импульсов, счетчик 12 импульсов, элемент

16 задержки. В устройство введены три мультиплексора 3, 14, t5, формирователь 2 ряда частот, два сумматора 6, 7 по модулю два, 0-триггеры 8, 9, логический преобразователь 11, элемент И 4, регистр 5 управляющего слова, источник 10 сигнала "1".

Введение новых элементов и образование новых связей приводят к достижению цели изобретения. 1 ил.

1709265

15

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных устройствах.

Цель изобретения — расширение функциональных возмОжностей.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого цифрового измерителя.

Цифровой измеритель интервалов времени содержит опорный генератор 1 стабилизированных во времени прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 2 ряда частот, выходы промежуточных частот которого подключены к соответствующим информационным входам третьего мультиплексора 3, выход которого соединен с первым входом элемента И 4, Входы управления мультиплексора 3 соединен ы с выходамв . соответствующих разрядов регистра 5 управляющего слова. Выходы второго и первого сумматоров 6 и 7 по модулю два подключены к тактовым входам второго 0триггера 8 конца отсчета и первого 0-триггера 9 начала отсчета соответственно, а первые входы сумматоров 6 и 7 по модулю два соединены с выходами соответствующих разрядов регистра 5 управляющего слова. D- u S-входы первого D-триггера 9 начала отсчета подключены к выходу источника 10 сигнала логической единицы. Выход первого D-триггера 9 соединен с вторым входом элемента И 4 и первым входом логического преобразователя 11. Инверсный выход rlepaoro D-триггера 9 соединен с 0входом второго 0-триггера 8, выход которого соединен с третьим входом элемента И 4, а инверснь)й выход второго D-триггера подключен к второму входу логического преобразователя 11. Вход "Сброс" непосредственно подключен к входу установки счетчика 12 импульсов, а через согласователь 13 уровней сигнала "Сброс" соединен с R-входом первого 0-триггера 9 и с S-аходом второго 0-триггера 8. Входы управления второго и первого мультиплексоров 14 и 15 соединены с соответствующими выходами регистра 5 управляющего слова. Выход второго мультиплексора 14 соединен с вторым входом второго сумматора 6 по модулю два непосредственно, а выход первого мультиплексора 15 соединен с вторым входом сумматора 7 по модулю два через элемент 16 задержки. Информационные входы мультиплексора 15 подключены к клеммам для подачи признаков начала интервала времени (не показаны), а информационные входы мультиплексора 14 соединены с клеммами для подачи признаков конца интервала времени. Выход переноса счетчика

35 !

12 импульсов подключен к R-входу триггера

8 конца отсчета, а тактовый вход счетчика 12 импульсов соединен с выходом элемента И

4. Выходы счетчика 12 импульсов подключены к клеммам реЗультата измерения, а выход логического преобразователя 11 соединен с клеммой "Готовность".

Опорный генератор 1 воспроизводит серию импульсов, предназначенную для заполнения измеряемого интервала времени.

Широкий диапазон измеряемых интервалов времени при ограниченной размерности счетчика 12 импульсов требует различной частоты импульсов заполнения. Формирователь 2 ряда частот со своих выходов выдает частоты, необходимые для всего диапазона измеряемых временных интервалов. Мультиплексор 3 позволяет выбрать оптимальную для конкретного случая частоту заполнения. Элемент И 4 пропускает или не пропускает на счетчик 12 импульсов импульсы заполнения. Сигналом с входа

"Сброс" устанавливают в состояние 00...0 счетчик 12 импульсов перед измерением очередного интервала времени, приводят в исходное состояние 0-триггеры 8 и 9 (Отриггер 8 приводят в состояние "1", à Dтриггер 9 устанавливают в состояние "0").

Мультиплексор 15 коммутирует на 0-триггер 9 один из сигналов, задающих начало измеряемого интервала времени. Мультиплексор 14 коммутирует íà D-триггер 8 один из сигналов, задающих конец измеряемого интервала времени. Сумматоры 6 и 7 по модулю два обеспечивают возможность в качестве признака начала и конца измеряемого интервала времени иметь как положительный, так и отрицательный фронты сигналов. Сумматоры 6 и 7 по модулю рва по первым входам настраиваются таким образом, чтобы признаки начала и конца отсчета порождали на выходах сумматоров 6 и 7 по модулю два положительные фронты сигналов. 0-триггер 9 предназначен для открывания элемента И 4 при появлении на его

С-входе положительного фронта признака начала измеряемого интервала времени. 0триггер 8 предназначен для закрывания элемента И 4 при появлении на его С-входе положительного фронта признака конца измеряемого интервала времени, Логический преобразователь 11 формирует сигнал "Го,товность" результата измерения по логическим условиям внутреннего состояния цифрового измерителя интервалов времени.

Цифровой измеритель работает следующим образом.

В регистр 5 управляющего слова записывают управляющее слово,в соответствии

1709265 которым на управляющие входы мультиплексора 3 подается код, обеспечивающий коммутацию на первый вход элемента И 4 частоты, оптимальной для данного измеряемого интервала времени. Разряды регистра 5 управляющего слова, соединенные с аервыми входами сумматоров 6 и 7 по модулю два, задают такими, чтобы признаки начала и конца измеряемого интервала времени преобразовались в положительные фронты сигналов на С-входах 0-триггеров 9 и 8, т.е. если признак начала или конца

10 интервала времени представляет собой положительный фронт сигнала, то на первый вход соответствующего сумматора по модулю два подают "0", при котором сумматор по модулю два работает в режиме повторителя, и признак начала или конца отсчЕта без изменения проходит на С-вход соответствующего триггера. Если признак начала

20 или конца интервала времени задается отрицательным фронтом, то на первый вход сумматора по модулю два подают "1", при отрицательный фронт признака начала или конца интервала времени в положительный фронт сигнала на С-входе соответствующего D-триггера. Таким образом обеспечива30 ется возможность измерения интервала времени между различными комбинациями фронтов сигнала. Разряды регистра 5 управляющего слова, соединенные с входами управления мультиплексоров 14 и 15, обес35 печивают коммутацию избранных для измерения сигналов.

Сигналом "Сброс" цифровой измеритель интервалов времени приводится в исходное состояние: счетчик 12 импульсов

40 сбрасывается в состояние 00...0, O-триггер

9 устанавливается в состояние "0", закрывая по второму входу элемент И 4, 0-триггер

8 приводится в состояние "1", не закрывая элемент И 4 по третьему входу, сигнал "Готовность" на выходе логического преобразователя отсутствует. В момент прихода на информационный, вход мультиплексора 15 признака начала интервала времени поло° жительный фронт по С-входу записывает

"1" в D-триггер 9, которая открывает по второму входу (третий вход не закрыт) элемент

И 4, и импульсы заполнения с первого входа элемента И 4 начинают поступать в счетчик

12 импульсов в течение измеряемого интервала времени. Признак конца измеряемо55 го интервала времени поступает на информационный вход мультиплексора, 14, далее через сумматор 6 по модулю два положительным фронтом записывает "0" в

D-триггер 8 с инверсного выхода О-триггера которой сумматор по модулю два работает в режиме инвертора, преобразуя входной 25

9, Если признак конца отсчета поступает раньше признака начала отсчета, то в 0триггере 8 подтверждается состояние "1", не нарушающее исходного состояния устройства. "0" с выхода 0-триггера 8 ."-.акрывает по третьему входу элемент И 4, и поступление импульсов заполнения в счетчик 12 импульсов прекращается. Величину измеренного интервала времени определяют по содержимому счетчика 12 импульсов и известному периоду следования импульсов заполнения. Для уменьшения методической погрешности период следования импульсов выбирают минимальным с учетом модуля счета счетчиков 12 импульсов и верхнего допустимого значения измеряемого интервала времени.

После окончания измерения интервала времени логический преобразователь 11 выдает сигнал "Готовность", который формируется при условии наличия "1" на выходе

0-триггера 9 (наличие факта начала измеряемого интервала времени) и "0" в D-триггере

8 (наличие факта конца измеряемого интервала времени). Сигнал "Готовность" служит командой внешней вычислительной среде на начало обработки содержимого счетчика

12 импул ьсов.

При измерении длительности сигнала на одной линии (длительности положительного, отрицательного импульсов, периода следования импульсов) сигнал одновременно подают на информационные входы мультиплексоров 14 и 15, а сигналы на входы управления мультиплексоров 14 и 15 подают такие, чтобы измеряемый сигнал переходил на выходы мультиплексоров. При измерении длительности положительного импульса на первые входы сумматоров 7 и 6 по модулю два подают от регистра 5 управляющего слова "0" и "1". соответственно.

Начало отсчета инициируется "1", записываемОй положительным фронтом измеряемого импульса, без инверсии приходящего через сумматор 7 по модулю два на С-вход

D-триггера 9. Конец отсчета интервала времени происходит при записи "0" в 0-триггер

8 отрицательным фронтом измеряемого импульса, инвертированным сумматором 6 по модул ю два, Остал ьн ые и роцессы п роисходят аналогично описанному.

При измерении периода следования импульсов признак начала совпадает с признаком конца временного интервала.

Функционирование цифрового измерителя интервалов времени в этом случае происходит следующим образом. Внешние соединения 0-триггера 8 выполнены таким образом, что закрывание элемента И 4 по третьему входу возможно-только при наличии факта

1709265

20

30

50 начала измерения временного интервала, Если же факта ачала измерения не было, т.е. D-триггер 9 н ходится в исходном состоянии "О"., то та товый сигнал на С-входе

D-триггера 8 лишь подтверждает исходное состояние 0-триггера 8. Признак начала интервала времени (он же признак конца периода) поступает на выходы мультиплексоров 14 и 15 одновременно, но на сумматор

6 по модулю два признак конца интервала времени за счет наличия элемента 16 задержки поступает раньше признака начала отсчета на сумматор 7 по модулю два, и сначала тактовый сигнал приходит на Dтриггер 8, подтверждая его исходное состояние, а затем через интервал времени, определяемый элементом 16 задержки, признак начала отсчета поступает на С-вход

0-триггера 9 и взводит его в "1". Процесс измерения периода начался. Следующий признак начала периода (он же признак конца периода) сбрасывает в "О" D-триггер 8 и останавливает работу счетчика 12 импульсов. Повторный запуск цифрового измерителя интервалов времени возможен только после воздействия сигналом "Сброс", Если измеряемый интервал времени превосходит возможности данной настройки цифрового измерителя интервалов времени, то сигналом переноса счетчика 12 сбрасывается в "О" по R-входу 0-триггер 8, работа предлагаемого устройства прекращается и с выхода логического преобразователя 11 выдается сигнал "Готовность".

Наличие в счетчике f2 импульсов числа

11„.1 свидетельствует о неверно выбранной частоте заполнения временного интервала.

Формула изобретения

Цифровой измеритель интервалов времени, содержащий опорный генератор импульсов, клемму "Готовность", счетчик импульсов, клеммы результата измерения, соединенные с выходами счетчика импульсов, элемент задержки, вход "Сброс", клеммы для подачи признаков начала интервала времени, клеммы для подачи признаков конца интервала времени, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый, второй и третий мультиплексоры, формирователь ряда частот, источник сигнала логической единицы, первый и второй сумматоры по модулю два, первый и второй

0-триггеры, согласователь уровней сигнала

"Сброс", логический преобразователь, элемент И, регистр управляющего слова, соответствующими выходами подключенный к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два, к управляющим входам первого, второго и третьего мультиплексоров, выход первого мультиплексора через элемент задержки соединен с вторым входом nepeoro сумматора по модулю два, выход второго мультиплексора соединен с вторым входом второго сумматора по модулю два, информационные входы первого мультиплексора соединены с клеммами для подачи признаков начала интервала времени, информационные входы второго мультиплексора подключены к клеммам для подачи признаков конца интервала времени. информационные входы третьего мультиплексора соединены с соответствующими выходами формирователя ряда частот, вход которого, в свою очередь, подключен к выходу опорного генератора, а выход третьего мультиплексора соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к первому входу логического преобразователя и к выходу первого 0-триггера, S- u

D-входы которого одновременно соединены с выходом источника сигнала логической единицы, С-вход первого D-триггера подключен к выходу первого сумматора по модулю два, а R-вход первого 0-триггера соединен с выходом согласователя уровней сигнала "Сброс" и одновременно с S-входом второго 0-триггера, С-вход которого подключен к выходу второго сумматора по модулю два, 0-вход соединен с инверсным выходом первого D-триггера, выход подключен к третьему входу элемента И, инверсный выход второго D-триггера соединен с вторым входом логического преобразователя, выход которого соединен с клеммой "Готовность", а К-вход второго 0-триггера подключен к выходу переноса счетчика импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И, вход установки счетчика импульсов подключен к входу согласователя уровней сигнала "Сброс" и к входу

"Сброс" устройства.