Устройство для измерения экстремумов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее первьй регистр , блок памяти, блок сравнения, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блика сравнения , выходы которого подключены к информационным входам первого регистра , и генератор тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в него введены сумматор-вычитатель, второй и третий регистры, а блок управления состоит из элементов И, счетчика и формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, первый выход которого подключен к тактовому входу аналого-циф()оврго преобразователя , вход которого является входом устройства, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с информационным входом второго регистра , выход которого является выходом кода последующего экстремума устройства и подключен к второму входу блока сравнения и к первому входу сумматора-вычитателя, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, вьпсод младшего разряда первого регистра подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выход которого соединен с тактовыми входами второго и третьего регистров , выход которого является выходом знака первой производной исследуемого процесса устройства и подключен к четвертому входу блока сравнения и к второму входу сумматора-вычитателя, третий вход которого соединен с выходом блока памяти, выход среднего разряда первого регистра подключен к второму входу второго элемента И, вы (Л ход которого является выходом выделенных экстремумов устройства и соединен с входом формирователя импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход счетчика подключен к управляющему входу первого регистра, выход старшего разряда которого соединен с информационным входом третьего регистра, третий и четвертый выходы счетчика подклю00 4;: чены соответственно к второму входу третьего элемента Ник третьему вхоCD ду второго элемента И. ел 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок сравнения содержит элементы И, НЕ, ИЛИ-НЕ и компараторы, первые входы которых объединены и являются первым входом блока, выходом которого являются выходы элементов ИЛИ-НЕ и парный выход первого компаратора, соединенный с первьми входами первого и второго чяе

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З151) С 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный КОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTA1 (21) 3563910/18-24 (22) 16,03.83 (46) 15.08.84, Бюл. У 30 (72) Д.А.Иванов (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 962977, кл. С 06 Р 15/36, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

В 842826, кл. С 06 F 15/20, 1977 (прототип), (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее первый регистр, блок памяти, блок сравнения, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра, и генератор тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в него введены сумматор-вычитатель,,. второй и третий регистры, а блок управления состоит из элементов И, счетчика и формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входои счетчика, первый выход которого подключен к так" товому входу аналого-цифрового преобразователя, вход которого является входом устройства, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с информационным входом второго ре" гнстра, выход которого является выходом кода последующего экстремума устройства и подключен к второму входу

ÄÄSUÄÄ 1108465 блока сравнения и к первому входу сумматора-вычитателя, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, выход младшего разряда первого регистра подключен к первым входам второго и третьего элементов

И, выход которого соединен с тактовыми входами второго и третьего регистров, выход которого является выходом знака первой производной исследуемого процесса устройства и подключен к четвертому входу блока сравнения и к второму входу сумматора-вычитателя, третий вход которого соединен с выходом блока памяти, выход среднего разряда первого регистра подключен к второму входу второго элемента И, выход которого является выходом выделенных экстремумов устройства и соединен с входом формирователя импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход счетчика .подключен к управляющему входу первого регистра, выход старшего разряда которого соединен с информационным входом третьего регистра, третий и четвертый выходы счетчика подключены соответственно к второму входу третьего элемента И и к третьему входу второго элемента И.

2. Устройство по и.1, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что блок cpasнения содержит элементы И, НЕ, ИЛИ-НЕ н коипараторы, первые входы которых объединены и являются первым входои блока, выходом которого являются выходы элементов ИЛИ-HK и первый выход первого коипаратора9 соединенный с первыми входаии первого и второго зле11084 ментов И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И н подключен к.второму выходу первого компаратора, третий выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам пер- вого и четвертого элементов И,второй вход которого соединен с первым выхо65 дом второго компаратора, второй выход которого подключен к второму входу первого элемента И, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к выходу элемента НЕ, вход которого объединен с вторым входом элемента И и с третьим входом четвертого элемента

И и является четвертым входом блока, вторым и третьим входами которо- го являются вторые входы соответственно первого и второго компар торов.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для измерения статистических характеристик случайных процессов.

Принцип действия всех известных импульсных и цифровых устройств для выделения экстремумов основан на численном дифференцировании входного сиг- !0 нала и определении моментов смены знака его первой производной.

Известно устройство для анализа экстремумов случайного процесса, содержащее масштабирующий усилитель, 15 запоминающие блоки, схемы сравнения, инвертор, сумматор, коммутатор, генератор импульсов, счетчик, элементы И и элемент задержки 111.

Однако известное устройство не щ отличается высокой точностью определения экстремумов.

Наиболее близким к изобретению .является устройство, содержащее регистр, блоки памяти, блок сравнения, блок управления, аналого-цифро-. вой преобразователь, генератор такто" вых импульсов, коммутатор, счетчик, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с одним из входов блока

30 сравнения, выходы которого подключены ,к входам регистра С21.

Недостатком этого устройства является низкая помехоустойчивость.

Цель изобретения - повышение. помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый регистр, блок памяти,.блок сравнения, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра, и генератор тактовых импульсов, введены сумматор- вычитатель, второй и третий регистры, а блок управления состоит из элементов И, счетчика и формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, первый выход которого подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, вход которого является входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом второго регистра, выход которого является выходом кода последующего экстремума устройства и подключен к второму входу блока сравнения и к первому входу сумматора-вычитателя, выхЬд которого соединен с третьим входом блока сравнения, выход младшего разряда первого регистра подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выход которого соединен с тактовыми входами второго и третьего регистров, выход которого является выходом знака первой производной исследуемого устройства и подключен к четвертому, входу блока сравнения и к второму входу сумматора-вычитате1108465 ля, третий вход которого соединен с выходом блока памяти, выход среднего разряда первого регистра подключен к второму входу второго элемента

И, выход которого является выходом выделенных экстремумов устройства и соединен с входом формирователя име .пульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход счетчика подключен к управляющему входу первого регистра, выход старшего разряда которого соединен с информационным входом третьего регистра, третий и четвертый выходы счетчика . подключены соответственно к второму входу третьего элемента И и к третье. му входу второго элемента И.

Блок сравнения содержит элементы

И, НЕ, ИЛИ-НЕ и компараторы, первые входы которых объединены и являются первым входом блока, выходами которого являются выходы элементов ИЛИ-НЕ и первый выход первого компаратора, 25 соединенный с первыми входами и второго элементов И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента

И, первый вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И и подключен к второму выходу первого компаратора, третий выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй и третий входы И которого подключены соответственно к выходам первого.и четвертого элементов И, второй вход которого соединен с первым выходом второго компаратора, второй выход которого подклю- чен к второму входу первого элемента

И, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к выходу элемента,НЕ, вход которого объединен с вторым входом элемента И и с третьим входом четвертого элемента И и является четвертым входом блока, вторым и третьим

; входами которого являются вторые входы соответственно первого и второго компараторов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока сравнения; на .! фиг. 3 — схема блока управления.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистр 2, блок 3 памяти, регистр 4, сумматор-вычитатель 5, блок 6 сравнения, генератор 7 тактовых импульсов, регистр 8, -блок 9 управления.

Блок 6 сравнения содержит компараторы 10 и 11, элемент НЕ 12, элементы И 13-16, элементы ИЛИ-НЕ 17 и

18. Блок 9 управления содержит эле менты И 19-21, счетчик 22, формирователь 23 импульсов.

Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования непрерывного входного сигнала в параллельный двоичный код. Начало преобразования определяется моментом прихода импульса запуска на тактовый вход аналого-цифрового преобразователя. Результат преобразования — код

Х текущего отсчета входного сигнала сохраняется на выходе аналогоцифрового преобразователя 1 до следующего запуска. Регистр 2 служит для выборки и хранения кода ур отсчета, который является кандидатом на место очередного экстремума. Блок 3 памяти предназначен для хранения кода минимального модуля разности между со седними выделенными экстремумами. Запись кода в блок 3 производится при подготовке устройства к работе. Регулятор 4 служит для выборки и хранения кода разности (y -p) — кода знаР„. ка первой производной исследуемого .процесса, где Р— значение последнего выделенного экстремума, причем отрицательной производной соответству-. ет значение кода О, а положительной — 1. Режим работы сумматора-вычитателя 5 определяется значением кода на его управляющем входе. Если на управляющем входе О, сумматор-вычитатель 5 находится в режиме "Сложение", если же 1, то сумматор-вычитатель находится в режиме "Вычитание", при этом операнд, поступающий на вход сум" матора-вычитателя, является уменьшаемым, а операнд, поступающий на второй вход, является вычитаемым. Число разрядов регистра 2, блока 3 . и сумматора-вычитателя 5 равно числу разрядов выходного кода аналого-цифрового преобразователя 1.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания производится обнуление регистров, благодаря чему исключается воэможность переполне- . ния сумматора-вычитателя 5 при поиске первого экстремума. При дальней!!0846"5 шей работе синхронизация всех функциональных узлов обеспечивается последовательностью сигналов, вырабатываемых блоком 9. По тактовому импульсу, поступающему на один из входов блока 9 с выхода генератора 7, блок

9 формирует на первом выходе импульс запускающий аналого-цифровой преобразователь..Сигналы с выходов блока 9 поддерживают регистры 2,4 и 8 в режи- !0 ме,счйтывания. По окончании аналогоцифрового преобразования на входы блока 6 сравнения поступают соответственно код, текущего отсчета с вьг хода аналого-цифрового преобразовате- !5 ля, код.Хр кандидата на место очередного экстремума с выхода регистра

2, код знака разности (Х -Р) с выхода регистра 4 и код с выхода сумматора-.вычитателя 5, значение. которо- 20 го равно (Хр+Д, если (хр-2) О или (Хр-<) в том csx ae, когда (1 „-Р)Ъ О,. где . — значение кода на выходе блока 3, à Р - значение последнего выделенного экстремума. Между входными 25 операциями блока 6 возможны следующие соотношения:.

30 (2) !,3)

На выходах блока 6 сравнения устанавливается код результата сравнения входных операндов, первые два разряда которого несут информацию о наличии экстремума, а третий разряд

I совпадает с кодом знака разности (Х вЂ” 1I), т.е. с кодом знака текущего значения производной исследуемо и процесса. По следующему тактовому импульсу блок 9 вырабатывает импульс на выходе, при этом производится запись выходного кода блока 6 сравнения в регистр 8. Дальнейшая работа определяется состоянием первого и второго разрядов регистра 8.

При выполнении одного из условий (1), (2) или (3) блок 9 по следующим двум тактовым импульсам никаких управляющих сигналов не вырабатывает..

Если выполняется условие (4) илн (5), по очередному тактовому импульсу блок 9 не вырабатывает управляющих сигналов, а по следующему тактовому импульсу формирует импульс для записи кода текущего отсчета в регистр 2 и кода знака производной в регистр 4. ,В том случае, когда выполняется условие (6) или (7), по очередному тактовому импульсу блок 9 формирует импульс, свидетельствующий о выделении экстремума. Значение экстремума считывается с .выхода регистра 2, а тип экстремума - с выхода регистра 4.

По следующим тактовым импульсам блок 9 внешних сигналов не вырабатывает. Число . выбирается с учетом времени обработки экстремума внешними устройствами. По (к -1)-му тактовому импульсу блок 9 формирует импульс для записи в регистр 2 кода текущего отсчета, который становится кандидатом на место следующего экстремума, и для записи в регистр 4 кода знака текущего значения производной исследуемого процесса.

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков устройство обеспечивает более высо кую помехоустойчивость по сравнению с аналогичными техническими решениямие

1108465

Составитель Л.Григорьян-Чтенц

Редактор М.Петрова Техред А.Бабинец Корректор С.Шекмар

Заказ 5867/36 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ó êãoðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4