Устройство для вычисления скользящего среднего

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО, содержащее генератор тактовых импульсов, первьй коммутатор, блок управления, первый и второй регистры, сумматор, выход которого подключён к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора , второй вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены группа элементов И, блок памяти, второй коммутатор, а блок управления содержит первый, второй и третий счетчики; элемент И, первый вход которого объединен со счетньм входом первого счетчика, подключен к выходу генератора тактовых импульсов и соединен с тактовым входом первого регистра, второй вход элемента И объединен с управляющим входом первого коммутатора и тактовым входом второго регистра и подключен к выходу переполнения второго счетчика, счетный вход которого объединен с управляюпщм входом второго коммутатора, входом управления записью блока памяти и первыми входами элементов И группы и подключен к выходу первого счетчи-ка, вторые входы элементов И группы объединены с информационными входами второго регистра и соединены с выходом первого регистра, выход i элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика, информацион (Л ные выходы второго и третьего счетчиков соединены соответственно со старшими и младшими разрядами входа задания Адреса блока памяти, информационный вход которого объединен с первым информационным входом второго коммутатора И подключен к выходу первого коммутатора, второй информационный вход второго коммута;& тора соединен с выходом блока памяти, со первая и вторая группы входов сумма05 00 эо тора подключены соответственно к информационным ВЕЛХодам второго коммутатора и к выходам элементов И группы , а выход второго регистра является выходом устройства.,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) () )) (cg)4 С 06 F 15/36

3C F

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3759276/24-24 (22) 23.05.84 (46) 23. 1 1 . 85. Бюл. Ф 43 (72) Ю.В. Захаров, В.В.Кокарев и Е.А. Сидоров (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1049922, кл. G 06 F 15/36, 1982, Авторское свидетельство СССР

Ф 1012272, кл. G 06 F 15/36, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО, содержащее генератор тактовых импульсов, первый коммутатор, блок управления, первый и второй регистры, сумматор, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен,с первым информационным входом первого коммутатора, второй вход которого является входом устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены группа элементов И, блок памяти, второй коммутатор, а блок управления содержит первый, второй и третий счетчики, элемент И, первый вход которого объединен со счетным входом первого счетчика, подключен к выходу генЕратора тактовых импульсов и соединен с тактовым входом первого регистра, второй вход элемента И объединен с управляющим входом первого коммутатора и тактовым входом второго регистра и подключен к выходу переполнения второго счетчика, счетный вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора, входом управления записью блока памяти и первыми входами элементов И группы и подключен к выходу первого счетчика, вторые входы элементов И группы объединены с информационными входами второго регистра и соединены с выходом первого регистра, выход элемента И подключен к счетному вхо- (9 ду третьего счетчика, информационные выходы второго и третьего счетчиков соединены соответственно со С старшими и младшими разрядами % входа задания адреса блока памяти, Я информационный вход которого объединен с первым информационным входом второго коммутатора и подключен к выходу первого коммутатора, второй информационный вход второго коммутатора соединен с выходом блока памяти, первая и вторая группы входов сумматора подключены соответственно к информационным выходам второго коммутатора и к выходам элементов И группы, а выход второго регистра являет ся выходом устройства..

Ф 11

Йзобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения текущих характеристик случайных процессов (например, математического ожидания), для сглаживания оценок статистических характеристик (например, для сглаживания периодограммы при спектральном анализе или гистограммы и вариационного ряда при оценивании распределения вероятностей), а также для фильтрации временных рядов °

Цель изобретения — повышение точности °

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для вычисления скользящего среднего, на фиг. 2— структурная схема блоков управления.

Устройство для вычисления скользящего среднего содержит первый коммутатор 1, блок 2 памяти, второй коммутатор 3, сумматор 4, группу 5 элементов И, первый и второй регистры 6 и 7, генератор 8 тактовых импульсов, блок 9 управления, счетчики 10 — 12, элемент И 13.

Входом устройства является первый информационный вход первого коммутатора 1, выход которого соединен с информационным входом блока 2 памяти и первым информационным входом второго коммутатора 3. Выход блока

2 памяти соединен с вторым информационным входом второго коммутатора 3, выход которого. соединен с первым входом сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом группы 5 элементов И. Выход сумматора 4 соединен с информационным входом первого регистра 6, выход ко торого соединен с вторым входом группы 5 элементов И,с первым информационным входом первого коммутатора

1, а также с информационным входом второго регистра 7, выход которого является выходом устройства. Выход генератора 8 тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого регистра 6 и входом блока 9 управления. Первый выход блока 9 управления соединен с управляющими входами первого коммутатора 1 и тактовым входом второго регистра 7. Второй выход блока 9 управления соединен с входом задания адреса блока 2 памяти. Третий выход блока 9 управления соединен с входом управления

93688

55 записью блока 2 памяти, управляющим входом второго коммутатора 3 и первым входом группы 5 элементов И. На фиг. 1 обозначены: U — выходной сигнал генератора 8 тактовых импульсов, U4 U<, U — сигналы соответственно на первом, втором и третьем выходах блока 9 управления.

Входом блока управления являются счетный вход первого счетчика 10 н первый вход элемента И 13, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика 12, разрядные выходы которого совместно с разрядными выходами второго счетчика 11 образуют второй выход блока управления. Выход переполнения второго счетчика 11 является первым выходом блока управления и соединен с вторым входом элемента И 13. Счетный вход второго счетчика 11 соединен с выходом первого счетчика 10 и является третьим выходом блока управления.

На фиг. 2 обозначены: Ц вЂ” входной сигнал блока 9 управления, U, U

U — сигналы соответственно на первом, втором и третьем выходах блока 9 управления, U — входной

I сигнал третьего счетчика 12, U и

И

U — сигналы на разрядных выходах

g соответственно второго и третьего счетчиков 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства периодически с интервалом времени Т поступают цифровые отсчеты, которые необходимо подвергнуть сглаживанию. Очередной цифровой отсчет х, попадает на второй информационный вход первого коммутатора 1 и по сигналу U1, поступающему с первого выхода блока 9 управления на управляющий вход первого коммутатора 1, проходит на информационный вход блока 2 памяти. По сигналу U3 поступающему с третьего выхода блока 9 .управления на вход управления записью блока 2 памяти и устанавливающему блок 2 памяти в режим записи, цифровой отсчет х °

1 запоминается в блоке 2 памяти в ячейке с некоторым адресом А 1 определяемым состояниями второго и третьего счетчиков 11 и 12. Одновременно цифровой отсчет х по сиг1 налу U> поступающему на управляющий вход второго коммутатора 3, проходит с первого информационного

1193688 входа второго коммутатора 3 на первый вход сумматора 4; На второй вход сумматора 4 в это время подается ноль, поскольку на второй вход группы 5 элементов И поступает сигнал U>. Поэтому цифровой отсчет хбез изменения попадает на информационный вкод первого регистра 6.

По сигналу U, который с выхода генератора 8 тактовых импульсов поступает на тактовый вход первого регистра 6, цифровой отсчет х; записывается в первый регистр 6. В течение интервала времени То =Ki гдеС— период следования импульсов, вырабатываемых генератором 8 тактовых импульсов (К вЂ” 1) раз повторяется следующее: к числу, хранящемуся в первом регистре 6, прибавляются числа, хранящиеся в блоке 2 памяти.

Происходит это следующим образом.

Содержимое первого регистра

6 проходит через группу 5 элементов U на второй вход сумматора 4.

Одновременно содержимое блока 2 памяти (хранящееся соответственно в ячейках с адресами А,...,А„) проходит с второго информационного входа второго коммутатора 3 на первый вход сумматора 4. Результат суммирования записывается в регистр 6.

Порядок изменения кода адреса U поступающего с второго выхода блока

9 управления на адресный вход блока 2 памяти, устанавливается таким, что в ячейках с адресами А,...,А хранятся соответственно цифровые отсчеты х;,...,х;„„. Поэтому по истечении интервала времени Тр после прихода цифрового отсчета х в пер1 вом регистре 6 будет накоплена сумма. в т у = х

35=1- g w-1

Цифровой отсчет у проходит с

1 второго информационного входа первого коммутатора 1 на информационный вход блока 2 памяти. На интервале времени ГТ, 2Т с цифровым. отсчетом х, пройзводятся те же операции, что и с цифровым отсчетом у на интервале времени (О, Т ), с той лишь разницей, что теперь цифровой отсчет у записывается в ячейку блока 2 памяти с адресом А„,, а при накоплении суммы в первом регистре

6 используются ячейки с адресами

A 2,...,A „. В результате течении интервала времени 2Т после

-a прихода цифрового отсчета х; в первом регистре 6 будет накоплена сумма:

1 г; = у„.

В: -К1

Затем на следующем интервале времени длительностью Т с цифровым отсчетом Z повторяются аналогичные

1 операции и т.д. Таким образом, к концу интервала времени T=nTо в первом регистре 6 будет храниться цифровой отсчет Ч;, который по сигналу U1 записывается во второй регистр 7 и поступает на выход устрой ства. Этот цифровой отсчет можно рассматривать как результат фильтрации последовательности цифровых отсчетов ..., х, х; в п каскадно соединенных цифровых фильтрах, каждый из которых имеет прямоугольную импульсную характеристику:

f1, m = О,...,К-1; 1 (О для других ш

Поэтому цифровой отсчет Ч. будет

1 равен

ОО

30 я

V, х g. ,.щ гяе fд )- весовое окно, являющееся и-кратной дискретной сверткой импульснои характеристики fh j. В

35 случае и = 1 получаем прямоугольное весовое окно fh ) в случае п = 2 — весовое окно Бартлетта. При произвольных и и К получаем весовое окно Колмогорова. В случае

4п n = 4 получаем весовое окно Парзена, в случае К = 2 и произвольном

n = 2q — биномиальное весовое окно порядка q.

После получения цифрового отсчета

45 Ч; очередной циФровой отсчет Ч на следующем интервале.Т получаем аналогично отсчету Ч; с той лишь разницей, что входной цифровой отсчет х„, и промежуточные суммы у,, Е;,1

50 и .т.д. записываются в блок 2 памяти на место уже не нужных цифровых отсчетов: х; „„, у, „„, Е„.+1 и т.д.

Обращение к ячейкам блока 2 памяти в требуемой последовательности обеспечивается соответствующим изменением кода адреса U вырабатываемым вторым и треть.:м счетчиками

11 и 12 блока 9 управления. пользуется для разрешения прохождения информации с первого информационного входа на выход первого коммутатора 1 и записи информации во второй регистр 7.

Кроме того, сигнал Uq поступает на второй вход элемента И . На первый вход элемента И поступают импульсы U, В результате на вход

ip третьего счетчика 12 с выхода генератора 8 тактовых импульсов на интервале времени Т проходят все импульсы, за исключением первого. Коэффициент пересчета третьего

15 счетчика 12 равен К. Поэтому на каждом новом интервале Т порядок изменения состояния третьего счетчика 12 меняется на единицу. Этим обеспечивается необходимый порядок

20 рбращения к ячейкам блока 2 памяти.

Отметим также, что сигнал U может быть использован для синхронизации внешних устройств, с которыми предлагаемое устройство свя25 зано по входу и выходу.

Таким образом, результатом работы предлагаемого устройства является последовательность цифровых отсчетов

Ч;,, V;, каждый из которых по30 лучен сглаживанием последовательности входных цифровых отсчетов..., х;, x с помощью весового окна

М:"."

S 1193688

Покажем, как формируются сигналы в блоке 9 управления.На вход блока 9 управления с выхода генератора 8 тактовых импульсов поступает периодическая последовательность импуль" сов U, период повторения которых в К раз меньше периода поступления цифровых отсчетов х на вход устл

1 ройства: о = Т/Хп, Эти импульсы поступают на вход первого счетчиками

10.Коэффициент пересчета первого счетчика 10 равен К.Для случая K=8 первый счетчик 10 — это трехразрядный двоичный счетчик. На его выходе формируется сигнал U» который используется для перевода .блока 2 памяти в режим записи, разрешения прохож" дения информации с первого инфор\ мационного входа второго коммутатора 3 на его выход и запрещения прохождения информации с выхода первого регистра 6 через группу 5 элементов И.

Сигнал U> поступает на вход второго счетчика 11, коэффициент пересчета которого равен и. Для рассматриваемого случая n = 3, в качестве второго счетчика 11 можно использовать счетчик-делитель на три. Второй счетчик 11 формирует

1 старшие адресные разряды U для блока 2 памяти. На выходе переполнения второго счетчика 11 формируется сигнал U, Этот сигнал ис1193688

1193б88

Корректор В. Синицкая

Подписное, Составитель И. Мухин

Редактор В. Петраш Техред О.Ващишина

Заказ 7317/53 .Тираж 709

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Bin OPog димд фыр оУ