Устройство для вычисления отношения временных интервалов

 

Изобретение относится к автома - тике и вычислительной технике, Цель изобретения - повьппение быстродействия за счет сокращения времени измерения целой части отношения временных интервалов. Устройство содержит счетчик 1 результата, генератор 2 импульсов, семь элементов И 3-8, 36, четыре счетчика 9-12, блок сравнения кодов 13р элемент ИЛИ-НЕ 14, шесть элементов ИЛИ 15-19, 35, элемент НЕ 20, одновибратор 21, элемент 22 задержки, два триггера 23 и 33, группу 24 элементов И и делитель .34 частоты. В процессе работы происходит сравнение кодов делимого и делителя на блоке 13 и соответствующее подключение триггером 33 счетного входа счетчика 12 к выходу генератора 2 непосредственно или через делитель , что позволяет сократить время измерения целой части отношения при сохранении точности вычислений. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!!) А1 д!! G 06 G 7/16

gPP l,ъ„<.

1 Д г г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3982777/24-24 (22) 31.10.85 (46) 15.06.87, Бюл, У 22 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) A. А. Кравцов и P. A. Топельберг (53) 681:335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 966705, кл. G 06 G 7/16, G 06 Р 7/68, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1(1287191, кл. G 06 G 7/16, 1985 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения — повышение быстродей-. ствия за счет сокращения времени измерения целой части отношения временных интервалов, Устройство содержит счетчик 1 результата, генератор

2 импульсов, семь элементов И 3-8, 36, четыре счетчика 9-12, блок сравнения кодов 13, элемент ИЛИ-НЕ 14, шесть элементов ИЛИ 15-19, 35, элемент НЕ 20, одновибратор 21, элемент 22 задержки, два триггера 23 и

33, группу 24 элементов И и делитель .34 частоты. В процессе работы происходит сравнение кодов делимого и делителя на блоке 13 и соответствующее подключение триггером 33 счетного входа счетчика 12 к выходу генератора 2 непосредственно или через делитель, что позволяет сократить время измерения целой части отношения при сохранении точности вычислений.

8 ил.

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использована как в качестве QB тономного устройства, так и в качестве устройства, испальэуемога в информационна-измерительном комплексе для обработки сигналов., заданных во времяимпульсной форме в ниде статистически неравномерна распределенных во времени последовательностей импульсов и кодами.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет сокращения времени измерения целой части отношения.

На фиг, 1 показана блок-схема устройства для вычисления on-ашения временных интервало-; на фиг, 2 структурная схема счетчика результатов; на фиг. 3 — 8 — временные диаграммы работы устрой» тва, Устройство содержит счетчик 1 результата, генератор 2 импульсов, с первого па шестой элементы И "-8 с первого па четвертый счетчики 9-12 блок 13 сравнения кодов, элемент

ИЛИ-HE 14, с первого по пятый элементы ИЛИ 15 19? элемент Н» .20 ОднОвибратор 21, элемент 22 задержки, первый триггер 23, группу 24 элементов И, первый и второй информационные времяимпульсные входы 25 и ?6 устройства, вход 27 задания времени измерения устройства, вход 28 запуска устройства, первый и второй информационные кодовые входы 29 и 30

ycTpoHcTBG, первь»й и второй информационные частотно-импульсные входы 31 и Э2 устройства, второй триггер 33, делитель 34 частоты, шестой элемент

ИЛИ 35 и седьмой элемент И 36. Устройство содержит также шину "Сброс", объединяющую входы установки нуля (R) счетчиков 1,9-12, делителя 34 и триггеров 23 и 33„

Вариант счетчика 1 результата содержит счетчик 37 целой части результата и группу 38 декад дробной части результата; счетный вход счетчика 37 и счетньн входы декад гру:»?»

38 являются входами счетчика 1 результата„ объединенные вхадь» установки нуля (8.) декац группы 38 и счетчика 37 являются входом (R) установки нуля счетчика 1 результата, На фиг. 3 и 4 приняты следующие обозначения временных диаграмм: асигнал Т» на входе 26 устройства, б-сигнал Т на входе 25 устройства, 17459 2 в-сигнал на входе 27 устройства, д-сигнал на выходе элемента ИЛИ 15, 5

1О

25 .?0 е-сигнал на выходе элемента ИЛИ 17, ж-сигнал на выходе блока сравнения кодов, з-сигнал на выходе одновибратора 21, и-сигнал на выходе триггера 23, к-сигнал на выходе элемента И 3.

На фиг. 5 и 6 приняты следующие обозначения временных диаграмм: а-сигнал на входе 31 устройства, б-сигнал на входе 32 устройства, в-сигнал на входе 27 устройства, энюры сигналов д,е,ж,з,и,к снимаются с тех же элементов, что и на фиг. 3 и 4, л-сигнал на выходе триггера 33.

На фиг. 7 приняты следующие обозначения временных диаграм : а-сигнал на входе 32, б-сигнал на входе

26, эпюры сигналов в,д,е,ж,з,и,к сни. маются с тех же элементов, что и на фиг, 3 и А„ л-сигнал на выходе триггера 33, На фиг. 8 приняты следующие обозначения: а-сигнал на входе 25, б-сигнал на входе 31, сигналы в,д,е, ж,э,и,к снимаются с тех же элементов, что и на фиг. 3 — 5, л-сигнал на выходе триггера 33.

Устройство работает в нескольких режимах, Она осуществляет деление временных интервалов Т, и Т, приходящих соответственно на входы 26 и

25 устройства, деление чисел имлульсов Р» и Г, статически неравномерно распределенных во времени, приходяших,на входы 31 и 32 .устройства за время измерения Т,». деление кодов, находящихся на владах 29 и 30 устройства, деление временного интервала Т на числа Г„ импульсов неравномерной последовательности и,деление числа Е, на и»»тервал Т„, Измерение отношения временных интервалов Т„ и Т (случай Т, Т ). г

В начале каждого измерения ва всех режимах работы советчики 1,9 — )2, делитель 34 и тригтера 23 и 33 находятся в сброшенном состоянии (потен-циалом 1" на шине Сброс" устройства). При этом счетчик 11, выполненный со встроенным дешифраторам двоичного кода в позиционный, подключает через первый элемент И группы 24 выход "Равно" блока 13 сравнения кодов к счетчику 37 целой части результата (фиг. 1 и 2).

3 13

Временной интервал Т, приходит на вход 26 устройства, а временной интервал Т вЂ” на вход 25 устройства, Элементы И 4, И 5 открываются и импульсы с генератора 2 начинают поступать на входы счетчиков 9 и 10, содержимое которых линейно возрастает, На выходе "Равно" блока 13 сравнения кодов находится нулевой потенциал, поскольку вход "Равно" блока

13 сравнения кодов заблокирован логическим нулем с выхода элемента

ИЛИ-НЕ 14 (фиг. 3 ж). В момент окончания интервала Т, блок сравнения кодов разблокируется и на выходе

"Равно" появляется потенциал "1", который через элемент ИЛИ 16 сбрасывает счетчик 9 в "0", при этом равенство кодов на входах блоков сравнения кодов нарушается и на выходе "Равно" опять устанавливается нулевой потенциал. Оформированный таким образом импульс записывается в счетчике 37 целой части результата (фиг. Зж), это означает, что в интервал Т уложился один интервал

Т1. Содержимое счетчика 9 продолжает линейно возрастать до тех пор, пока код в нем не сравнится с кодом

N(Tt)=T„F (F — частота генератора 2), хранимым в счетчике 10, в этот момент на выходе "Равно" блока 13 появляется потенциал "1", который установит счетчик 9 в "0".

В этот момент равенство кодов на входах блока 13 нарушается и на выходе "Равно" появляется нулевой потенциал. Сформированный таким образом импульс поступает в счетчик 37 целой части результата, Это означает, что в интервал Т еще раз уложился интервал Т, и т.д. В момент окончания интервала Т на выходе элемента 18 возникает перепад потенциала "1 — 0" и одновибратор 21 формирует импульс, который переводит устройство к вычислению дробной части отношения (фиг. З,з), Этот импульс переводит счетчик 11 в следующее состояние и выход "Равно" блока 13 оказывается подключенным к входу декады .десятых долей результата группы 24, происходит запись в счетчик 12 кода, оставшегося после предыдущего измерения в счетчике

9, и наконец с некоторой задержкой, задаваемой элементом задержки 22, происходит сброс счетчика 9 и установка триггера 23 в состояние "1", 17459 4

f0

f5

В момент установки триггера 23 в

"1" открывается элемент И 3, импуль. сы с генератора 2 через делитель 34 (с коэффициентом деления 10) и элемент ИЛИ 35 поступают на вход счетчика 12. Содержимое счетчика 9 начинает линейно нарастать и в момент совпадения его кода с кодом N (Т!) на выходе блока сравнения кодов формируется импульс, который записывается в декаду десятых долей результата.

Процесс измерения десятой доли результата продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 12, выполненного вычитающим, не станет равным

"0", В этот момент на его выходе

"Переполнение" возникает перепад

"1- 0". Одновибратор 21 формирует импульс, который переводит устройство в следующий цикл измерения, т.е. измерения сотых долей результата.

Этот импульс производит запись кода остатка в счетчик 12, счетчик 11 подключает соответствующий элемент

И группы 24 к выходу "Равно" блока

13 сравнения кодов н импульсы с выхода "Равно" блока сравнения кодов начинают поступать на вход декады сотых долей счетчика 1 и с задержкой на вход обнуления счетчика 9.

Изменение продолжается до тех пор, пока потенциал с выхода старшего разряда счетчика 11 не сбросит триггер 23 (через элемент ИЛИ 19) в "0", в этот момент измерение заканчивается и в счетчике результата оказывается результат измерения. Если в процессе измерения в счетчик 12 запишутся нули, т.е, предыдущие измерения произошли без остатка, то на выходе "Переполнение" счетчика 12 . будет "0", элемент НЕ 20 откроет элемент И 8 и задержанный импульс сбросит триггер 23 в "0".

Рассмотрим случай измерения отношения временных интервалов, когда

Т ) Т (фиг, 4а,б) °

На входах 26 и 25 проходят временные интервалы Т и Т,, элементы

И 4, И 5 открываются и импульсы с генератора начинают поступать на входы счетчиков 9 и 10 (фиг, 4д,е).

Содержимое счетчиков 9 и 10 линейно возрастает, на выходе "Равно" блока сравнения находится нулевой потенциал, так как вход "Равно" заблокирован нулевым потенциалом с выхода элемента ИЛИ-НЕ 14 (фиг. 4,ж), В момент окончания Т< блок сравне5 13 ния разблокируется, а на выходе элемента ИЛИ 18 возникает перепад

"1 -0", одновибратор 21 формирует импульс. Этот импульс заносит код

N(T ) P T в счетчик 12, переводит счетчик 11 в следующее состояние, подключая тем самым выход "Равно" блока сравнения к входу декады десятой доли результата. группы 38, и с некоторой задержкой, задаваемой элементом задержки 22, сбрасывает счетчик 9 и устанавливает триггер 23 в

"1" (фиг. 4и). Элемент И 3 открывается и импульсы с генератора 2 начинают поступать на вход счетчика

12 через делитель 34 (с коэффициентом деления 10) и на вход счетчика

9 через элемент ИЛИ 17 (фиг, 4е,ж).

Содержимое счетчика 9 линейно возрастает и в момент совпадения

его кода с кодом N(T ), хранимым в счетчике 10, сбрасывается. На выходе блока сравнения кодов формируется при этом импульс, который реги,стрируется в декаде десятых долей результата счетчика 1 ° Счетчик продолжает заполняться и в момент следующего совпадения его кода с кодом N(T<) сбрасывается, На выходе блока сравнения кодов формируется импульс, который также регистрируется в счетчике 1 результата, Вы-" числение продолжается до тех пор, пока содержимое. счетчика 12 не станет равным нулю, в этот момент происходит перезапись кода остатка в счетчик 12 и устройство переходит к вычислению сотых долей результата и т,д.

Измерение отношения чисел статис тически неравномерно распределенных во времени последовательностей импульсов (фиг. 5 — 6) .

Исходное состояние устройства в этом режиме не отличается от других режимов, Счетчики 1,9 — 12, делитель 34, триггера 23 и 33 находятся в сброшенном состоянии, На входы 31 и 32 поступают последовательности F и F импульсов„ Измерение начинается в момент прихода импульса Т„ 1 на вход 27, блок сравнения кодов блокируется нулевым потенциалом с выхода элемента ИЛИ-НЕ

14, а элементы И 7, И 6 открываются и импульсы Р„, F неравномерных последовательностей начинают поступать на счетчики 10 и 9 (фиг, 5a,б). В момент окончания интервала Т„1,11 в

l 7459 6

5

?5

50 счетчиках оказывается код N(F< ) и

N(F ) чисел импульсов, пришедших за время измерения, а на выходе элемента. ИЛИ 18 формируется перепад потенциала "1 — О". Одновибратор 21 формирует импульс, который записывает код N(F ) в счетчике 12, устанавливает триггер 23 в состояние "1" и в зависимости от состояния выхода

"Больше" блока сравнения производит либо установку триггера 33 в "1" (в этом случае счетчик 11 не переключается в следующее состояние), либо триггер 33 остается в "0" и измерение происходит аналогично описанному.

Предположим N(P<) N(P ). В момент окончания интервала Т„ „ стро" бирующий вход блока 13 сравнения разблокируется и на его выходе "Больше" появляется потенциал "1", импульс с выхода одновибратора 21 устанавливает триггер 33 в "1". Потенциалом

"l" с выхода триггера 33 элемент

И 36 открывается, делитель 34 и счет. чик ll принудительно держится в "0" (по входу R<), частота с генератора

2 поступает на вход счетчика 12 через элемент И 36 (беэ деления на 10), а счетчик 11 не переключается и выход "Равно" блока 13 сравнения кодов остается подключенным к входу счетчика 37 целой части результата. Импульсы с выхода блока сравнения поступают на вход счетчика 37 целой части результата до тех пор, пока содержимое счетчика 12 не станет равно "0" . В этот момент триггер 33 сбросится по входу R1 (см. фиг. 5л), импульс с выхода одновибратора 21 запишет код остатка из счетчика 8 в счетчик 12, переведет счетчик 11 в следующее состояние (измерение десятых долей результата). Потенциал низкого уровня с выхода триггера 33. держит теперь элемент И 36 закрытым, делитель 34 открытым и импульсы с генератора 2 (деление на 10) поступают на вход счетчика 12. Измерение продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 12 не станет рав11 11 ным 0, в этот момент устройство перейдет к следующему диапазону измерения (сотых долей результата) и т,д, Дальнейшие измерения происходят аналогично описанным.

Во время работы устройства триггер 33 может устанавливаться в 11)11 при измерении целой части отношения

1317459 8

10

35

55 (т,е. в ситуации, когда код в счет.чике 9 оказывается больше кода в счетчике 10), а при измерении дробной части отношения триггер 33 находится в "0" (фиг. 5л).

Предположим N(F,) o N(Fz). В момент окончания интервала Т„ блок

13 сравнения разблокируется, но на еro выходе "Больше" останется потенциал "0", импульс с выхода одновибратора 21 произведет запись кода

N(F ) в счетчик 12, установку триггера 23 в "1", переключение счетчика

11 на диапазон измерения десятых долей результата. Элемент И 3- открывается и импульсы с генератора 2 начинают поступать через элемент

ИЛИ 17 на вход счетчика 9 и через делитель 34 на вход счетчика 12, Дальнейшая работа устройства не отличается от описанной.

Измерение отношения кодов.

Исходное состояние не отличается от описанного в других режимах, на входах 29 и 30 устройства находятся коды, которые необходимо разделить. Вычисление начинается в момент прихода импульса "Пуск" на вход

28 устройства. Этот импульс производит запись кодов, находящихся иа входах 29 и 30 устройства, в счетчики 9 и 10, На выходе элемента

ИЛИ 18 возникает перепад потенциала

"1 — 0" и одновибратор 21 произво° дит запись информации из счетчика 9 в счетчик 12, установку триггера 23 в состояние "1" и сброс счетчика 9, При этом различают два случая, Код в счетчике 9 больше кода в счетчике 10. В этом случае происходит установка триггера 33 в "1", счетчик ll не переключается и выход

"Равно" блока 13 сравнения подключается к счетчику 37 целой части результата, делитель 34 заблокирован, элемент И 36 открыт и на вход счетчика 12 поступает частота с генератора без деления на 10. Дальнейшая работа устройства не отличается от описанной, вначале измеряется целая часть отношения, затем десятые доли результата и т.д.

Во втором случае, когда код делителя больше кода делимого, триггер

33 остается в состоянии "0" и вычисления происходят аналогично случаю вычисления дробной части описанного отношения.

Измерение отношения числа F импульсов неравномерной последовательности к временному интервалу Т (фиг, 7).

В этом режиме на вход 32 приходят импульсы неравномерной последовательности, на вход 26 — интервал Т,, на вход 27 — временной интервал Т„ „

В момент окончания интервала Т„ „, в счетчике 9 оказывается код N(F ) в счетчике 10 — код И(Т<). Импульс с выхода одновибратора 21 производит запись кода N(F<) в счетчик 12, установку триггера 23 в "1" и с некотоf5 рой задержкой сброс счетчика 9. Установка триггера 33 в "1" зависит, как и в предыдущем случае, от состояния выхода "Больше" блока 13 сравнения кодов. Если код делимого больше кода делителя, то триггер 33 устанавливается в "1", счетчик 11 не переключается на следующий диапазон, элемент И 36 открывается и счетчик

12 заполняется импульсами с генератора 2, поэтому при этом не происходит умножение делимого на десять.

Если код делимого меньше кода делителя, то триггер 33 остается в "0", счетчик 11 переключает устройство на вычисление десятых долей результата, на вход счетчика 12 поступает частота генератора 2, деленная на десять. Дальнейшая работа происходит аналогично описанной, Работа устройства в режиме деления временного интервала Т на число импульсов последовательности F также выполняется аналогично описанной (фиг, 8а,б).

Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет сравнения кодов и соответствующего переключения триг гера 33 обеспечивается сокращение времени вычисления целой части отношения, так как в этом случае заполнение счетчика 12 осуществляется импульсами с выхода генератора 2 непосредственно (без дополнительного деления на 10) что повышает быстродействие устройства при сохранении точности вычислений, Формула изобретения

Устройство для вычисления отношения временных интервалов, содержащее генератор импульсов, соединенный выходом с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вто53574S9

5О рые входы которых подключены соответственно к выходу первого триггера., первому и второму информационным времяимпульсным входам устройства, элемент ИЛИ-НЕ, соединенный первым входом с вторым информационным времяимпульсным входом устройства, вторым входом — с входом задания времени измерения устройства H первыми входами четвертого и пятого элементов И, а третьим входом — с входом запуска устройства и входами управления установкой кода первого и второго счетчиков, установочные входы которых подключены соответственно к первому и второму информационным кодовым входам устройства, первый элемент ИЛИ, соединенный входами с выходами третьего и пятого элементов И, а выходом — с счетным входом второго счетчика, подключенного кодовым выходом к первому информационному входу блока сравнения кодов, соединенного вторым информационным входом с кодовым выходом первого счетчика, стробирующим входом — с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а выходом " Равно — с первым входом второго элемента ИЛИ и первыми входами элементов И группы, подключенных вторыми входами к выходам третьего счетчика, а выходами — к входам счетчика результата, при этом второй элемент ИЛ4 соединен вторым входом с выходом элемента задержки, счетным входом первого триггера и первым входом шестого элемента И, а выходом — с входом обнуления первого счетчика, подключенного кодовым выходом к установочному входу четвертого счетчика, а счетным входом— к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, второго и четвертого элементов И, причем вторые входы четвертого и пятого элементов И подключены к первому и второму инфоомационным частотно-импульсным входам устройства, а выход переполнения четвертого счетчика соединен с входом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента ИЛИ, подключенного остальными входами к первому и второму информационным времяимпульсным

50 входам устройства, входу задания времени измерения и входу запуска устройства, а выходом — к входу одновибратора, выход которого подключен к входу управления установкой кода четвертого счетчика, входу элемента задержки.и счетному входу третьего счетчика, выход старшего разряда которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, подключенного

20 выходом к входу обнуления первого триггера, а вторым входом — к выходу шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента

НЕ,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, 2 что, с целью повышения быстродействия за счет сокращения времени измерения целой части отношения, в него дополнительно введены второй триггер, делитель частоты, седьмой элемент И и шестой

30 элемент ИЛИ, подключенный входами к выходу делителя частоты и выходу седьмого элемента И, а выходом — к счетному входу четвертого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом обнуления второго триггера, подключенного информационным входом к выходу "Больше" блока срав нения кодов, синхронизирующим входом — к выходу одновибратора, а выу0 ходом — к входам обнуления делителя частоты и третьего счетчика и первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и счетным входом делителя частоты.

1317459

pz )F

13! 7459

1 1

li ЖШШШ

1 .Е

Фб/ э г

Сос Гаi>и е ь С, КязиноВ

Корректор A. Зимокосов

Редакгар Н„Горьат

Заказ 2426/4= Тираж 672 Подписиое

БНИИПИ Государстаенного комитета СССР по де:..ам изобретений и открытий

413035., Москва, Ж-35, Раушская наб... д, 4/5

Произьадстяеи»о-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4