Многоканальный преобразователь кода во временной интервал

 

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано при измерениях ; и передаче сигналов в системах автоматической обработки информации. Целью изоJSpeTeHHH является повышение надежности преобразователя при формировании временных интервалов с малой относитель 1Z ной погрешностью, Предварительно сигналом на шине 12 начальной установки в счетчике 7 устанавлиьается единичный код, а регистр 4 и счетчик 2 обнуляются. Первым же счетным импульсом генератора на выходе счетчика 7 появляется сигнал, по которому с помощью элементов И 6, 8 информация из программируемой логической матрицы (ПЛИ) 3 считывается в счетчик 7 и регистр 4. Этим же сигналом изменяется состояние счетчика 2, по коду которого из ПЛМ 3 выбирается соответствукщая информация. Цикл преобразования заканчивается, когда в одном из кодов, поступающих в регистр 4, в дополнительном разряде не будет записан единичный сигнал, который открывает элемент И 5, с помощью которого осуществляется обнуление счетчика 2, 4 ил. (Л

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (511 4 Н 03 M 1/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3930044/24-24 (22) 17,07,85 (46) 07,07,87, Бюл, У 25 (71) Дагестанский политехнический институт (72) И,А,Айдемиров и О,M,Îìàðîâ (53) 681,325 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Hp 369705, кл, M 03 Н 1/82, 1973, Авторское свидетельство СССР

Hp 1001449, кл, Н 03 M 1/82, 1983. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

КОДА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ (57) Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано при измерениях ,и передаче сигналов в системах автоматической обработки информации, Целью изобретения является повьппение надежно сти преобразователя при формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью, Предварительно сигналом на шине 12 начальной установки в счетчике 7 устанавливается единичный код, а регистр 4 и счетчик 2 обнуляются, Первым же счетным импульсом генератора 1 на выходе счетчика 7 появляется сигнал, по которому с помощью элементов И 6, 8 информация из программируемой логической матрицы (IIJIM) 3 считывается в счетчик 7 и регистр 4, Этим же сигналом изменяется состояние счетчика

2, по коду которого из ПЛМ 3 выбирается соответствующая информация, Цикл преобразования заканчивается, когда в одном из кодов, поступающих в регистр 4, в дополнительном разряде не будет записан единичный сигнал, который открывает элемент И 5, с помощью которого осуществляется обнуление счетчика 2, 4 ил, ! 13224

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано при измерениях и передаче сигналов, обработке информации в системах автоматической обработки данных, в управляющих системах.

Цель изобретения — повышение надежности преобразователя при форми-ровании временных интервалов с малой 10 относительной погрешностью, На фиг,, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 — пример наращивания программируемой логической матрицы (П>2!) по нхо,цам с помо- >5 щью дешифратора; на фиг, 3 — временные диаграммы работы устрс>йства на примере трехканального преобразования; на фиг,4 — пример логической организации ПЛМ для реализации вре- 2О менной диаграммы

Многоканальный преобразователь кода во временной интервал (фиг,l) содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, программируемую логическу»о матрицу (ПЛМ) 3 „регистр 4, элементы И 5 и 6, счетчик 7 импульсов, элемент И 8, На фиг, 1 также показаны выход 9 дополнительного разряда регистра, счетный вход 10 регист- 3О ра, вход 11 сброса счетчика 2,. шина

12 начальной установки и выхо,цные шины 13, Преобразователь р абот ает следующим образом, 3э Перед началом работы на шину 12 начальной установки подается сигнал, устанавливающий на счетчике 7 единичный код (единицы во всех разрядах), cfQ а регистр 4 и счетчик 2 сбрасываются в ноль, После снятия сигнала с шины 12 первый же срез импульса с генератора 1, поступающий на счетный вход счетчика 7, устанавливает его в ре- 45 зультате переполнения в ноль (счетчики 2 и 7 работают на сложение), При этом на выходе индикации нуля счетчика 7 появляется единичньгй сигнал, поступающий на один из выхоцов ПЛМ 3 и открывающий элементы И 6 и 8, Поступлечие единичного сигнала с вь>хода счетчика 7 па вход ПМЛ; 3 вызывает считывание из ПЛМ 3 кода, поступаю. щего с одной части выходов ПЛМ 3 на информационные входы счетчика 7, а с другой части выходов — на информационные входы регистра 4, Фронтом следующего импульса с г>энератора 1, про79 2 ходящего через открытый элемент И 6 на вход 10 синхронизации регистра 4, информация записывается в этот регистр (и таким образом устанавливается определенное состояние каналов 13), а срезом этого х<е импульса, проходящим через открытый элемент И 8 на вход записи счетчика 7, информация с выходов ПЛМ 3 записывается и в этот счетчик, При этом единичный сигнал на выходе индикации нуля счетчика 7 изчезает, отрицательный перепад поступает на счетный вход счетчика 2 и увеличивая его содержимое на единицу, а элементы И 6 и 8 закрываются, не пропуская импульсы с генератора l на синх!»овходы заг>иси регистра 4 и счетчика 7, Эти импульсы поступают лишь на счетный вход счетчика 7, увеличивая его содерх;имое каждый раз на единицу, пока в результате переполнения он вновь не обнуляется и на его выходе не появляется единичный сигнал, открывающий элементы И 6 и 8 и вызывающий чтение нового кода иэ

ПЛМ 3, Выборка кода из ПЛМ 3 происходит в соответствии с кодом на выходе снетчика 2 при наличии "единицы" на выходе счетчика 7, Описанная процедура происходит до

".ех пор, пока в одном из кодов, поступающих в регистр 4, в дополнительном разряде 9 не будет записана единица, Когда при очередном обнулейии срезом импульса с генератора 1 счетчика 7 из ПЛМ 3 считан код с единицей в дополнительном разряде 9, фронтом следующего импульса он записывается в регистр 4, единица с выхода разряда 9 регистра поступает на вход элемента И 5 и открывает его, Срезом импупьса с генератора 1 информация с выходов ГГМ записывается в счетчик 7, единица. на его выходе исчезает и отрицателЬный перепад поступает на инверснь»й вход элемента

И 5 сигнал с выхсда которото поступает на второй вход 1! сброса счет-. чика 2 и устанавливает его в ноль, После. этого цикл работы устройства повторяется, На фиг,3 в качестве примера приведена временная диаграмма устройства, имеющего три выходных канала 13, Буквами о бозначенс: а, б, в — сигнал в трех вьгходных каналах устройства > г — сигнал на выходе 9 дополнительного разряда регистра 4, д — сигнал

1322479 4 десятого импульса, По фронту одиннадцатого импульса из ПЛМ 3 в регистр 4 считывается код, содержащий нули в каналах и единицу в дополнительном разряде 9 (фиг,Зе). По срезу одиннадцатого импульса запись кода в счетчик 7, на его выходе устанавливается нулевой потенциал, поступающий на инверсный вход элемента И 5, открытого единичным сигналом с выхода дополнительного разряда 9 регистра 4.В результате этого на выходе элемента И 5 возникает единичный потенциал (фиг,Зе), сбрасывающий счетчик 2 в ноль, По срезу тринадцатого импульса счетчик 7 вновь обнуляется и цикл устройства повторяется заново (фронтом нулевого импульса вновь устанавливается в единицу третий канал устройства и т,д,).

Так как счетчик 7 работает на сложение, то значение формируемого интервала времени записывается ъ него в дополнительном коде, Так, в приведенном примере длительность первого интервала времени, отсчитываемая счетчиком 7 (от момента установления в единицу канала на фиг,Зб), равна пяти периодам частоты генератора 1, Если в качестве счетчика 7 используется счетчик по модулю 8 (т,е, трехразрядный двоичный счетчик), то срезом первого импульса в него должен быть записан код 8-5+1=4, Аналогично срезом шестого импульса в не1 го должен быть записан код 6, срезом девятого импульса — код 7, а срезом одиннадцатого импульса — код 6, Па фиг.4 показана логическая структура ПЛИ 3 для приведенного примера. Она состоит из четырех трехвходовых элементов И и семи четырехвходовых элементов ИЛИ, причем связи входов элементов И с парафазными входными шинами и входов элементов ИЛИ с выходами элементов И формируется при программировании ПЛИ в соответствии с требуемой временной диаграммой, 1 на выходе элемента И 6, е — сигнал на выходе элемента И 5, ж — сигнал на выходе индикации нуля счетчика 7, з — сигнал на шине 12 начальной установки, и — импульсы на выходе генератора 1, Цикл работы устройства для примера, приведенного на фиг,З, равен четырнадцати импульсам генератора 1, которые пронумерованы цифрами от 0 до 10

13, Как уже отмечалось, после снятия сигнала с шины 12 начальной установки счетчик 2 и регистр 4 сбрасываются в ноль (фиг,Зз), Первый же импульс с генератора 1 (отмеченный циф- 15 рой О на фиг.Зи) своим срезом устанавливает счетчик 7 в ноль и на его выходе появляется единичный сигнал (фиг.Зж), вызывающий считывание кода из IIJIM 3 и открывающий элемент И 6, 20

Следующий импульс (отмеченный цифрой

1) с выхода генератора l поступает на вход регистра 4 через открытый элемент И 6 (фиг,Зд), вызывая своим фронтом запись кода в регистр 4 (ка- 25 нал на фиг, Зв устанавливается в единичное состояние). Одновременно этот же импульс через открытый элемент И

8 поступает на вход записи счетчика 7, в результате чего единичный сиг- 30 иал на его выходе исчезает (фиг,Зж).

Импульсы с второго по пятый увеличивают содержимое счетчика 7 на единицу, пока по срезу пятого импульса не наступает переполнение счетчика 35

7, в результате которого он вновь сбрасывается в ноль и на его выходе появляется единичный потенциал (фиг,Зж), открывающий элементы И 6 и 8 и вызывающий считывание из IIJPI 3 нового кода, содержащего единицы в разрядах, соответствующих каналам на фиг,Зб, в„

Шестой импульс проходит на входы регистра 4 и счетчика 7, вызывая запись в регистр по фронту, а в счетчик — по срезу импульса, В результате состояние третьего канала (фиг,Зв) остается прежним, состояние второго канала (фиг,Зб) меняется с нулевого на единичное, а первый канал остается в нупевом состоянии (фиг.За). Аналогично пепеполнение в счетчике 7 наступает по срезу восьглго импульса (по фронту девятого импульса первый канал переходит в единичное состояние, а второй и третий каналы — в нулевое) и по срезу

Введение в структуру устройства счетчика 7 и элемента И 8 позволяет уменьшить необходимую информационную емкость блока 3 при формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью, Рассмотрим это на примере, Пусть, например, требуется сформировать тридцать последовательных временных интервалов с по13? 2479 грешностью не более !Т„Поскольку длительность временных интервалов формируется с помощью счетчика 7, > ro, означает, что на каждом из формируемых интервалов должно укладь|вать< я не менее 100 периодов частоты гене— ратора 1, а разрядность счетчика 7 должна быть не менее )log 100(= 7„

2.

Количество интервалов формируется с помощью счетчика 2, и его разряд- 10 ность должна быть не менее 1log 30(= т

= 5, Таким образом, на входы блока 3 в предлагаемом устройстве необходимо подать шестиразрядный код с выходов счетчика 2 и выхода индикации l5 нуля счетчика 7, Ассоциативная часть блока 3 в этом случае должна содержать шесть парафазны.; входных (вертик альных) шин, саединя ем х с помощь>о программируемых связей (диод ых или 20 транзисторных, в = àâèoèìoëè ат технологии изготовления ПЛМ) с тридцать>о го риз онт альными шинами (p алнз ующими функции М) . Информационная BecTB ПЛМ должна содержать (помимо шин, соатвет-25 ствующих выходным каналам и дополнительному разряду 9) семь вертикальных шин, соединяемых про граммируемыми (диодными или транзисторными) связями с горизонтальными шин ами, Следов атель- 30 но, без учета выходных каналов и дополнительного разряда 9, блок 3 должен содержать 30 l = 210 п1>ограмьп руемых связей в информационной части и 30 б ° 2 = Зб0 програмируемых свя- 35 зей — в ассоциативной (с учетом того, что входные шины в ассоциативной части — парафазные, т,, е, эквивал"-нтны двум шинам информационной части), 40

В то жс время реализация тех же тридцати временных интервалов с помощью известного устройства потребует иметь в нем 2-разрядный счетчик и

ПЛМ с двенадцатью входами„Ассоциативная часть такой ПЛИ будет содержать 30 ° 12 2 = 720 программируемых связей, что на 150 связей больше, чем в предлагаемом у строй стве (т „, е, выигрьпп в данном примере со ставил 50 свыше 257 общего обьема блока 3) „

При уменьшении необходимой относительной погрешности формирования временных интервалов, а также при значительных различиях в длительностях фор-> мируемых интервалов этот выигрьпп резко увеличивается (так как приведенный расчет должен проводиться для самого короткого из фарьпп1>уемьгк интервалав) . При реализации же блока

3 на микросхемах серийно вьп>ускаемых

ПЛМ и при необходимости наращивания их по входам возможен выигрыш по аппаратурньiM затратам в десятки раз по сравнению с известным устройством (в реальчь>х применениях основные аппаратурные затраты приходятся íà реализацию блока 3).

Таким образом, устройство генерирует периодические серии импульсов на выходных шинах 13, Признак конца периадиче«ай серии соответствует записываем >й в ПЛМ 3 код со стояния каналов 13 са значением выхода, равным единице в допслнительном разряде 9, Код состояния каналов 13 выбирается из ПЛМ 3 в зависимости от кода на выходах счетчика ? при наличии единицы на выходе счетчика 7, 1

Если временные интервалы, генерируемые устройством, должны иметь малую относительную погрешность, то это означает, что смена кодов в регистре 4 (и в счетчике 2) должна происходить редко по сравнению с частотой следования импульсов с генератора 1, В известном устройстве для пересчета импульсов с генератора используется один счетчик, выходы катopîro соединены с входами ПЛМ, причем при названных выше условиях высокочастотная часть этого счетчика и соответствующие входы ПЛМ используются неэффективно ° В предлагаемом устройстве, в отличие от известного,. число входов ПЛМ не зависит ат требуемой относительной погрешности воспроизводимых интервалов времени, определяемой разрядностью счетчика 7, При этом ПЛИ 3 имеет дополнительные выходы для записи кода длины временного интервала в счетчик 7, число этих выходов равнс числу экономящихся (по сравнению с известным устройством) входов ПЛМ, Однако во внутренней структуре ПЛМ каждому входу соответствуют две шинь, одна из которых связана с данным входом непосредственно, а другая — через инвертор, в то время как каждсму выходу ПЛМ соответствует едичственная внутренняя шина, Поэтому сокращение числа входов

ПЛМ при таком же увеличении числа ее выходов ведет к сокращению информационной емкости ПГЯ (т,е. к сокра1322479 щению требуемой площади кристалла при ее интегральном исполнении).

Сокращение аппаратурных затрат достигается и в том случае, если блок 3 реализуется на серийно выпускаемых микросхемах ПЛМ (например, типа К 556

РТ1, имеющих 16 входов, 8 выходов и

48 ячеек), если требуется наращивание используемых ПЛМ по входам, На фиг,2а показан пример ПЛМ с 10 пятью входами и пятью ячейками с записанными в них ассоциативными признаками, Информация в информационных частях ячеек показана условно буквами а — д, 15

Если в наличии имеются лишь ПЛМ с четырьмя входами, то схема, эквивалентная ПЛМ на фиг,2а, показана на фиг, 2б и содержит четыре четырехвходовых ПЛМ и дешифратор на два входа, Вообще говоря, при реализации блока 3 (фиг,1) с М входами на ПЛМ

ktl с М-К входами потребуется 2 таких ПЛМ и дешифратор на К+! входов, Таким образом, сокращение необходимого числа входов ПЛМ 3 повышает надежность преобразователя за счет снижения аппаратурных 3 атрат как при интегральном исполнении устройства на одном кристалле, так и при использовании серийных микросхем IIJlM, если число входов блока 3 превосходит число входов используемых микросхем, 35

Формул а изобретения

Многоканальный преобразователь кода во временной интервал, содержа- о щий генератор импульсов, регистр, первый элемент И, программируемую логическую матрицу и первый счетчик импульсов, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами программируемой логической матрицы, первые выходы которой соединены с информационными входами регистра, информационные выходы которого являются соответствующими выходными шинами, а выход дополнительного разряда регистра соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом сброса первого счетчика импульсов, о т л и— ч ающий ся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя при формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью, в него введены второй и третий элементы И и второй счетчик импульсов, счетный вход которого объединен с первыми входами второго и третьего элементов И и подключен к выходу reнератора импульсов, при этом выход третьего элемента И соединен с входом записи второго счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими вторыми выходами программируемой логической матрицы, вход считывания которой объединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И и счетным входом первого счетчика импульсов и подключен к выходу второго счетчика импульсов, вход установки единиц которого объединен с вторым входом сброса первого счетчика импульсов и входом сброса регистра и явля ется шиной начальной установки, причем выход второго элемента И соединен с входом записи регистра, 1322479

Риг.2 /1Л.Г1Л ILflSL J,Щ.ЩЩ, 0 1 2 3 Ф 5 б 7

Фив.З

Произв.-полигр. пр-тие, r. У кгород, ул. Проектная, 4

4 оипьша! 322479

ВНИИПИ Заказ 2878/55 Тираж 901

Подписное