Преобразователь код - широтно-импульсный сигнал

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления электроприводом. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет повышения достоверности информации при изменении входного кода. Цель достигается тем, что в преобразователь код - широтно-импульсный сигнал, с первого по четвертый элементы И-НЕ, первый , второй и третий триггеры, введены вторые регистр и счетчик импульсов, пятый элемент И-НЕ, элементы ИЛИ, И, ИЛИ- НЕ, первый, второй и третий инверторы, информационные входы первого и второго регистров являются шиной входного кода. 2 ил.

Сг»н33 СORE ГСКИХ

СОЦИАЛИС! ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rs»)s Н 03 M 1/82

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847181/24 (22) 02.07.90 (46) 07.02.93. Бюл. ¹ 5 (71) Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт (72) А.И, Монец, А.А. Кузнецов и B.Ï. Онышко (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N. 1193818, кл. H 03 М 1/82, 1983.

2, Авторское свидетельство СССР

N1295523,,кл. Н 03 М 1/82, 1985. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД вЂ” ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть исИзобретение относится к-автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления электроприводами.

Известен преобразователь кода во временной интервал (1). содержащий генератор импульсов, первый и второй счетчики импульсов, первый и второй триггеры, элементы И, ИЛИ, распределитель импульсов и блок инверторов. Недостатком данного преобразователя является то, что после каждого преобразования кода во временной интервал необходим повторный сигнал запуска, .даже если код преобразования не меняется, Наиболее близким к предлагаемому устройству является преобразователь код—

ШИМ (2). Он содержит генератор импульсов, первый и второй триггеры. регистр, информационные входы которого являются соответствующими шинами входного кода, а выходы разрядов, кроме старшего, соответственно подключены к информацион... Ы„„1793545 А1 пользовано в цифровых системах управления электроприводом. Цель изобретения— расширение эксплуатационных возможностей за счет повышения достоверности информации при изменении входного кода.

Цель достигается тем, что в преобразователь код — широтно-импульсный сигнал, с первого по четвертый элементы И вЂ” НЕ, первый, второй и третий триггеры, введены вторые регистр и счетчик импульсов, пятый элемент И-НЕ, элементы ИЛИ, И, ИЛИ—

НЕ, первый, второй и третий инверторы, информационные входы первого и второго регистров являются шиной входного кода.

2 ил. ным входам реверсивного счетчика, первый и второй выходы которого соответственно соединены с S- u R-входами первого триггера, а также содержит цифровой элемент задержки, сумматор по модулю два, первый, второй, третий и четвертый элементы И вЂ” НЕ и третий триггер, D-вход которого является шиной нулевого потенциала, С-вход объединен с С-входом второго триггера, входами обнуления регистра и реверсивного счетчика и является шиной "Начальная установка", а R-вход подключен к первому выходу переполнения реверсивного счетчика, второй выход переполнения которого соединен с

R-входом второго триггера, информационный вход старшего разряда — с инверсным выходом старшего разряда регистра, а суммирующий и вычитающий входы соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И-ХЕ, первые входы которых соответственно подключены к прямым выходам третьего и второго триггеров и являются первой и второй выходными

1793545 шинами, а вторые входы объединены с пер- ной входного кода, а выходы соединены с вым входом цифрового элемента задержки соответствующими информационными вхои подключены к выходу генератора импуль- дами второго счетчика импульсов. вход сов, при этом выход сумматора по модулю сброса которого является шиной "Начальдва соединен с входом разрешения записи 5 ная установка", а суммирующий вход подреверсивного счетчика, а первый и второй ключен к выходу первого элемента И вЂ” HE, входы соответственно объединены с вто- первый вход элемента И подключен к выхорым и третьим входами цифрового элемента ду генератора импульсов, а выход соединен задержки и подключены к инверсным выхо- с первым входом второго элемента И-НЕ, дам второго и третьего триггеров, S-входы "О выход которого соединен с С-входом третькоторых соответственно подключены к вы- его триггера, инверсный выход которого ходам первого и второго элементов И-НЕ, подключен к его D-входу и объединен c успервые входы которых объединены и под- тановочными входами первого и второго ключены к выходу цифрового элемента за- счетчиков импульсов и с С-входом первого держки, а вторые входы соответственно "5 триггера, инверсный выход которого соедисоединены с прямым и инверсным выхода- нен с вторым входом первого элемента Ими первого триггера, причем выход разре- НЕ, первым входом элемента ИЛИ и первым шения записи регистра является шиной входом элемента ИЛИ-НЕ, а прямой вход

"Запись", а D-вход второго триггера — ши- соединен с первым входом пятого элемента ной установки логической "1". 20 И-НЕ, выход которого подключен к первому

Недостатком данного преобразователя входу четвертого элемента И вЂ” НЕ, выход коявляется то, что устройство, контролирую- торого соединен с вторым входом пятого щее его работу, не может записать новый элемента И-НЕ и с вторым входом элемента код преобразования в регистр в тот момент, ИЛИ, выход которого подключен к второму когда код с регистра переписывается в счет- 25 входу второго элемента И-НЕ, выход перечик, т.е. устройство не позволяет изменять носа второго счетчика импульсов подклюинформацию на входной шине в любой мо- чен через третий инвертор к С-входу второго мент времени. В противном случае счетчик триггера, S-вход которого соединен с выхоможет быть установлен неправильным ко- дом переноса первого счетчика импульсов и дом и преобразование код — ШИМ происхо- 30 объединен с входом первого инвертора, выдит неправильно. ход которого подключен к второму входу

Целью изобретения является расшире- элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединие эксплуатационных возможностей за нен с вторым входом элемента И, R-входы счет повышения достоверности информа- первого, второгоитретьеготриггеровобъеции при изменении входного кода. 35 динены и подключены к выходу второго инЦель достигается тем, что B преобразо- вертора, вход которого является шиной ватель, содержащий генератор импульсов, "Начальная установка", D- âõîäû первого и первые регистр и счетчик импульсов, с пер- второго триггеров являются шиной нулевового по четвертый элементы И вЂ” НЕ, первый, го потенциала, вход записи второго региствторой и третий триггеры, прямой выход 40 ра является второй шиной "Запись. второго из которых является первой выход- регистра" и объединен с первым входом ной шиной, а прямой выход третьего тригге- третьего элемента И вЂ” НЕ, второй вход котора — второй выходной шиной, причем S-вход рого объединен с входом записи первого первоготриггера подключен к выходу пере- регистра. а выход соединен с вторым вхоноса первого счетчика импульсов, первый 45 дом четвертого элемента И-НЕ. вход первого элемента И-НЕ подключен к Сопоставительный анализ предлагаевыходу генератора импульсов, а выход — к мого устройства с прототипом показывает, суммирующему входу первого счетчика им- что предлагаемое устройство отличается напульсов, информационные входы которого личием новых элементов: второго регистра, подключены к соответствующим выходам 50 второго счетчика, элементов И, ИЛИ, ИЛИ— первого регистра, информационные. входы НЕ, И вЂ” НЕ, инверторов. Таким образом, которого являются шиной входной кода, а предлагаемое устройство соответствует вход записи является первой шиной "За- критерию "новизна". пись регистра", вход сброса счетчика им- Сравнение предлагаемого решения не пульсов является шиной "Начальная 55 только с прототипом, но и с другими техниустановка", введены вторые регистр и счет- ческими решениями в данной области техчик импульсов, пятый элемент И-НЕ, эле- ники показывает, что элементы И, ИЛИ, менты ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ, первый, второй и ИЛИ-НЕ. И-НЕ, регистр, счетчик, инвертор третий инверторы, причем информацион- широкоизвестны. Но их введение в указанные входы второго регистра являются ши- ной связи с остальными элементами схемы

1793545 приводит к появлению нового свойства: информацию на входной шине можно изменять в любой момент времени. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия", На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого преобразователя; на фиг, 2 — диаграммы, поясняющие его работу, Преобразователь код — широтно-импульсный сигнал содержит генератор 1 импульсов, регистр 2, счетчик 3, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 элемент

И-НЕ, шину 8 входного кода, первую шину

9 "Запись регистра", шину 10 "Начальная установка", первый 11, второй 12 и третий

13 триггеры, причем прямой выход второго триггера 12 является первой выходной шиной 14, а прямой выход третьего триггера 13 — второй выходной шиной 15, установочный вход первого триггера 11 подключен к выходу переноса счетчика 3, первый вход первого элемента И вЂ” НЕ 4 подключен к генера гору

1 импульсов, а выход — к суммирующему входу счетчика 3, установочные входы которого подключены к выходам регистра 2, входы которого подключены к шине 8 входного кода. а вход записи подключен к первой шине "Запись регистра" 9, вход сброса счетчика 3 подключен к шине "Начальная установка" 10. В преобразователь введены второй регистр 16, второй счетчик 17, пятый элемент И вЂ” НЕ 18, элементы ИЛИ 19, И 20, ИЛИ-HE 21, первый 22, второй 23 и третий

24 инверторы, вторая шина "Запись регистра" 25. Причем шина 8 входного кода подключена к входам второго .регистра 16, выходы которого соединены с входами второго счетчика 17, вход сброса которого подключен к шине "Начальная установка" 10, а суммирующий вход — к выходу первого элемента И вЂ” НЕ 4. Первый вход элемента И 20 подключен к генератору 1 импульсов, а выход соединен с первым входом второго элемента И-НЕ 5, выход которого соединен с

С-входом третьего триггера 13, Инверсный выход последнего подключен к его D-входу, соединен с установочными входами первого 3 и второго 17 счетчиков и с С-входом первого триггера 11, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ 4, вторым входом элемента

ИЛИ 19 и первым входом элемента ИЛИНЕ 21, а прямой выход соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ 18, Выход элементов И вЂ” НЕ 18 подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ 7, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И вЂ” НЕ 18 и с первым входом элемента ИЛИ 19, выход которого подключен к которого подключен к первому входу чет20 вертого элемента И вЂ” НЕ 7.

30

40

45 носа (фиг. 2а). Активный сигнал переноса (в) первого счетчика 3 устанавливает в "1" первый 11 (г) и второй 12 (д) триггеры. Активный

55

15 второму входу второго элемента И-НЕ 5.

Выход переноса счетчика 17 подключен через третий инвертор 24 к С-входу второго триггера 12, S-вход которого и вход первого инвертора 22 соединены с выходом переноса первого счетчика 3, а выход первого инвертора 22 подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 21, выход которого соединен с вторым входом элемента И 20. Входы сброса первого 11, второго 12 и третьего

13 триггеров подключены к выходу второго инвертора 23, вход которого подключен к шине "Начальная установка" 10. 0-входы первого 11 и второго 12 триггеров подключены к шине нулевого потенциала, вторая шина "Запись регистра" 25 соединена с входом записи второго регистра 17 и с первым входом третьего элемента И вЂ” НЕ 6, выход

Работу преобразователя код — широтноимпульсный сигнал поясняет диаграмма на фиг. 2. где а — выход генератора 1 импульсов, б — выход первого элемента И-НЕ 4, в — выход переноса первого счетчика 3, г— прямой выход первого триггера 11, д — прямой выход второго триггера 12, первая выходная шина 14, е — выход элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 21, ж — выход элемента И 20, 3— выход второго элемента И вЂ” НЕ 5, и — инверсный выход третьего триггера 13, и — выход переноса второго счетчика 17, к — вторая шина "Запись регистра", л — выход элемента

ИЛИ.

Преобразователь код — широтно-импульсный сигнал работает следующим образом. Устройство (в частном случае микроЭВМ) вырабатывает сигнал начальной установки, Счетчики 3, 17 и триггеры 11, 12, 13 устанавливаются в "0". Через первый элемент И вЂ” НЕ 4 импульсы от генератора 1 поступают на суммирующий вход первого счетчика 3. Во втором полупериоде его состояния 11...1 будет активный сигнал перелогический "0" инверсного выхода первого триггера 11 через первый элемент И вЂ” НЕ 4 импульс переноса первого счетчика 3 сделает максимально коротким, Его длительность равна сумме задержек на первом триггере

11, первом элементе И-НЕ 4 и первом счетчике 3. Элемент ИЛИ вЂ” НЕ 21 служит ключом, который разрешает прохождение счетных импульсов через элемент И 20 (е), Они будут проходить в тот момент (ж), когда установлен в "1" первый триггер 11 и неактивный сигнал переноса первого счетчика 3. Примем, что в данный момент сигналы записи

1793545 неактивны, Тогда счетные импульсы поступают (з) на С-вход третьего триггера 13. Первый после начальной установки положительный фронт сигнала после второго элемента И-НЕ 5 устанавливает третий триггер 13 в "1", потому что он включен как делитель на два. Активная "1" третьего триггера 13 формирует сигнал "Нет преобразования" на второй выходной шине 15.

Активный "0" инверсного выхода этого триггера 13 формирует сигнал установки (и) первого 3 и второго 17 счетчиков кодом соответственно первого 2 и второго 16 регистров, Необходимо отметить, что для начала правильного преобразования кода в широтно-импульсный сигнал нужно до того, пока первый счетчик 3 выработает сигнал переноса, в первый 2 и второй 16 регистры записать код преобразования. Второй положительный перепад (з) сигнала после этого элемента И-НЕ 5 устанавливает третий триггер 13 в "О". Положительный перепад на инверсном выходе третьего триггера

13 (и) устанавливает в "0" первый триггер 11, Логическая "1" инверсного выхода первого триггера 11 запрещает прохождение счетных импульсов на третий триггер 13 и разрешает их прохождение на суммирующие входы первого 3 и второго 17 счетчиков.

Преобразователь работает правильно при условии, что код на входной шине 8 инверсный, и во втором регистре 16 меньше, чем в первом регистре 2, Тогда при синхронно работающих счетчиках во втором счетчике 17 импульс переноса (й) появляется раньше и через инвертор 24 сбрасывает в "О" второй триггер 12 (д).

Во втором полупериоде состояния

11„.1 первого счетчика 3 будет снова активный сигнал переноса. Тогда кончается текущий цикл преобразования код широтно-импульсный сигнал и начинается новая настройка преобразователя на коды, хранящиеся в первом 2 и втором 16 регистрах, которая описана выше. Наличие первого регистра 2 позволяет управлять периодом преобразования широтно-импульсного сигнала. Во втором регистре 16 хранится собственно код преобразования.

Теперь рассмотрим случай, когда запись нового кода преобразования или периода преобразования происходит в момент установки счетчиков, Решение конфликтной ситуации записывать код в регистры или, устанавливать счетчики решено в сторону высшего приоритета контролирующего устройства, Ему разрешено производить запись в регистры

55 в любой момент времени. Если в тот момент, когда происходит запись в регистры, подошло время, чтобы установить счетчики кодом этих регистров, то, пока внешнее устройство не закончит запись, установка счетчиков не происходит. Это реализовано следующим образом.

На выходах регистров информация должна изменяться по положительному перепаду сигнала "Запись". Активный низкий уровень сигналов на первой или второй шине "Запись регистра" через третий элемент

И-НЕ 6 попадает на схему решения конфликтной ситуации; четвертый 7 и пятый 18 элементы И вЂ” НЕ, элемент ИЛИ 19. Когда раньше происходит сигнал установки счетчиков, чем сигнал записи в регистры, то логический "О" на выходе элемента ИЛИ 19 (л) не сформирован и установка происходит, как описано выше. Необходимо заметить, что длительность сигнала установки должна быть меньше, чем длительность сигнала записи. Если в момент, когда на первой или второй шине "Запись регистра" активный сигнал, приходит сигнал установки счетчиков, то на выходе элемента ИЛИ 19 (л) формируется логический "О", который запрещает прохождение импульсов на третий триггер 13, Тем самым третий триггер

13, который вырабатывает сигнал установки счетчиков, не установлен в "1" до тех пор, пока внешнее устройство не закончит запись в регистры.

На выходе второго триггера реализованы следующие временные соотношения:

Т(а)=3/2 1(0);

T(b)=N2*t(0) + Т(а);

T(c)=N1*t(0) + Т(а), где t(0) — период частоты генератора 1;

N1 — код регистра 2;

N2 — код регистра 16.

Точность преобразования будет такая же, как и в преобразователе (11. Однако, если установка счетчиков происходит в момент записи кода в регистры, то вносится дополнительная погрешность в один цикл преобразования, которая определяется по формуле

f = T3/Т(с) где Т, — время записи кода в регистры;

Т(с) — период широтно-импульсного сиг- нала.

Заявляемый преобразователь по сравнению с прототипом позволяет облегчить работу контролирующего устройства по управлению преобразованием код — широтноимпульсный сигнал, расширить эксплуатационные воэможности.1793545

Формула изобретения

Преобразователь код — широтно-импульсный сигнал, содержащий генератор импульсов, первые регистр и счетчик импульсов, с первого по четвертый элементы

И-НЕ, первый, второй и третий триггеры, прямой выход второго из которых является первой выходной шиной, а прямой выход третьего триггера — второй выходной шиной, S-вход первого триггера подключен к выходу переноса первого счетчика импуль- „ сов, первый вход первого элемента И-НЕ подключен к выходу генератора импульсов, а выход — к суммирующему входу первого счетчика импульсов, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого регистра, информационные входы которого являются шиной входного кода. а вход записи является первой шиной "Запись регистра", вход сброса счетчика импульсов является шиной

"Начальная установка", отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет повышения достоверности информации при изменении входного кода, в него введены вторые регистр и счетчик импульсов, пятый элемент

И-НЕ, элементы ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ, первый, второй и третий инверторы, причем информационные входы второго регистра являются шиной входного кода, а выходы соединены с соответствующими информационными входами второго счетчика импульсов, вход сброса которого является шиной "Начальная установка", а суммирующий вход подключен к выходу первого элемента И-НЕ, первый вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с первым входом второго элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с

С-входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к его D-входу и объединен с установочными входами первого и второго счетчиков импульсов и с С-входом первого триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента ИЛИ вЂ” НЕ, а прямой выход соединен с первым входом пятого элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И вЂ” НЕ и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И вЂ” Н Е, выход переноса второго счетчика импульсов подключен через третий инвертор к С-входу второго триггера, S-вход которого соединен выходом переноса первого счетчика импульсов и объединен с входом первого инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента

ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И, R-входы первого. второго и третьего триггеров объединены и подключены к выходу второго инвертора, вход которого является шиной "Начальная установка", D-входы первого и второго триггеров являются шиной нулевого потенциала, вход записи второго регистра является второй шиной "Запись регистра" и объединен с первым входом третьего элемента ИНЕ, второй вход которого объединен с входом записи первого И-НЕ, а выход соединен с вторым входом четвертого элемента

И вЂ” НЕ.

<79554!) 1793545

Составитель А.Монец

Техред М.Моргентал Корректор A,Oáðó÷àð

Редактор О.Тиц

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 510. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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