Вторичные кварцевые часы для синхронизации генератора псевдослучайной последовательности

 

Использование: приборостроение, синхронизирующие устройства системы единого времени, в которых информация о. времени передается иммитозащищеннь м параллельным двоично-десятичным позиционным Уодом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей . Сущность: вторичные кварцевые часы для сихронизации генератора ПСП содержат кварцевый генератор, делитель частоты , логическую схему, счетчик времени, индикатор, три триггера, элемент ИгНЕ. формирователь импульсов, схему сравнения кодов, шину импульсов точного времени , шину разрешения коррекции, шину выходных импульсов. Достижению поставленной цели способствует введение схемы начальной установки, схемы контроля четности , дешифратора сигналов состояния, второго формирователя импульсов, трех элементов НЕ, двух элементов И, второго элемента И-НЕ, буферного регистра и четвертого триггера..В описании приведены структурная схема часов и схемы некоторых элементов, поясняющие их конкретное исполнение . 1 ил. W w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 04 С 11/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Э (21) 4925966/21 (22) 05.04.91 (46) 23.08.93. Бюл, N. 31 (71) Научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (72) Ю.И,Криворучко, Ю.В.Тарасов, B.fl. Áoiданов, B.Ï.Æóê и В.П.Гриненко (56) Авторское свидетельство СССР

М 824115, кл. G 09 С 11/02, 24,03,78, Авторское свидетельство СССР

tP 1403012, кл. G 04 С 11/02; 1982, (54) ВТОРИЧНЫЕ КВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ ДЛЯ

СИНХРОНИЗАЦИИ ГЕНЕРАТОРА ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (57) Использование: приборостроение, синхронизирующие устройства системы единого времени. в которых информация о времени передается иммитозащищенным параллельным двоично-десятичным позиИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано в синхронизирующих устройствах и при разработке систем. единого времени, в которых информация о времени-передается иммитозащищенным параллельным двоично-десятичным позиционным кодом.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности синхронизировать генераторы псевдослучайной последовательности, „„5Q„„1835532 А1 ционным кодом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Сущность: вторичные кварцевые часы для сихронизации генератора ПСП содержат кварцевый генератор, делитель частоты, логическую схему, счетчик времени, индикатср, три триггера, элемент И-,НЕ, формирователь импульсов, схему сравнения кодов, шину импульсов точного времени, шину разрешения коррекции, шину выходных импульсов. Достижению поставленной цели способствует введение схемы начальной установки, схемы контроля четности, дешифратора сигналов состояния, второго формирователя импульсов, трех элементов НЕ, двух элементов И, второго элемента И-НЕ, буферного регистра и четвертого триггера. В описании приведены структурная схема часов и схемы некоторых элементов, поясняющие их конкретное исполнение. 1 ил.

Ф

На фиг.1 приведена функциональная схема вторичных кварцевых часов для синхронизации генераторов ПСП; на фиг.2 — схема начальной установки; на фиг,3 — схема формирователя импульсов; на фиг.4 — схема .счетчика времени.

Вторичные кварцевые часы для синхро низации генераторов ПСП (фиг.1) содержа1 кварцевый генератор 1, делитель 2 частоты, логическую схему 3, счетчик 4 времени, индикатор 5, первый триггер 6, второй триггер

7, третий триггер 8, первый элемент И-НЕ

9, схему 10 начальной установки, первый

55 формирователь 11 импульсов, схему 12 контроля четности, схему 13 сравнения кодов., дешифратор 14 сигналов состояния, шину

15 импульсов точного времени, шину 16 разрешения коррекции, шину 17 входных импульсов, второй формирователь 18 импульсов, первый элемент НЕ 19, первь!й элемент И 20, второй элемен; И-HE 21, второй элемент И 22, буферный регистр 23, четвертый триггер 24, второй элемент НЕ 25 и третий элемент HF 26.

Бина 16 разрешения коррекции соединена с информационным входом перво|-о триггера 6 и входами дешифратора 14 сигналов состояния, выход которого соединен с первым входом первого элемента И %0, выход которого соединен с установочными входами первого формирователя 11 импульсов, четвертого триггера 24, второго триггера 7 и первого триггера 6, тактовый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 1 и счетным входом делителя частоты 2, а прямой выход — с первым тактовым входом первого формирователя 11 импульсов и тактовым входом второго триггера 7, информационный вход которого соедйнен с выходом схемы 12 контроля четности, входы которой соединены с шиной 15 импульсов точного времени и информационными входами буферного регистра

23, выходы которого соединены с второй группой входов схемы 13 сравнения кодов и информационными входами счетчика 4 времени, выходы информации которого соединены с входами индикатора 5, а выходы миллисекунд, секунд, минут и часов соединены с шиной 17 выходнь х импульсов и первой группой входов схемы,3 сравнения кодов, причем выход старшего разряда часов соединен так>ке с первым тактовым входом второго формирователя 18 импульсов. установочный вход которого соединен с выходом схемы 10 начальной установки, а инверсный выход — с вторым входом первого элемента И 20, с шиной 17 выходных импульсов, с входом второго элемента НЕ 25 и с вторым входом второго элемента И-НЕ 21, первый вход которого соеди ен с инверсным выходом первого триггера 6, а выход— с установочным входом делителя 2 час;orb, пятый выход которого соединен с четвертым входом логической схемы 3, четвертый и второй выходы соединены с шиной 17 выходных импульсов, третий его выход соединен с третьим входом логической схемы 3, а

flepBblA выхОд со BTopblM тактовым входом второго формирователя 18 импульсов, тактовым входом третьего триггера В и вторым тактовым входом первого формирователя

11 импульсов, прямой выход которого сое5

45 динен со вторым входом второго элемента

И 22, первый вход которого соединен с выходом второго триггера 7 и с информационным входом четвертого триггера 24, а выход — с тактовыми входами буферного регистра

23 и четвертого триггера 24, выход которого соединен с первым входом первого элемента И вЂ” НЕ 9, с первым входом логической схемы 3 и с установочным входом третьего триггера 8, информационный вход которого соединен с выходом схемы 13 сравнения кодов, а выход — с вторым входом логической схемы 3 и вторым входом первого элемента И вЂ” НЕ 9, выход которого соединен с входом разрешения записи счетчика 4 времени, счетный вход которого соединен с выходом логической схемы 3. а установочный вход — с выходом второго элемента НЕ 25.

Схема начальной установки. приведенная на фиг,2, работает следующим образом, После подачи напряжения питания конденсатор С в начальный момент не заряжен, при этом на входе элемента 01,1 и выходе схемы присутствует запрещающий сигнал нулевого уровня ., После заряда конденсатора С на входе элемента D1.1 и на выходе схемы устанавливается разрешающий сигнал уровня логической единицы. Постоянная времени заряда конденсатора С определяется параметрами элементов R1, R2, С и дол>кна превышать длительность переходных процессов в цепях питания.

Формирователь импульсов, приведенный на фиг.3, работает следующим образом.

По сигналу низкого уровня, поступающему на вход 8 Формирователя импульсов, происходит начальная установка первого и второго триггеров (0 1.1, D1.2). По перепаду из единицы в ноль сигнала, поступающего на вход С1 формирователя импульсов, первый триггер переходит Во второе состояние. По перепаду из единицы в ноль сигнала, поступающего на вход С1 формирователя импульсов, первый триггер переходит во второе состояние, По перепаду из единицы в ноль сигнала, поступа|ощего на вход С2 формирователя импульсов, второй триггер переписывает состояние первого, Сигнал высокого уровня с прямого выхода второго триггера поступает на прямой выход формирователя импульсов, а сигнал низкого уровчя с инверсного выхода этого триггера через элемент И (02) поступает на инверсный выход формирователя импульсов и на вход R первого триггера, что приводит к его возвращению B исходное состояние. По второму перепаду из единицы в ноль сигнала, поступающего на вход С2 формирователя импульсов происходит запись состояния первого триггера, таким образом v второй триггер

1835532 возвращается в исходное состояние. При дальнейшей работе происходит повторение выше описанного цикла.

Счетчик времени, приведенный нэ фиг.4, состоит из счетчиков миллисекунд (D3,D4,05), секунд (06, 07), минут (08, 09), часов (010, 011), дешифраторов миллисекунд (012, 013), секунд (015), минут (017), часов (019), элементов ИЛИ (01), НЕ (02) и резистора R, Счетчик может работать в двух режимах; в счетном и параллельной записи информации. В счетный режим счетчик времени переходит при условии отсутствия на его V входе нулевого потенциала. В этом режиме происходит подсчет импульсов, поступающих на С вход счетчика времени, формирование на выходах счетчиков миллисекунд, секунд, минут и часов параллельного двоично-десятичного позиционного кода времени. Сформированный таким образом код времени поступает на шину выходных импульсов, а код секунд, минут и часов, через соответствующие умощнители, поступает на шину индикации. Дешифратор миллисекунд дешифрирует каждый тысячный импульс, дешифраторы секунд и минут — каждый шестидесятый импульс, а дешифратор часов — каждый двацать четвертый импульс, эти импульсы поступают через эле. менты ИЛИ на R входы соответствующих счетчиков и сбрасывают последние; Общий сброс счетчика времени происходит по сигналу с уровнем логической единицы, поступающему íà его R вход.

В режиме параллельной записи по сигналу нулевого уровня, поступающему íà.V вход счетчика времени, происходит запись параллельного двоично-десятичного позиционного кода, поступающего по шине данных на его D вход, Записанный код поступает на шину выходных импульсов и через умощнители на шину индикации, также как в счетном режиме.

Вторичные кварцевые часы для синхронизации генераторов ПСП работают следующим образом.

Перед началом работы (по включению питания) схемой !0 начальной установки формируется кратковременный сигнал низкого уровня, который поступает нэ выход второго формирователя 18 импульсов, затем — на шину 17 выходных импульсов, для осуществления начальной установки ГПСП, а также — через первый элемент И 20, второй элемент И вЂ” НЕ 21 и второй элемент НЕ 25, на установочные входы первого триггера 6, второго триггера 7, первого формирователя

11 импульсов, четвертого триггера 24, делителя 2 частоты. счетчика 4 времени и устэнавливает последние в "0". В это же время происходит проверка схемой 12 контроля четности поступающего по шине 15 импульсов точного времени параллельного двоич5 но-десятйчного позиционного кода времени на соответствие разряду етности, дешифрация дешифратором 14 сигналов состояния сигналов, поступающих па шине 16 разрешения коррекции, и формирование

10 кварцевым генератором 1 последовательности тактовых импульсов стабильной частоты.

При исправной работе комплекса единого времени на выходе дешифратора 14

15 сигналов состояния устанавливается сигнал высокого уровня, который разрешает работу первого триггера 6, второго триггера 7, первого формирователя 11 импульсов и четвертого триггера 24, после снятия сигнала

20 начальной установки, С приходом на информационный вход первого триггера 6 сигнала

"Запрет кода", который запрещает использование значения кода времени в моменты его смены, на выходе триггера формируется

25 сигнал низкого уровня, который удерживает делитель 2 частоты в сброшенном состоянии до прекращения действия сигнала "Запрет кода". По заднему фронту этого сигнала происходит запись результата про30 верки на соответствие разряду четности кода точного времени и формирование первым формирователем 11 импульсов импульса записи. При соответствии разряду четности кода точного времени нэ выходе

35 второго триггера.7 устанавливается сигнал высокого уровня, разрешающий прохождение импульса записи и на вход ээпйси буферного регистра 23 и на тактовый вход четвертого триггера 24, По этому импульсу

40 происходит запись текущего значения кода точного времени в буферный регистр 23 и запись сигнала высокого уровня в четвер, тый триггер 24, который разрешает работу третьему триггеру 8, Код точного времени с

45 выхода буферного регистра 23 поступает на вторую группу входов схемы 13 сравнения кодов, на первую группу входов которой поступает код времени, формируемый счетчиком 4 времени. При совпадении кодов на

50 выходе схемы 13 сравнения кодов устанавливается сигнал высокого уоовня, который записывается в третий триггер 8, после чего счетчик 4 времени переходит в режим параллельной записи, v.ê. с выхода первого

55 элемента И-НЕ 9 на вход разрешения записи счетчика 4 времени приходит сигнал низкого уровня. С приходом следующих сигналов "Запрет кода" цикл повторяется с той лишь разницей, что код точного времени с выходов буферного регистра 23 поступает

1835532

15

30

55 4 на шину 17 выходных импульсов и на первую группу входов схемы 13 сравнения кодов через счетчик 4 времени. Значения кода времени индицируются на индикаторе 5.

Выше описанный режим работй вторичных кварцевых часов осуществляется непосредственно от комплекса единого времени высокой точности, поэтому ГПСП, получающий сигналы по.шине 17 выходных импульсов будет работать синхронно. с другими ГПСП, подключенными к системе единого времени аналогичным образом.

Кроме синхронного часы имеют еще два режима работы:

1. режим удержания синхронизма;

2. режим вхождения в синхронизм.

В режиме удержания синхронизма часы переходят в случае выхода из строя комплекса единого времени. В этом случае на выходе дешифратора 14 устанавливается сигнал низкого уровня, который через первый элемент И 20 запрещает работу первого триггера 6, второго триггера 7, первого формирователя 11 импульсов и четвертого триггера 24. Последйий, в свою очередь, сигналом низкого уровня на своем выходе удерживает в нулевом состоянии третий триггер 8. Это приводит к тому, что счетчик

4 времени переходит в счетный режим, т.к. на его входе разрешения записи устанавливается сигнал высокого уровня, а на счетный вход поступают тактовые импульсы частотой 1 кГц. Эти импульсы формируются на пятом выходе делителя 2 частоты и поступают на четвертый вход логического элемента

3, а комбинация сигналов "00" на первом и втором входах этого элемента соответствует коммутации четвертого входа с выходом. Таким образом, на шину 17 выходных импульсов продолжает поступать код времени, но уже сформированный вторичными часами, а не комплексом единого времени. Но, т.к. последовательность импульсов формируется на базе высокостабильного кварцевого генератора 1, ГПСП может удерживаться в синхронном режиме длительное время. Продолжительность работы в этом режиме зависит от требований, предъявляемых к точности синхронизации генераторов, и от времени, необходимо для восстановления работоспособности комплекса единого времени.

Режим вхождения в синхронизм осуществляется следующим образом, После восстановления работоспособности комплекса единого времени на выходе дешифратора 14 сигналов состояния устанавливается сигнал высокого уровня, который разрешает работу первого триггера 6, второго триггера 7, первого формирователя

11 импульсов и четвертого триггера 24, а схемой 12 контроля четности производится проверка кода точного времени на соответствие разряду четности. С приходом на информационный вход первого триггера 6 сигнала "Запрет кода" на его выходе формируется сигнал низкого уровня, который обнуляет делитель 2 частоты и удерживает его в сброшенном состоянии до прекращения действия сигнала "Запрет кода". По заднему фронту этого сигнала происходит запись результата проверки на соответствие разряду четности кода времени и формирование первым формирователем 11 импульсов импульса записи в буферный регистр 23. При соответствии разряду четности кода времени на выходе второго триггера 7 устанавливается сигнал высокого уровня, разрешающий прохождение импульса записи на тактовый вход буферного регистра 23 и.на тактовый вход четвертого триггера 24.

По этому импульсу происходит запись текущего значения кода точного времени в буферный регистр 23 и запись сигнала высокого уровня в четвертый триггер 24, который разрешает работу третьему триггеру 8, Код точного времени с выхода буферного регистра 23 поступает на вторую группу входов схемы 13 сравнения кодов, на первую группу входов которой поступает код времени, формируемый счетчиком 4 времени. При несовпадении кодов на выхоДе схемы 13 сравнения кодов устанавливается сигнал низкого уровня, который при записи в третий триггер 8 не изменит его предыдущего состояния, .т.е. на первом и втором входах логической схемы 3 установятся сигналы высокого и низкого уровней, соответственно, что соответствует коммутации третьего входа логической схемы 3 с его выходом. Таким образом, на счетный вход счетчика 4 времени поступают тактовые импульсы высокой частоты с третьего выхода делителя 2 частоты. Это приводит к ускоренной смене временных значений, т.е. си%алов, поступающих на. шину 17 выходных импульсов, что вызывает ускоренную работу ГПСП, Через некоторое время значения кодов времени совпадут и на выходе схемы

13 сравнения кодов установится сигнал высокого уровня, запись которого в третий триггер 8 приведет к установке синхронного режима работы. т.к, на входе разрешения записи счетчика 4 времени установится разрешающий сигнал низкого уровня, по которому код точного времени с выхода буферного регистра 23 будет поступать на шину 17 выходных импульсов счетчик 4 времени, Таким образам, во всех режимах работы последовательность импульсов

10 цикличен, а счетчик 4 времени может корректироваться на всю глубину, Поэтому при 10 опережении эталонного значения времени

20 следовательности, содержащие кварцевый 45 генератор. делитель частоты, логическую схему, счетчик времени, индикатор, первый, второй и третий триггеры, элемент И-HE. формирователь импульсов. схему сравне ния кодов, шину импульсов точного време- 50 ни, шину разрешениФ коррекции и шину выходных импульсов, причем выход кварцевого генератора соединен со счетным входом делителя частоты, пятый выход которого соединен с четвертым входом ло- 55 гической схемы, второй вход которой соединен с выходом третьего триггера и вторым входом первого элемента И-НЕ. а выход— со счетным входом советчика времени, s xoды индикации которого соединены с входанепрерывна и каждому значению времени соответствует строго определенное количество импульсов.

При описании функционирования устройства не упоминалось î TOM. что эа время работы в режиме удержания синхронизма часы могут как отставать, TBK и уходить вперед. Это объясняется тем, что код времени счетчик 4 времени формирует код времени до 24 ч, после чего на выходе третьего элемента НЕ формируется и репад сигнала из

"1" в "0", по которому второй формирователь 18 импульсов формирует импульс сброса, после чего режим вхождения в синхронизим продолжается до совпадения значений кодов времени.

Предлагаемые вторичные часы для синхронизации ГПСП выгодно отличаются от прототипа тем, что обладают:

1. высокой достоверностью получаемой информации, за счет контроля четности получаемого кода времени;

2. высокая точность вхождения в синхронизм, т.к. код точного времени поступает с дискретом в 1 млс, а делитель частоты обнуляется на время смены значений кода;

3. полным автоматизмом в работе, т.к. в схеме сравнения кодов происходит полное сравнение кодов, а счетчик времени корректируется на всю глубину.

Часы позволяют синхронизировать работу электронной аппаратуры, работающей в реальном масштабе времени, в частности

ГПСП, что расширяет функциональные воз- можности вторичных часов.

На дату подачи заявки изготовлен опытный образец устройства, который прошел госуДарственные испытания.

Формула изобретения

Вторичные кварцевые часы для синхронизации генератора псевдослучайной по25

40 ми индикатора, а выход секунд — с первой группой входов схемы сравнения кодов, выход которой соединен с информационным входом третьего триггера, о T R и ч а ю ще ес я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей, в них введены ñõåма начальной установки, схча контроля четности. дешифратора сигналов состояния, второй формирователь импульсов, три элемента НЕ„два элемента И, второй элемент И-НЕ, буферный регистр и четвертый триггер, а в счетчик времени дополнительно введен счетчик миллисекунд, причем шина разрешения коррекции соединена с информационным входом первого триггера и входами дешифратора сигналов состояния, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с установочными входами первого формирователя импульсов, четвертого. второго и первого триггеров, тактовый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, а инверсный выход — с первым тактовым входом первого формирователя импульсов, первым входом второго элемента И-НЕ и тактовым входом второго триггера, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом схемы контроля четности, входы которой соединены с шиной импульсов точного времени и информационными входами буферного регистра, выходы которого соединены с второй группой входов схемы сравнения кодов и информационными входами счетчика времени, выходы часов, минут и миллисекунд которого соединены с первой группой входов схемы сравнения кодов, а выходы миллисекунд, секунд, минут.и часов соединены также с шиной выходных импульсов, а выход старшего разряда часов соединен также с входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен с первым тактовым входом второго формирователя импульсов, установочный вход которого соединен с выходом схемы начальной установки, а инверсный выход — с вторым входом nepeoro элемента

И. с шиной выходных импульсов, с входом второго элемента НЕ и с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с установочным входом делителя ча; стоты, четвертый и второй выходы которого соединены с шиной выходных импульсов, третий его выход — с третьим входом логической схемы, а первый выход — с вторым тактовым входом второго формирователя импульсов, тактовым входом третьего тр тгера и вторым тактовым входом первого формирователя импульсов, прямой выход которого соединен с вторым входом второго

1835532

Фиг. 2 элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго триггера и с информационным входом четвертого триггера, а выход — с тактовыми входами буферного регистра и четвертого триггера, выход которого соединен с установочным входом третьего триггера, с первым входом логической схемы и первым входом первого элемента ИНЕ, выход которого соединен с входом разрешения записи счетчика времени, уста5 новочный вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ.

1835532

Риг. 4

Составитель Ю. Криворучко

Техред M.Моргентал . Корректор B. Петраш

Редактор A. Козлова

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

Заказ 2982 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Рауиская нао„4/5