Устройство для измерения временных интервалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ НЗЛЬСТВУ оо896594 (61) Дополнительное к авт. свид-ву в 547723 (з )м. к,.з (22) Заявлено 120779 (21) 2798757/18-21

G 04 Р 10/04 с присоединением заявки Но(23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681 ° 325. 3 (088 8) Опубликовано 0701.82. Бюллетень N9 1

Дата опубликования описания 070132

Ю. В. Адащик, В. Ц. Пысин, В. A. Сериков

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике.

По основному авт. св. Р 547723 известно устройство для измерения временных интервалов, которое позволяет измерять длительность каждого импульса и автоматически определять максимальный импульс по длительности и содержащее генератор тактовых импульсов, элементы И и Запрет, . счетчик результата, преобразователь код- временной интервал, блок управления fl).

Однако это устройство не позволяет определить, какой из поступивших на его вход импульсов является максимальным. Кроме того, это устройство может выдавать неверные результаты, если промежутки между измеряемыми интервалами случайной последовательности короче самих интервалов, а также не позволяет выделять импульсы минимальной длительности и их порядковый номер.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения временных интервалов, содержащее преобразователь код-временной интервал, счетчик результата, элемент И, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И преобразователя код-временной интервал непосредственно и со счетным входом счетчика результата через элемент И, элемент Запрет и блок управления, первый выход которого подключен ко входу формирователя записи преобразователя код-временной интервал, второй выход подключен к установочному входу счетчика импульсов преобразователя код-временной интервал, а вход подключен к шине входного сигнала, к первому входу элемента Запрет, второй вход элемента Запрет соединен с выходом триггера и со вторым входом элемента И преобразователя код-временной интервал, причем преобразователь код-временной интервал содержит формирователь записи, триггер, элемент

И, дешифратор, элементы И-ЙЕ и счетчик импульсов, включенный между входами дешифратора и выходамн элементов И-НЕ, причем второй установочный вход счетчика импульсов подключен к выходу формирователя записи, пер вые входы элементов И-НЕ соединены 896594 между собой, а вторые входы соединены с выходами счетчика результата, введены селектор номера интервала времени, переключатель, два последовательно соединенных элемента задержки и два элемента ИЛИ, причем выход первого элемента ИЛИ соединен со входом триггера преобразователя кодвременной интервал, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом дешифратора преобразователя кодвременной интервал, а второй вход соединен с выходом формирователя сигналов записи преобразователя кодвременной интервал и через первый элемент задержки с первыми входами элементов И-НЕ преобразователя кодвременной интервал, выход второго элемента задержки через первую груп- . пу контактов переключателя соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с установочным входом селектора номера интервала времени, счетный вход которого подключен к шине входного сигнала, выход подключен ко входу. блока управления, а стробирующий вход подключен к выходу элемента Запрет и к первому неподвижному контакту второй группы контактов переключателя, подвижный контакт которого соединен со вторым входом элемента И, а второй неподвижный контакт соединен с первым управляющим входом селектора номера интервала времени, второй управ.ляющий вход которого подключен к выходу формирователя сигналов записи преобразователя код временной интервал.

Кроме того, селектор номера интервала времени содержит последовательно соединенные первый счетчик импуль« сов, элементы И-НЕ н второй счетчик импульсов, переключатель, первый элемент задержки, последовательно соединенные второй элемент задержки и элемент И, и формирователь импульсов, включенный между выходом переполнения первого счетчика импульсов и шиной выхода селектора номера интервала времени, входы элемента И подключены ко входам управления селектора номера интервала времени, выход элемента

И соединен с первым неподвижным контактом переключателя, второй неподвижный контакт которого подключен к стробирующему входу селектора номера интервала времени, а подвижный контакт подключен к установочному входу второго счетчика импульсов и ко входу первого элемента задержки, выход которого соединен со вторыми входами . элементов И-НЕ, На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения временных интервалов.

Устройство содержит селектор 1 номера интервала времени, блок 2 управления, преобразователь 3 код-временной интервал, элемент Запрет 4, переключатель 5, генератор 6 тактовых импульсов, элемент И 7, элементы

ИЛИ 8 и 9, счетчик 10 результата и элементы 11 и .12 задержки.

Преобразователь 3 код-временной ин5 тервал состоит из формирователя 13 сигналов записи, триггера 14 элемента И 15, элементов И-НЕ 16; счетчика .1 7 импульсов и дешифратора 18.

Селектор 1 номера интервала вре10 мени содержит первый счетчик 19 импульсов, элементы И-НЕ 20, второй счетчик 21 импульсов, элементы 22 и 23 задержки, переключатель 24, элемент H 25 и формирователь 26 им15 пульс.ов.

Устройство может выделять и измерять импульс (временной интервал) максимальной и минимальной длительности рц Устройство в режиме выделения и измерения импульса временного интервала) максимальной длительности работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчика 10, 19 и 21 обнулены, а в счетчике 17 записаны все единицы, т.е. обратный код счетчика 10. Переключатели 5 и

24 находятся в положении, обеспечивающем связь выхода элемента Запрет 4 с элементом И 7, элементом

ЗО 22 задержки и счетчиком 21. Из фронта приходжцего импульса измерения блок 2 управления формирует сигнал управления работой устройства. Одновременно этим же фронтом опрокидыЗ5 вается триггер 14. Изменение состояния последнего с одной стороны, исключает прохождение измеряемого импульса через элемент, Запрет 4, а с другой, открывает элемент И 15

4р и тем самым обеспечивает с этого мо мента прохождение импульсов с генератора 6 на счЕтчик 17 преобразователя 3 код-временной интервал.

Первый импульс с генератора 6 пе45 реполняет счетчик 17 и единица пере;» полнения, поступающая с выхода дешифратора 18 через элемент ИЛИ 9, возвращает триггер 14 в исходное состояние, закрывая по одному из выходов элемент

5() И 15. При этом элемент запрет 4 возвращается в состояние, разрешающее прохождение входного импульса на элемент И 7 и счетчик 21. С этого момента импульсы генератора 6 заполняют счетчик 10 в течение времени сущест55 вования входного сиги, а (измеряе мого интервала) . В счетчике 10 происходит запоминание в коде измеряемо1о интервала.

По спаду входного импульса (задd0 нему фронту) блок 2 управления вырабатывает команду, по которой формирователь 13 сигналов записи выдает импульс записи (переписи) кода из счетчика 10 в счетчик 17 преобразо65 вателя 3 код-временной интервал. При896594 чем в счетчике 17 через элементы И-НЕ

16 записывается код, обратный коду,, зафиксированному в счетчике 10. Элемент 11 задержки при этом осуществляет задержку сформированного из спада (конца) измеряемого интервала импульса на время, обеспечивающее установ5 ление этим импульсом счетчика 17 в состояние нулей .

Фронт очередного (в данном случае второго) импульса производит уже опи- 1 санные выше изменения.в схеме устройства за исключением того, что теперь триггер 14.будет возвращен в исходное состояние после того, как счетчик 17 подсчитает тоже число импульсов генератора 6, которое поступило на вход 15 счетчика 10 в течение времени существования измеряемого интервала. Именно спустя это время на выходе дешифратора 18, а следовательно, и на входе триггера 14 появляется импульс пере- 2О полнения и возвращения триггера 14 в исходное состояние, если очередной (второй) измеряемый интервал оказывается равным первому измеренному временному интервалу. Если очередной (в данном случае второй) измеряемый интервал оказывается короче первого (предыдущего), то импульс, сформированный из его заднего фронта, с выхода формирователя 13 сигналов за- у) писи проходит через элемент ИЛИ 9 и переопрокидывает триггер 14 в исходное состояние . Одновременно этот импульс устанавливает счетчик 17 в ис- ходное (нулевов) состояние, а после этого проходя через элемент 11 задержки, производит перепись обратного кода счетчика 10 в счетчик 17, т.е. в счетчике 17 вновь записывается в обратном коде счетчика 10 значение длительности первого импульса.

Таким образом, триггер 14 интервала формирует на своем выходе. импульс, длительность которого равна длительности предыдущего измеряемого интервала (в данном случае первого), 45 если его длительность оказалась pasной или больше последующего (в данном случае второго), либо повторяет измеряемый импульс, длительность которого меньше предыдущего, т.в. за- 5() помненного в счетчиках 10 и 17. Причем фронт (начало). этого сформированного на выходе триггера 14 интерва.ла импульса совпадает с фронтом (началом) измеряемого в данный момент последующего (т.в. в данном случае второго) импульса (временного интервала) .

Если длительность второго измеряемого импульса больше первого, то на выходе элемент запрет 4 появляется 60

° их разность, которая измеряется уже описанным способом. В результате этого в счетчике 10 будет число, рав ное величине длительности первого импульса, и та добавка (раз- б5 ность), на которую превышает длительность второго импульса относительно длительности первого. Появление на выходе элемента Запрет 4 части измеряемого (второго) импульса, т.е. упомянутой добавки, на величину которой оказался длиннее(больше) второй измеряемый импульс, обусловлено тем, что на выходе триггера 14 интервала формируется всегда импульс, длительность которого равна заполненному в счетчиках 10 и 17 или равна очередному измеряемому, если его длительность короче заполненного: элемент Запрет 4 выдает на выход единицу в том случае, когда на первом ее входе единица, а на втором нуль .

Появление импульса (единицы) на выходе элемента Запрет 4 отражается на состоянии счетчика 21: он обнуляется, а затем в него заносится код счетчика 19, т.е. в даниом случае в счетчике 21 будет зафиксировано число, равное двум, так как второй Измеряемый импульс оказался по длительности больше первого.

Таким образом, в счетчике 10 за любое число входных импульсов, определяемое (задававмое) емкостью счетчика 19, будет зафиксирована максимальная длительность измеряемого импульса из и поступивших на вход счетчика 19. При этом счетчик 21 зафиксирует порядковый номер максимального по длительности импульса из п по-. ступивших.

После переполнения счетчика 19 вырабатывается импульс переполнения, аналогичный импульсу переполнения счетчика 17, снимаемого с выхода дешифратора 18. Этот импульс перепоя« нения счетчика 19 (блок формирования этого импульса на чертеже не показан} является командой, по которой зафиксированные в счетчиках 10 и 21 результаты измерения автоматически снимаются.

По завершении съема результатов измерения устройство приводится в исходное состояние по команде извне (например, с микропроцессора, микроЭВИ), если оно используется в составе измерительно-информационной системы, или нажатием кнопки Сброс ,(не показана), если устройство исполь-! зуется как самостоятельный измерительный прибор для проведения экспериментальных исследований. Установка счетчиков 10 и 19 в исходное состояние с помощью кнопки Сброс может осуществляться по второму выходу блока 2 управления,, который соединен со входом счетчика 19 и первым входом элемента ИЛИ 8, выход которого соединен с шиной Сброс™ счетчи . ка 10.

В режиме выделения и измерения импульсов минимальной длительности

89б594 устройство работает следующим образом.

Для измерения и выделения импульсов минимальной длительности из и поступивших на вход устройства и определения его порядкового номера переключатели 5 и 24 находятся в положении, при котором выход триггера 14 непосредственно соединяется со вторым входом элемента И 7, выход элемента задержки 12 подключен ко входу элемента ИЛИ 8, входы счетчика 21 и эле-, мента задержки 22 через контакт переключателя 24 соединены с выходом элемента И 25„ При этом счетчик 17в исходном состоянии обнулен, как и счетчики 10, 19 и 21.

Фронтом приходящего импульса измерения триггер 14 устанавливается в положение, обеспечивающее прохождение импульсов генератора б через элементы И 7 и 15. В результате счетчики 10 и 17 заполняются этими импульсами в течение времени, равном длительности измеряемого временного интервала. Задний фронт (спад) измеряемого интервала (из которого сформирован в формирователе 13 сигналов записи короткий импульс) опрокидывает триггер 14 в исходное состояние, а также устанавливает счетчик

17 в исходное состояние, т.е. обнуляет его выходные шины. После этого этим же импульсом, прошедшим через элемент задержки 11 переписывается в счетчик 17 содержимое счетчика 10 в обратном коде. Этот импульс, пройдя через элементы задержки 12 и ИЛИ 8, устанавливает счетчик 10 в исходное (нулевое)) состояние. Одновременно этот импульс с выхода формирователя 13 сигналов записи поступает через элемент И 25 на вход счетчика

21 и элемента 22 задержки. Тем самым происходит перепись содержимого счетчика 19 в счетчик 21, т.е. в данном случае записывается в счетчик 21 единица младшего разряда, фиксирующая номер измеренного и запомненного импульса.

С приходом очередного (в данном случае второго) входного импульса оба счетчика 10 и 17 начинают заполняться импульсами генератора б. Если очередной (т.е. второй) импульс по длительности больше первого, запомненного в обратном коде в счетчике .17 то на выходе этого счетчика 17 (на выходе дешифратора 18) появляется импульс переполнения через время, равное длительности первого импульса который устанавливает триггер 14 в исходное состояние, и импульсы с генератора б прекращают поступление на счетчики 10 и 17, так как элементы

И 7 и 15 закрываются по вторым входам из-за отсутствия единичного потенциала на выходе триггера 14. В

1. Устройство для измерения временных интервалов по авт. св. Р 5 7

Р 547723 этот момент в счетчике 10 содержится число-код, значение которого соответствует длительности первого измеряемого импульса (измеряемого интервала) ° Появление затем команды-импуль5 са, сформированного в формирователе 13 из заднего фронта очередного (в данном случае второго) измеряемого интервала, обеспечивает перепись содержимого счетчика 10 в счетчик 17 в обратном коде и установку счетчика 10 в исходное (нулевое) состояние.

При этом состояние счетчика 21 не изменяется, так как выходной импульс с формирователя 13 не проходит череч элемент И 25 в связи с тем, что в этот момент на выходе триггера

14 будет нулевой потенциал, который обеспечивает запирание элемента И 25 по второму входу.

Если очередной измеряемый входной

20 импульс (в данном случае третий) будет короче по длительности запомненного в счетчике 17, то в этом случае триггер 14 устанавливается в исходное состояние не импульсом перепол25 нения счетчика 17, снимаемого с дешифратора 18, а импульсом, поступающим с формирователя 13 и сформированным из заднего фронта очередного измеряемого временного интервала.

В этом случае импульс с формирователя 13 проходит через элемент И 25 и обеспечивает перепись содержимого счетчика 19 в счетчик 21, в котором зафиксируется информация о том, что поступивший на вход устройства импульс (в данном случае третий) является минимальным по длительности.

В дальнейшем процесс выделения измерения и запоминания из и статистически распределенных по длитель4О ности импульсов импульса минимальной длительности повторяется.

Таким образом, в счетчике 17 за любое число входных импульсов, опре-. деляемое емкостью счетчика 19, за4 фиксируется минимальная длительность измеряемого импульса из и поступивших на вход устройства и зарегистрированных в счетчике 19. При этом счетчик 21 зафиксирует порядковый номер минимального по длительности импульса.

Устройство работает в реальном масштабе времени независимо от частоты следования и скважности входной анализируемой последовательности импульсов и позволяет автоматически опРеделять длительность каждого импульса, длительность минимального импульса из и поступивших íà его вход, длительность максимального импульса из

d0 и поступивших на его вход, порядко вый номер экстремального импульса.

Формула изобретения

896594

10 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных впзможностей, в него введены селектор номера интервала времени, переключатель, два последовательно соединенных элемента задержки и два элемента

ИЛИ, причем выход первого элемента ИЛИ . соединен со входом триггера преобразователя код-временной интервал, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом дешифратора преобразователя код-временной интервал, а второй вход соединен с выходом формирователя сигналов записи преобразователя код-временной интервал и через первый элемент задержки с первыми входами элементов И-HE преобразова- 15 теля код-временной интервал, выход второго элемента задержки через первую группу контактов переключателя соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соеди- Я нен с установочным входом селектора номера интервала времени, счетный вход которого подключен к шине входного сигнала, выход подключен ко входу блока управления, а стробирующий вход подключен к выходу элемента Запрет и к первому неподвижному контакту второй группы контактов переключателя, подвижный контакт которого соединен со вторым входом элемента И, а второй неподвижный контакт соединен с первым управляющим входом селектора номера интервала времени, второй управляющий вход которого подключен к выходу формирователя сигналов записи преобразователя кодвременной интервал.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем,что селектор номера интервала времени содержит последовательно соединенные первый счетчик импульсов, элементы И-НЕ и второй счетчик импульсов, переключатель, первый элемент задержки, последовательно соединенные второй элемент задержки и элемент И, формирователь импульсов, включенный между выходом переполнения первого счетчика импульсов и шиной выхода селектора номера интервала времени, входы элемента И подключены к управляющим входам селектора номера интервала времени, выход элемента И соединен с первым неподвижным контактом переключателя, второй неподвижный контакт которого подключен к стробирующему входу селектора номера интервала времени, а подвижный контакт подключен к установочному входу второго счетчика импульсов и ко входу первого элемента задержки, выход которого соединен со вторыми входами элементов И+БЕ.

Источники информации, принятые во в пмание при экспертизе

1. Авторскс:е свидетельство СССР

В 547723, кл. G 04 F 10/04, 1975 °

89б 594

Составитель Г. Вязмитин

Техред М. Надь Корректор М. Шароши

Редактор Н. Безродная

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 11696/36 Тираж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комвтета СССР по делам изобретений и открытий

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