Устройство для определения среднего арифметического значения

(19) (11) 51 6 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕТОРСНОМЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ И Н, Каминый медицин; тво СССР2, 1970.о СССР 6, 1977 ОО вход коого элеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Львовский государственнский институт(54) (57) УСТРОЙСТВОДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО АРИФМЕТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ, содержащее первый элемент И, выход которого подключен к входу сло жения первого реверсивного счетчика, вычитаюший вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подключен к выходу переполнения первого реверсивного счетчика, выход треть - его элемента И соединен с входом сложения второго реверсивного счетчика, вычитаюший вход которого подключен к выходу четвертого элемента Й, выход ге. нератора тактовых импульсов соединен с первым входом пятого элемента И, два элемента ИЛИ, счетчик. числа выборок, счетчик импульсов, о т л и ч а ю ше - е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены семь элементов И, два элемента ИЛИ, компаратор, генератор развертъгваюшего напряжения, управляющий триггер, блок сравнения, при этом вход генератора развертывающего напря,жения объединен со счетным входом счет чика числа выборок, с синхронизирую - щим входом. управляющего триггера и подключен к входу генератора импульсов, выход которого соединен с первыми входамивторого, четвертого и шестого элементовИ и со счетным входом счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй входкоторого соединен с выходом счетчикачисла выборок, выход блока сравнения через элемент задержки и непосредственноподключен соответственно к входу установки в нуль счетчика импульсов, к вторым входам пятого и шестого элементовИ третий вход пятого элемента И соединен с выходом компарвтора, второй входкоторого подключен к выходу генератораразвертывающего напряжения, второй входкомпвратора является. информационнымвходом устройства, выход переполненияпервого реверсивного счетчика подключен к первому входу седьмого элементаИ, выход которого соеаинен с первымвходом первого элемента ИЛИ, второйвход которого сЬединен с выходом восьмого элемента И, первый вход которогообъединен с первыми входами первого,девятого и десятого элементов И, с вторым входом четвертого элемента И иподключен к прямому выходу управляюшего триггера, второй вход седьмогоэлемента И объединен с первым входомтретьего элемента И, с третьим входомвторого элемента.И, с первыми входамиодиннадцатого и двенадцатого элементовИ и соединен с инверсным выходом управляюшего триггера, вторые, входы пер-вого и второго элементов И объединеныи подключены к выходу второго элементаИЛИ, первый вход которого соединен свыходом пятого элемента И, второй щцщвторого элемента ИЛИ подключен к выхо.ду шестого элемента И, третийторого соединен с выходом перв1008751 мента ИЛИ, второй вход восьмого элеверсивного счетчика подключены соответмента И объединен с третьим входом чет- ственно к вторым входам девятого и девертого элемента И и подключен к выхо- сятого элементов И, выход десятого элемента И соединен с первым входомчетвертого элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к выходу двенадцатого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ объединены иявляются информационными выходами устройства, вход генератора импульсов является пусковым входом устройства. ду переполнения второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход одиннадцатого элемента И йодкпючен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом девятого элемента И, выходы первого ре 2щее первый элемент И, выход которого подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу переполнения первого реверсивного счетчика, выход третьего элемента И соединен с входом сложения второго реверсивного счетчика, вычитаюший вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом пятого элемента И, два элемента ИЛИ,счетчик числа выборок, счетчик импульсов, введены семь элементов И, два элемента ИЛИ,. компаратор, генератор развертывающего напряжения управляющий триггер, блок сравнения, при этом вход генератора развертывающего напряжения объединен со счетным входом счетчика числа выбоИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных устройствах автоматического управления, обработки информации и в системах автоматизации науч ных исследований.Известно устройство для определения среднего арифметического значения, содер , жашее последовательно соединенные элементы ИЛИ и управляющий триггер, шиго ротио-импульсный модулятор соединенный элементом И, соединенный с генератором импульсов и счетчиком, подключенными к дешифратору счетчик числа выборок, соединенный с вторым дещифратором и многовходовым элементом И, в котором для получения среднего арифметического значения используются также.два цифро-аналоговых преобразователя и источник эта лонного напряжения1.20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения среднего арифметического значения, содержащее преобразователь аналоговой величины в число им пульсов, счетчик числа выборок, .выходы которого подключены к управляющим входам управляемого делителя частозъ счет чик-формирователь вычитаюший счетчик, два реверсивных счетчика, элементы И,Э 0 элементы ИЛИ, формирователи, инверторключ, генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика формирователя и элементов И2.Недостатками известных устройств яв- з ляются их сложность и низкое быстродействие.Бель изобретения - упрощение устройства и повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, 40 что в устройство для определения среднего арифметического значения, содержарок, с синхронизируюшим входом управляющего триггера и подключен к входугенератора импульсов, выход которогосоединен с первымй входами второго, четвертого и шестого элементов И и со счетным входом счетчика импульсов, выходкоторого подключен к первому входу блокасравнения, второй вход которого соединенс выходом счетчика числа выборок, выход блока сравнения через элемент задержки и непосредственно подключен соответственно к входу установки в нульсчетчика импульсов, к вторым входам пятого и шестого элементов И, третий входпятого элемента И соединен с выходомкомпаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора развертывающего напряжения, второй вход компаратора является информационным входомустройства, выход переполнения первогореверсивного счетчика подключен к перво3 10087му входу седьмого элемента И, выход которого соединен, с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с выходом восьмого элементаИ первый вход которого объединен с первыми входами первого, девятого и десятого элементов И, с вторым входом четвертого элемента И и подключен к прямому выходу управляющего триггера, второй вход седьмого элемента И объединен 1 Ос первым входом третьего элемента И,с третьим входом второго элемента,И, спервыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И и соединен с инверсным выходом управляющего триггера, вто рые входы первого и второго элементовИ объединены и подключены к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом пятого элементаИ, второй вход второго элемента ИЛИ 20подключен х выходу шестого элемента И,третий вход которого соединен с выходомпервого элемента ИЛИ, второй вход восьмого элемента И объединен с третьимвходом четвертого элемента И и подключен 25к выходу переполнения второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответственно с вторыми входамиодиннадцатого и двенадцатого элементовИ, выход одиннадцатого элемента И подключен к первому входу третьего элемента. ИЛИ, второй вход которого соединенс выходом девятого элемента И, выходыпервого реверсивного счетчика подключены соответственно к вторым входам девятого и десятого элементов И, выходдесятого элемента И соединен с первымвходом четвертого элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходу двенадцатого элемента И, выходы третьегои четвертого элементов ИЛИ объединены40и являются информационными выходамиустройства, вход генератора импульсовявляется пусковым входом устройства,На чертеже представлена блок-схемаустройства,Устройство содержит компаратор 1,генератор 2 развертывающего напряжения,генератор 3 импульсов, пятый элемент И,4, счетчик 5 импульсов счетчик 6 чис,ла выборок, блок 7 сравнения, элемент 08 задержки, шестой элемент И 9, второйэлемент ИЛИ 10, управляющий триггер11, первый реверсивный счетчик 12, второй реверсивный счетчик 13, первый, второй, третий и четвертый элементы И 14- И17, седьмой элемент И 18, восьмой элемент И 19, первый элемент ИЛИ 20, девятый десятый, одиннадцатый и двенад 51 1цатый элементы И 21-24, третий и четвертый элементы ИЛИ 25 и 26,Работа устройства основана на реализации алгоритмаЪУ- у +Й М где Э у - соответственно текущее, иЯ Й предыдущее средние арифметические значения;) - текущее значение элементавыборки;К - размер выборки,В устройстве среднее арифметическоеЭзначение получается при сложении двухслагаемых, которые представляются числоимпульсным кодом, Причем, первое слагаемое получается за счет изъятия каждого Й -го импульса из последовательностиимпульсов, соответствующей предыдущемусреднему, арифметическому значению, чтоМ-соответствует произведению =второеИ Ыэа счет изъятия всех импульсов, кромекаждого Й -го из последовательности, определяющей текущее значение элементавыборкичто соответствует делениюи.Устройство работает следующим образом,В начальный момент после сигнала"Уст. О" (цепи установки на схеме непоказаны) счетчики 5, 6, 12 и 13 находятся в нулевом состоянии и сигналс выхода счетчиков 12 .и 13 через элементы И 18 и ИЛИ 20 заблокирует элемент И 9. На выходе устройства кодбудет равен нулю.В момент прихода сигнала на второйвход. устройства запускается генератор 2развертывающего напряжения и генератор3 импульсов, В счетчик 6 запишется единица, а триггер 1 1 установится в одноиз двух положений - допустим в нулевое(т,е.сигнал "0" на прямом выходе и "1 на инверсном). Так как в начальный момент сигнал 0 10 р то сигналом с выхода компаратора 1 элемент И 4 будет раз-блокирован. Первый импульс с выходагенератора 3 поступит на счетчик 5, элементы И 4 и 9 и на элементы И 15 и17 заблокированные нулевым состояниемсчетчиков 12 и 13. После прихода перво-го импульса код на выходах счетчиков 5и 6 будет одинаковым и блок 7 выдаетразрешающий сигнал для элементов И 4и 9 еше до окончания первого импульса,и через элемент И 4 первый импульс поступит на входы элементов И 14 и 16,Сигналом "1" на инверсном выходе триг5 1008751 6менты И 4 и 9 и через элемент И 15 на вычитаюший вход счетчика 12, Элемент И 9, разбпокированный сигналом "0",на выходе блока 7, зв счет инверсии первого входа, пропустит первый импульс,который через элементы ИЛИ 10 и И 16поступит на суммируюший вход счетчика13, Второй импульс, как и первый, поступит на вход счетчика 5, на элементы И4 и 9 и элементы И 15 и 17, В моментдействия второго импульса состояния выходов счетчиков 5 и 6 будут одинаковыи на выходе блока 7 будет сигнал "1 ",который разблокирует элемент И 4 и заблокирует элемент И 9.После окончвчия второго импульсасодержимые счетчике 12 уменьшится,счетчика 13 увеличится еше не единицу,в счетчик 5 установится в нулевое состояние сигналом с выхода блока сравнения7 через элемент 8 задержки. Элемент И4 заблокируется, а элемент И 9 разблокируется, Третий импульс через элементы И9, ИЛИ 10 и И 16 увеличит содержимоесчетчика 13, в через элемент И 15 умень.шит содержимое счетчика 12 не единицу. В момент прихода четвертого импульса эаблокируется элемент И 9 и разблокируется элемент И 4, так квк коды навыходах счетчиков 5 и 6 снова будут равны. Все импульсы последовательности,=3 кек и первые, будут распределяться элеТментами И 4 и 9, в зависимости от состояния выхода блока 7,гера 11 откроется элемент И 14, комму, тируюший суммирующий вход счетч кв 12,в который и запишется первый импульс.Ка выходе этого счетчика появится сигащ "1, который разблокирует элемент 5И 15, коммутирующий его вычитаюшийвход, и поступит на вход элемента И 18,заблокированного сигналом "0" на прямом выходе триггера 11. Сигналом "0"нв выходе элемента ИЛИ 17 элемент И9 будет заблокирован, Код на выходесчетчика 12 через открытые элементыИ 19 и 22, входы которых подсоединечык инверсному выходу триггера 11, и элемент ИЛИ 25 будет передаваться на выход всего устройства,К приходу второго импульса сигнал свыхода блока 7 через элемент 8 задержки установит счетчик 5 в нулевое состояние. Анелогично, как и первый импульс, 20все последующие импульсы будут поступать в счетчик 12,В момент равенстве Ц- Црсигнел невыходе компареторе станет ."О" и заблокирует элемент И 4, Поступление им- Ипульсов в счетчик 12 прекратится и коднв выходе устройства будет соответствовать ординате текущего значения первого члена выборки ,Действительно, исходя иэ соотношения(1), при М= 1 При достижении Ор максимального эначения генератор 2 возвратится в исход.ное состояние и на его втором выходе по-.явится запускающий импульс, который опрокинет триггер 1 1, эасинхрониэируетгенератор 3, а в счетчик 6 запишетсявторой импульс. С момента запуска генератора 2 начинается второй такт работыустройства.Во втором такте первый импульс свыхода генератора 3 поступает на элементы И 4 и 9 и на входы элементов И 1 5 5и 17.Изменение состояния триггера 11 приведет к тому, что разблокируется элементИ 15, коммутируюший вычитаюший входсчетчика 12 по второму входу, а сигнал 50"1" с выхода этого счетчика, резблокировавшвй этот элемент. И в первом такте,через элемент И 18 и ИЛИ 20 разбпокирует элемент И 9, а на выходе устройства код будет соответствовать сестоянию 55выхода счетчика 13, т.е. нулю,. Первый импульс во втором такте поступит на счетный вход счетчика 5, элеЕсли формируемое во втором такте энечениесУ, то в момент равенствами) - )р сигнал с выхода компаратора заблокирует элемент И 4 и в счетчик 13 будет по-, ступать только каждый второй импульс, определяемый состоянием выхода блока 7. Когда содержимое счетчика 12 станет 1равным нулю, звблокируется элемент И 9 и на выходе устройства через элементы И 23 и 24 и элемент ЕЛИ 26 будет код, соответствуюший состоянию выхода счетчика 13. Если 3 Ъ 91,то раньше заблокируется элемент И 9 нулевым состоянием счетчика 12, после вычитания его содержимого, а каждый второй импульс, определяемый как и в первом случае состоянием выхода блока 7 .будет поступать в счетчик 13 через элементы И 4, ИЛИ 10 и И 16 до поступления блокиру 1 ошего сигнала с выхода компаратора 1. После блокировки элементов И 4 и 9 не выходе устройства до конца второго такта значение кода будет соответствовать ве7 1008781 8личине, определяемой соотношением (1) только каждым,К-м импульсом. Поэтофю му до поступления блокировочного сигна 1+9 ла с выхода элемента ИЛИ 20, сЬответМ: -3 1 Я. ствуюшего полноьч вычитанию содержимоАиалогично осушествляется работа в сле-го счетчика предыдущего среднего арифметического значения, через элемент И 9Как следует из описания работы уст- пройдут только И-ЦМ импульсов из колиРойства и его. временных диаграмм, вре- чества, определяющего. 1 ,что соответмя работы элементов И 4 и 9 определя- ствует произведениюется соответственноамплитудой текуше- й формированию первого слагаемого соотного значения элемента выборки "Я 1 и щения (1).величиной предыдущего среднего арифме- Такая организация связей значительно тического значения 31 1, Кроме того, повышает быстродействие устройства за сигналом с выхода блока 7 происходит счет формирования слагаемых параллель- управление этими элементами, Это управ ново времени, так как импульсь. на выление заключается в том, что через эле- ходах элементов И 4 и 9 разнесены во мент И 4 проходит только каждый Я-й времени и не накладываются.импульс из последовательности импульсов, определяющей 3 д, Это соответству Таким образом, введение новых блоков ет произведению 31,1 Я и тем самым - 20 и элементов позволило значительно упроформированию второго слагаемого в соот- стить устройство и повысить быстродейношении (1), Элемент И 9 блокируется ствие.