Устройство для измерения временных интервалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК ЯО 04 Р 1 О/О ВЛГИСЗЯЧтс;т",Е е.05.80, ВРЕМЕНГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ г 21) 4197985/24 21(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНЬЫ ИНТЕРВАЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностеи за Счет обеспечения воэможности измерения временных интервалов от импульса "Старт" до по.следнего впределах максимального из.меряемого временного интервала импульса "Стоп". В устройстве для изме рения временных интервалов цель достигается за счет введения мультиплек сора 36, блока 10 фиксации переполнения, групп 5, 6 вентилей, триггеров 7, элемента И-НЕ 12, Устройство для измерения временных интервалов также содержит п счетчиков 3 импульсов и вентилей 2 счета, и триггеровэлементов ИЛИ-НЕ 4 и эле 3 э,п. ф - лы,ил.Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использованодля измерения временных интерваловв лазерной и радиолокационной тех 5нике,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемобеспечения возможности измерениявременного интервала от импульса"Старт" до последнего в пределах максимального измеряемого временногоинтервала,измерения п-временных интервалов в нескольких циклах измеренияи произвольной последовательностивывода информации.На чертеже приведеа функциональная схема устройства для измерениявременных интервалов.Устройство для измерения временных интервалов содержит триггеры1.1-1.п.пуска, вентили 2,1-2.п счета, счетчики 3,-3. импульсов, элементы ИЛИ-НЕ 4,1-4,п, первую группу5,1-5,(п) вентилей, вторую группу 256,1-6.(п) вентилей, выполняющихфункцию Р=А В, триггеры 7.1-7 и)элементы И 8,1-8.п, блок 9 выборарежима работы, блок 10 фиксации переполнения, содержащий многовходовой 30элемент И-НЕ 1, а также элементИ-НЕ 12, шину 13 счетньгх импульсов,формирователь 14, содержащий элемент. ИЛИ-Н 1, 15, инвертор 16, линию 17задержки, инвертор 18, элемент И 19,а также шину 20 старт, элемент И-НЕ21, шину 22 стоп, линию 23 задержки,элемент И-НЕ 24, элемент И 25, линию26 задержки, инвертор 27, элементИЛИ-НЕ 28, первую шину 29 управленич 4 пийвертор 30, инвертор 31, элементИ 32, шину 33 сброса, инвертор 34,вторую шину 35 управления, мультиплексор 36, и шин 37 каналов, дополнительную шину 38 управления, шины39 выхода устройства.Триггер 1.1 пуска вентиль 2.1счета, счетчик 3.1, элемент ИЛИ-НЕ4.1, первый вентиль 5.1, триггер 71,элемент И 8.1 образуют первый канализмерения.Триггер 1.2 пуска, вентиль 2.2счета, счетчик 3,2, элемент ИЛИ-НЕ4.2, вентиль 5.2, вентиль 6,1, триггер 7.2, элемент И 8,2 образуют второй канал измерения.Триггер 1,(п 1) пускавентиль2,(п) счетасчетчик 3 .(ив), элемент ИЛИ в4.(п), вентиль 5,(п),вентиль 6,(п), триггер 7.(п), элемент И 8.,и) образуют (и) канал измерения.Триггер 1.п пуска, вентиль 2,п, счетчик З.п, элемент ИЛИ-НЕ 4,п, вентиль 6.(п) элемент И 8.п образуют и-ный канал измерения.Устройство для измерения временных интервалов содержит триггеры 1.1-1.п пуска, прямые выходы каждого из которых соединены через первые входы вентилей 2.1-2,п счета с информационными входами счетчиков 3.1 - 3.п импульсов, а установочные входы логической единицы - с выходами соответствующих элементов ИЛИ-НЕ 4.1-4.п и установочными входами счетчиков импульсов, первую 5.1-5.пи вторую 6,1-6,пгруппы вентилей, выполняющие функцию Р=А В, выходы которых соответственно соединены с входами установки логической единицы итриггеров 7.1-7.пи с установочными входами логического нуля соответствующих триггеров пуска. Установочные входы логического нуля и прямые выходы тригеров 7,1 - 7.псоответственно соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ в4.1 - 4.пи прямыми входами соответствующих вентилей второй группы 6.1-6,п, Первые входы элементов И 8,1-8,п, выходы которых соединены со вторыми входами элементов ИЛИ-НЕ 4.1-4.п соответственно, соединены с инверсными выходами триггеров 7.1-7,пи прямым выходом последнего триггера пуска. Вторые входы элементов И 8.1-8.п и третьи входы этих элементов, кроме первого, соответственно соединены с третьим и пятым выходами блока выбора режима работы 9, четвертый выход которого соединен с первыми входами элементов ИЛИ-НЕ 4,1-4,п, Инверсные и прямые входы первой группы вентилей 5.1-5,псоответственно соединены с прямыми вь 1 ходами первых итриггеров пуска и инверсными входами второй группы вентилей 6.1-6.п, установочным входом логического нуля первого триггера пуска, первым выходом блока выбора режима работы, первый вход которого соединен с третьими входами вентилей счета и выходом блока фиксации переполнения 1 О, содержащего многовходовый элемент И-НЕ 11, выход и входы которого являются соответственно выходом и входа35 3 14658 ми блока фиксации переполнения, Входы блока фиксации переполнения, количество которых определяется разрядностью счетчиков импульсов, соединены5 с выходами последнего счетчика импульсов. Вторые входы вентилей счета соединены с выходом элемента И-НЕ 12, второй и перный входы которого соответственно соединены с шиной счетных и импульсов 13 и выходом формирователя 4, содержащего элемент ИЛИ-НЕ 15, выход которого соединен через первый инвертор 16 с входом линии задержки 17 и через второй инвертор 18 15 . с первым входом элемента И 19, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 15, второй вход элемента . ИЛИ-НЕ и второй вход элемен - та И являются соответственно шиной 20 "Старт" 20 и установочным входом формирователя, который соединен со вторым выходом блока выбора режима рабо- . ты, содержащего первый элемент И-НЕ 21, первый вход которого, являющийся 25 вторым входом блока выбора режима работы, соединен с шиной "Стоп" 22 и через первую линию задержки 23 с первым входом второго элемента ИНЕ 24, второй вход которого, являю щийся первым входом блока выбора режима работы, соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 25 и через вторую линию задержки 26 и первый инвертор 27 с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 28, выход которого является третьим выходом блока выбора режима работы третий вход второго элемента О И-НЕ 24, являющийся третьим входом 29 блока выбора режима работы, соединен через второй инвертор 30 с третькч входом первого элемента И-НЕ 21 и входом третьего иннертора 31, выход которого является пятым выходом блока выбора режима работы, первый вход второго элемента И 32 соединен с шиной 33, являющийся входом сброса блока выбора режима работы, соединен с входом третьего иннертора 34, выход которого, являющийся вторым выходом блока выбора режима работы, соединен через первый элемент И 25 со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 28, вы ход второго элемента И 32, второй вход которого соединен со второй шиной 35 управления и является четвертым входом блока выбора режима рабо 71 4ты, и выход второго элемента И-НЕ 24являются соответственно четвертыми первым выходом блока выбора реизоваработы, Информационные входы мультиплексора 36 соответственно соединеныс прямыми ныходами счетчиков импульсов 3,1-3.п и инверсными выходамипервого счетчика импульсов, а и+1управляющие входы мультиплексорасоответственно с и шинами 37 каналови третьей дополнительно введеннойшиной 38, выходы мультиплексора являются информационными шинами 39 устройства,Устройство работает следующим образом.Началу каждого цикла измеренияпредшествует импульс Сброс", поступающий по шине 33 на.вход сбросаблока выбора режима работы 9, который обеспечивает предварительную подготовку измерителя временных интервалов к работе. Режю измерения временных интервалов между общим сигналом "Старт и серии "Старт 1 импульсов, поступающих по одному каналу,задается уровнем логической единицына первой шине 29 управления и второй 35 шине на третьем и четвертомвходах блока выбора режима работы 9,Импульс "Сброс" через инвертор 34,со второго выхода, и элемент И 32,с пятого выхода, блока выбора режима работы обеспечивает предварительную установку соответственно формирователя 14 и с помощью элементовИЛИ-НЕ 4,1-4.п, счетчиков импульсов3.1 в ,п, триггеров пуска 1,1-1,п идополнительно введенных триггеров7,1-7,п. Импульс "Старт", поступающий на вход формирователя 14, перебрасывает триггер, выполненный наэлементах ИЛИ-НЕ 15, И 9 и второминнерторе 8, устанавливая при этом,через первый инвертор 16 и линию задержки 17 разрешающий уровень логической единицы на первом входе элемента И-НЕ 12. Счетные импульсы свходной шины 13 через элемент И-НЕ12 и вентили счета 2.1-2.п, на первых и третьих управляющих входах ко"торых установлены разрешающие уровнисоответственно с прямых выходовтриггеров пуска .1-1,п и выходаблока фиксации переполнения, поступают на информационные входы счетчи-ков импульсов 3,1-3,п, "Стоп" импульсы, момент прихода которых необходи5 14658 мо заФиксировать, со нторого входа 22 блока выбора режима работы через первую линию задержки 23 и второй элемент И-НЕ 24, на втором и третьемБ входах которого установлены разрешающие уровни, поступают на первый выход блока 9 выбора режима работы, Первый "Стоп" импульс, с первого выхода блока выбора режима работы, передним фронтом перебрасывает первый триггер пуска 1,1, устанавливая на первом входе первого нентиля счета 2.1 запрещающий уровень логического нуля, останавливая при этом счет пер ного счетчика импульсон 3,1, и разрешающий уровень на инверсном входе первого вентиля 5.1 Задним фронтом "Стоп" импульса через вентиль 5.1 перебрасывается первый триггер 7.1, устанавливая с прямого выхода триггера разрешающий уровень на прямом входе первого вентиля 6.1, Второй Стоп" импульс через первый вентиль 6.1 передним фронтом перебрасывает второй 25 триггер пуска 3.2, останавливая при этом с помощью вентиля счета 2.2 второй счетчик импульсов 3.2, а задним фронтом через вентиль 5,2, на инверсном входе которого с прямого выхода нторого триггера пуска 3,2 предварительно усТановлен разрешающий уровень, перебрасынает второй триггер 7,2. Фиксация момента прихода последующих "Стоп" импульсов производится аналогично. Признаком окончания цикла измерения является переполнение или прекращение счета, поСтоп" импульсу, последнего счетчика импульсов, 40Измерение и временных интервалов в нескольких циклах измерения задается предварительной установкой уровней логической единицы и логйческого нуля соотнетственно на шинах 29 и 35 45 управления на третьем и четвертом входах блока выбора режима работы 9. В этом случае импульс "Сброс", поступающий между циклами измерений с выхода иннертора 34, предустанавливает формирователь 14 и через элементы И 25 и ИЛИ-НЕ 28, на первых входах которых устанонлены разрешающие уровни соответственно логической единицы и логического нуля, поступает на вторые входы элементов И 8.1-8,п, на третьих входах которых с пятого выхода блока выбора режима работы установлен. разрешающий уровень логической единицы. В зависимости от состояния триггеров 7 . 1-7 . п, а также последнего. триггера пуска 1,п, определяющих наличия зафиксированных в предЫцущих циклах измерений временных интервалов в соответствующих счетчиках импульсов 3.1-3 л, на первых входах элементов И 8.1-8.п соответственно, установлены запрещающий уровень логического нуля (если в данном измерительном тракте зафиксирован временной интервал) или разрешающий уровень логической единицы (если в данном тракте не зафиксирован временной интервал). Таким образом, по импульсу "Сброс", поступающему с третьего выхода блока выбора режима работы, производится с помощью элементов И 8.1-8.п и ИЛИ-НЕ 4,1-4,п предварительная установка только тех счетчиков импульсов 3,1-3.п, в которых не было зафиксировано измеренных значений нременных интервалов, что обеспечивает накопление измеренных значений временных интервалов.Измерение временного интервала от импульса Старт" до последнего, в пределах максимального измеряемого временного интервала, импульса "Стоп задается предварительной установкой уровней логического нуля и логической единицы соответственно на шинах 29 и 35 управления на третьем и четвертом входах блока выбора режима работы 9, Предварительная подготовка устройства для измерения временных интервалов по импульсу "Сброс" и запуск устройства по импульсу "Старт" производится так же, как и при измерении временных интервалов между общим сигналом "Старт" и серии "Стоп" импульсов. "Стоп" импульсы, поступающие на вторую шину 22 .блока выбора режима работы через первый элемент И-НЕ 21, первый элемент И 25, на втором входе которого установлен разрешающий уровень логической единицы, поступают на первый вход, а через вторую линию задержки 26 и первый инвертор 27 - на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 28, формируя на нем импульсы "положительной" полярности, которые с третьего выхода блока выбора режима работы поступают на вторые входы элементов И 8.1-8.п. Так как с пятого выхода блока выбора режима работы установлен на третьих входах элементов И 8.2-8.п. запре14 б 5871 8 хождения соответственно, Старт" и "Стопимпульсов. 35 55 щающий уровень логического нуля, то импульсы положительной полярности через элемент И 8.1, на первом входе которого установлен разрешающий уровень логической единицы, поступают на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 4.1. Элемент ИЛИ-НЕ 4. обеспечивает, по каждому импульсу "Стоп предустановку (обнуление) первого счетчика импульсов 3.1. Окончанием цикла измерения является признак переполнения последнего счетчика импульсов ,уровень логического нуля), сформированный блоком Фиксации пере полнения 10, который поступает на третьи входы вентилей счета 2.1-2.и, останавливая счетчики импульсов 3.1 - З.и и с первого входа блока выбора режима работы на вторые входы перво го 21 и второго 24 элементов И-НЕ, запрещая прохождение Стоп" импульсов. Таким образом, по окончании цикла измерения, в первом счетчике импульсов 3,1 будет зафиксирован вре менной интервал, длительность которого равна разности максимально возможного временного интервала и временного интерваладо последнего, в данном цикде измерениярмпульса Стоп .Необ ходимое значение временного интервала от импульса "Старт" до последнего, в пределах максимально возможного измеряемого временного интервала, импульса Стоп достигается путем считывания информации с инверсных выходов первого счетчика импульсов 3,1.Мультиплексор Зб обеспечивает вывод измеренных значений временных 4 О интервалов на внешние шины 39 устройства в произвольной последовательности путем установки разрешающего уровня на соответствующей шине 37 каналов, в случае измерения временных интервалов между обцим сигналом "Старт и серии "Стоп" ипульсов, измерения и временных интервалов в нескольких циклах измерения, установкой разрешающего уровня на третьей 5 О 38 дополнительно введенной шине в случае измерения временного интервала от импульса "Старт" до последнего, в пределах максимального измеряемого временного интервала, импульса "Стоп".Введенные в устройство линии задержки 17, 23, обеспечивают компенсацию разницы задержек трактов проФормула изоб ре тения 1. Устройство для измерения временных интервалов, содержащее и счетчиков импульсов, и вентилей счета, и элементов И, и элементов ИЛИНЕ, блок выбора режима работы, формирователь, вход которого соединен с шиной "Старт", шина "Стоп", шина "Сброс соединены с соответствующим входом блока выбора режима работы, информационные входы каждого из и счетчиков соединены с .выходами соответствующих вентилей счета, первые входы которых соединены с прямыми выходами соответствующих триггеров пуска, выход первого из и элементов ИЛИ-НЕ соединен с Я-входом соответствующего триггера пуска, первый вход и-го элемента И соединен с прямым выходом и-го триггера пуска, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены мультиплексор, блок фиксации переполнения, первая и вторая группы из ивентилей, итриггеров, элемент И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом формирователя и входной шиной счетных импучьсов выход элемента И-НЕ соединен с объединенными между собой вторыми входами и вентилей счета, третьи входы которых соединены с первым входом блока выбора режима работы и выходом блока фиксации переполнения, входы которого соединены с соответствующими выходами и-го счетчика импульсов и соответствующими входами мультиплексора, прямые выходы первых итриггеров пуска соединены с соответствующими инверсными входами первой группы вентилей, выходы которых соединены с соответствующими 5-входами итриггеров, прямые выходы которых соецинены с соответствующими прямыми входами второй группы вентилей, инверсные входы которых объединены между собой и с прямыми входами первой группы вентилей и соединены с В-входом первого триггера пуска и первым выходом блока выбора режима работы, второй выход которого соединен с установочным входом формирователя, третий вы65871 10 Составитель В. КотовРедактор И. Сегляник Техред Л.Олийнык Корректор Н, Король Заказ 946/49 Тираж 364 Подписное ВНИИПИ ГосуДарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 9 14 ход блока выбора режима работы соединен с объединенными между собой вто.рыми входамии элементов И, четвертый выход блока выбора режима работы соединен с объединенными первыми входами и элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих и элементов И, выходы и элементов ИЛИ-НЕ соединены с Я-входами триггеров пуска и К-входами соответствующих счетчиков, К-входы птриггеров соединены с соответствующими выходами иэлементов ИЛИ-НЕ, инверсные выходы итриггеров соединены с первыми входами первых иэлементов И, К-входы последних итриггеров пуска соединены с соответствующими выходами второй группы вентилей, третьи входы последних иэлементов И соединены с пятым выходом блока выбора режима работы, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к шине "Стоп" к первой и второй шинам управления, информационные входы мультиплексора соединены соответственно с прямыми и инверсными входами первого счетчика импульсов, с прямыми входами последующих исчетчиков импульсов.2. Устройство по и, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок выбора режима работы содержит две линии задержки, четыре инвертора, элемент ИЛИ-НЕ, два элемента И и два элемента И-НЕ причем первый вход первого элемента И-НЕ, являющийся вторым входом блока выбора режима работы соединен через первую линию задержки с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого, являющийся первым входом блока выбо- ра режима работы, соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и через вторую линию задержки и первый инвертор с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является третьим выходом блока выбора режима работы, третий входвторого элемента И-НГ, являющийсятретьим входом блока выбора режимаработы, соединен через второй инвертор с третьим входом первого элемента И-НЕ и входом третьего инвертора,выход которого является пятым выходомблока выбора режима работы, первыйвход второго элемента И, являющийсявходом сброса блока выбора режимаработы, соединен с входом четвертого 15 инвертора, выход которого являющийсявторым выходом блока выбора .режимаработы, соединен через первый элементИ с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ,выход второго элемента И, второй 20 вход которого является четвертымвходом блока выбора режима работы,.и выход второго элемента И-НЕ являются соответственно четвертым и первым выходами блока выбора режима ра боты.3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь содержит линию задержки, два инвертора, элемент И и элемент.ИЛИ-НЕ, З 0 выход которого соединен через первыйинвертор с входом линии задержкии через второй инвертор - с первымвходом элемента И, выход которогосоединен с первым входом элементаИЛИ-НЕ, причем вторые входы элементов ИЛИ-НЕ и И являются соответственно входом "Старт" и установочнымвходом формирователя, а выход линиизадержки, является выходом формирова теля. 4. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок фиксации переполнения содержит много входовый элемент И-НЕ, входы и выходкоторого являются соответственно входами и выходом блока фиксации переполнения.