Устройство для измерения временных интервалов

Союз Советских Социалистических Ресттублик(Б 04 Р 10/04 с присоединением заявки йо(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВЬИОВ 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 фЗапрет, . счетчик результата, преобразователь код-временной интервал, блок управления 1).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 сосчетным входом счетчика результатачерез элемент И, элемент фЗапрети блок управления, первый выход которого подключен ко входу формирователя записи преобразователя код-временной интервал, второй выход подключен к установочному входу счетчикаимпульсов преобразователя код-временной интервал, а вход подключен к шине входного сигнала, к первому входуэлемента Запрет, второй входэлемента Запретф соединен с выходом триггера и со вторым входом элемента И преобразователя код-временной интервал, причем преобразователькод-временной интервал содержит фор"мирователь записи, триггер, элементИ, дешифратор, элементы И-ЙЕ и счетчик импульсов, включенный между входами дешифратора и выходамн элементов И-НЕ, причем второй установочныйвход счетчика импульсов подключенк выходу формирователя записи, первые входы элементов И-НЕ соединенымежду 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 1 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 номе" ра 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 б тактовых импульсов, элемент И 7, элементыИЛИ 8 и 9, счетчик 10 результата иэлементы 11 и .12 задержки.Преобразователь 3 код-временной ин тервал состоит из Формирователя 13сигналов записи, триггера 14, элемента И 15, элементов И-НЕ 16; счетчика .17 импульсов и дешифратора 18.Селектор 1 номера интервала вре 10 мени содержит первый счетчик 19 импульсов, элементы И-НЕ 20, второйсчетчик 21 импульсов, элементы 22и 23 задержки, переключатель 24,элемент И 25 и формирователь 26 им 15 пульс,ов,Устройство может выделять и измерять импульс (временной интервал)максимальной и минимальной длительности2 О Устройство в режиме выделения иизмерения импульса временного интер"вала) максимальной длительности работает следующим образом.В исходном состоянии счетчика 10,19 и 21 обнулены, а в счетчике 17 записаны все единицы, т.е. обратныйкод счетчика 10. Переключатели 5 и24 находятся в положении, обеспечивающем связь выхода элемента 13 апрет 4 с элементом И 7, элементомЗО 22 задержки и счетчиком 21. Из фронта приходацего импульса измеренияблок 2 управления Формирует сигналуправления работой устройства. Одновременно этим же Фронтом опрокидыЗЗ вается триггер 14. Изменение состояния последнего с одной стороны, исключает прохождение измеряемого импульса через элемент,"Запрет 4,а с другой, открывает элемент И 154 р и тем самым обеспечивает с этого момента прохождение импульсов с генератора б на счЕтчик 17 нреобразовате"ля 3 код-временной интервал.Первый импульс с генератора б пе 45 Реполняет счетчик 17 и единица переполнения, поступающая с выхода дешифратора 18 через элемент ИЛИ 9, возвращает триггер 14 в исходное состояние,закрывая по одному из выходов элементр И 15. При этом элемент запрет 4 возвращается в состояние, разрешающеепрохождение входного импульса на элемент И 7 и счетчик 21. С этого момента импульсы генератора б заполняютсчетчик 10 в течение времени сущест 55 вования входного сиги, а (измеряемого интервала) . В счетчике 10 происходит запоминание в коде измеряемого интервала.По спаду входного импульса (задбО нему фронту) блок 2 управления вырабатывает команду, по которой Формирователь 13 сигналов записи выдаетимпульс записи (переписи) кода изсчетчика 10 в счетчик 17 преобразо"65 вателя 3 код-временной интервал. Причем в счетчике 17 через элементы И-НЕ16 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 установ 5ление этим импульсом счетчика 17 всостояние нулей.Фронт очередного (в данном случаевторого) импульса производит ужв описанные выше изменения.в схеме устройства за исключением того, что теперьтриггер 14.будет возвращен в исходноесостояние после того, как счетчик 17подсчитает тоже число импульсов генератора 6, которое поступило на вход 15счетчика 10 в течение времени существования измеряемого интервала, Именно спустя это время на выходе дешифратора 18, а следовательно, и на входетриггера 14 появляется импульс переполнения и возвращения триггера 14в исходное состояние, если очередной(второй) измеряемый интервал оказывается равным первому измеренному временному интервалу, Если очередной(в данном случае второй) измеряемыйинтервал оказывается короче первого(предыдущего), то импульс, сформированный из его ффзаднегоф Фронта, свыхода формирователя 13 сигналов за- ЗОписи проходит через элемент ИЛИ 9 ипереопрокидывает триггер 14 в исходное состояние; Одновременно этот импульс устанавливает счетчик 17 в ис-ходное (нулевое) состояние, а послеэтого проходя через элемент 11 задержки, производит перепись обратного кода счетчика 10 в счетчик 17, т.е. всчетчике 17 вновь записывается в обратном коде счетчика 10 значениедлительности первого импульса,40Таким образом, триггер 14 интервала формирует на своем выходе. импульс,длительность которого равна длительности предыдущего измеряемого интервала (в данном случае первого), 45если его длительность оказалась равной или больше последующего (в данном случае второго), либо повторяетизмеряемый импульс, длительность которого меньше предыдущего, т,в. запомненного в счетчиках 10 и 17. Причем фронт (начало). этого сформированного на выходе триггера 14 интервала импульса совпадает с фронтом (началом) измеряемого в данный моментпоследующего (т.в. в данном случаевторого) импульса (временного интервала) .Если длительность второго измеряемого импульса больше первого, то навыходе элемент запрет 4 появляется 60их разность, которая измеряется ужеописанным способом. В результатеэтого в счетчике 10 будет число, рав ное величине длительности первогоимпульса, и та добавкаф (раз- б 5 ность), на которую превышает длительность второго импульса относительно длительности первого. Появление на выходе элемента Запрет 4 ф части измеряемого (второго) импульса, т.е. упомянутой добавкиф 1, на ве" личину которой оказался длиннее(боль ше) 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 фЗапретф 4 выдает на выход единицу 1 в том случае, когда на первом ев входе единица, а на втором фнуль.Появление импульса (фединицы) на выходе элемента Запретф 4 отражается на состоянии счетчика 21; он обнуляется, а затем в него заносит. ся 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 им" пульса из и поступивших на вход счетчика 19. При этом счетчик 21 зафиксирует порядковый номер максималь(ого по длительности импульса изп 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, микро- ЭВМ), если оно используется в составе измеритвльно-информационной системы, или нажатием кнопки Сбросф ,(не показана), если устройство используется 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 фСбросфф счетчика 10.В режиме выделения и измерения импульсов минимальной длительностиустройство 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 17. в 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 висходное состояние, т.е. обнуляет его выходные шины. После этого этим же импульсом, прошедшим через элемент задержки 11 переписывается всчетчик 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 этот момент в счетчике 10 содержитсячисло-код, значение которого соответствует длительности первого измеряемого импульса (измеряемого интервала)Появление затем команды-импульса, сформированного в формирователе 13 из заднего фронта очередного(в данном случае второго) измеряемого интервала, обеспечивает переписьсодержимого счетчика 10 в счетчик 17в обратном коде и установку счетчика 10 в исходное (нулевое) состояние.При этом состояние счетчика 21 неизменяется, так как выходной импульс с формирователя 13 не проходитчерез элемент И 25 в связи с тем,что в этот момент на выходе триггера14 будет нулевой потенциал, которыйобеспечивает запирание элемента И 25по второму входу.Если очередной измеряемый входной20 импульс (в данном случае третий) будет короче по длительности запомненного в счетчике 17, то в этом случаетриггер 14 устанавливается в исходное состояние не импульсом перепол 5 нения счетчика 17, снимаемого сдешифратора 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 иобеспечивает перепись содержимогосчетчика 19 в счетчик 21, в которомзафиксируется информация о том, что35 поступивший на вход устройства импульс (в данном случае третий) является минимальным по длительности.В дальнейшем процесс выделенияизмерения и запоминания из и статистически распределенных по длитель 4 О ности импульсов импульса минимальнойдлительности повторяется,Таким образом, в счетчике 17 залюбое число входных импульсов, опре-.деляемое емкостью счетчика 19, за 45 фиксируется минимальная длительностьизмеряемого импульса из и поступивших на вход устройства и зарегистрированных в счетчике 19. При этомсчетчик 21 зафиксирует порядковыйномер минимального по длительностиимпульса.Устройство работает в реальноммасштабе времени независимо от частоты следования и скважности входнойанализируемой последовательности импульсов и позволяет автоматически опРеделять длительность каждого импульса, длительность минимального импульса из и поступивших на его вход, длительность максимального импульса из60 п поступивших на его вход, порядковый номер экстремального импульса.Формула изобретения 1. Устройство для измерения вреу менных интервалов по авт. св. РР 5477231о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей, в него введены селекторномера интервала времени, переключатель, два последовательно соединенных элемента задержки и два элементаИЛИ, причем выход первого элемента ИЛИсоединен 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 черезпервый элемент задержки с первымивходами элементов И-НЕ преобразователя код-временной интервал, выходвторого элемента задержки через первую группу контактов переключателя соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соеди Онен с установочным входом селектораномера интервала времени, счетныйвход которого подключен к шине входного сигнала, выход подключен ко входу блока управления, а стробирующийвход подключен к выходу элементафЗапретф и к первому неподвижномуконтакту второй группы контактов переключателя, подвижный контакт которого соединен со вторым входом элемента И, а второй неподвижный контактсоединен с первым управляющим входом селектора номера интервала времени,второй управляющий вход которогоподключен к выходу формирователя сигналов записи преобразователя кодвременной интервал.2. Устройство по п. 1, о тл ич а ю щ е е с я тем,что селектор номера интервала времени содержит последовательно соединенные первыйсчетчик импульсов, элементы И-НЕ ивторой счетчик импульсов, переключатель, первый элемент задержки, последовательно соединенные второй элементзадержки и элемент И, формировательимпульсов, включенный между выходомпереполнения первого счетчика импульсов и шиной выхода селектора номераинтервала времени, входы элемента Иподключены к управляющим входам селектора номера интервала времени, выход элемента И соединен с первым неподвижным контактом переключателя,второй неподвижный контакт которогоподключен к стробирующему входу селектора номера интервала времени, аподвижный контакт подключен к установочному входу второго счетчика импульсов и ко входу первого элементазадержки, выход которого соединен совторыми входами элементов И+БЕ.Источники информации,принятые во впмание при экспертизе1, Авторскс:е свидетельство СССРВ 547723, кл. 6 04 Г 10/04, 197589 б 594 Составитель Г. Вязмитинедактор Н. Безродная ТехредМ.Надь Корректор М. Шароши краж 428ударственн изобретен Ж, Рауы Филиал ППП Патентф ул. Проектн Заказ 11696/36 Т Гос по делам 113035, Москва, Подписноего кометета СССРй и открытияокая наб., д. 4/5