Счетчик-таймер

2) Авторы иэобретения Виноградов и В. Е. Панки аявител 54) СЧЕТЧИКрасширение функй счетчика-тай 1Изобретение относится к импульсной технике и автоматическому управлению и может быть использовано для формирования управляемых задержек различного типа, аналого-цифрового преобразования (АЦП), двухшагового интегрирования и преобразования частота-код,Известно устройство управления аналого-цифровым преобразователем, которое может быть использовано как счеч- чик-накопитель, содержащее счетчик, блок пуска, триггер, вентили считывания, управляющие шины 1. Недостатком такого устройства является то, что его нельзя использовать для формирования управляемых задержек и преобразования частота-код. Помимо этого длительность первого шага интегрирования у него фиксирована что требует для отстройки от помех промышленной сети использовать, внешнюю схему АПЧ (автоподстройки частоты), что усложняет преобразователь в целом. Наиболее близким к предлагаемому по конструкции и функциональным данным является счетчик-таймер, содержащий счетчик, регистр, схему управления блок пуска и триггер2.Недостаток устройства заключается том, что оно не выполняет функции двух- шагового интегрирования, преобразования частота-код, формирования многократных задержек.Цель изобретенияциональных возможностемера. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее инвертор два формирователя, счетчик, регистр, триггер, блок пуска выход которого са единен с первым входом первого элемента И входом первого формирователя, и через инвертор с входом второго формирователя, выход которого через первый, а затем второй элементы ИЛИ соединен с первым входом триггера, выход первого формирователя соединен с первым входомМ И 3 35 4 О 45 Ф 50 Б 3 985 второго элемента И, второй вход которого соединен с первой шиной перестройки, а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход которого соединен с выходной шиной, а выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика выход переноса которого соединен с первым входом третьею элемента И, второй вход которого соеди нен с второй шиной перестройки, а выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, а интерфейсная шина соединена с установочными входами блока пуска, регистра и счетчика, третья шина пере стройки соединена с первым входом четвертого элемента И, дополнительно введ ны семь элементов И, три триггера, формирователь инвертор, блок задержки, два элемента ИЛИ и один элемент ИЛИНЕ, два блока элементов И и блок инверсии, первый вход которого соединен с выходом регистра, второй вход - с выходом четвертою элемента И, при этом первый вход третьего элемента И соединен с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого и седьмого дополнительных элементов И и первым входом первого дополнительною тр гера, первый выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, выход первого дополнительного элемента И соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ и с первым, входом пятого дополнительного элемен, та И, четвертая шина перестройки соединена с вторым входом третьего дополнительного элемента И и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с пятой шиной перестройки, вторым входом первого дополнительного элемента И и входом дополнительного инвертора, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного элемента ИЛИ и с вторым входом четвертого дополнительного элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом пятого дополнительного элемента И, выход которого соединен с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом блока пуска, вторым входом первого дополнительного триггера, выходом первого элемента ИЛИ, и первыми входами второго и третьего дополнительных триггеров, выход второго дополнительного элемента ИЛИ соединен 944 4 с шиной синхронизации, а третий еговыд с выходом третьего дополнительного элемента И, причем маркерная шиначерез дополнительный формирователь соединена с первым входом шестого дополнительного элемента И, второй входкоторого соединен с выходом блока пуска, второй вход четвертого элемента Иобъединен с третьими входами первого ичетвертого дополнительных элементов Ии вторым выходом первого дополнительного триггера, а выход шестого дополнительного элемента И соединен с вторымивходами второго и третьего дополнительных триггеров, выход второго дополнительного триггера соединен через первый дополнительный элемент ИЛИ с втсрым входом первого элемента И, третийг вход которого соединен с шиной второйчастоты, дополнительная выходная шинасоединена с первым выходом третьегодополнительного триггера, второй выходкоторого соединен с входом сброса,счетчика и непосредственно с первымвходом первого блока И, второй входкоторого соединен с выходом счетчика,а выход первого блока И соединен свходом регистра, выход блока инверсиисоединен с первым входом второго блокаИ, выход которого соединен с управляю-щим входом счетчика, второй вход второго блока И соединен с выходом второгодополнительного элемента И, второй входседьмого дополнительного элемента, Исоединен с первой шиной перестройки,а его выюд - с вторым входом первогоэлемента ИЛИ, третий вход которого соединен с шиной останова. На чертеже приведена функциональнаясхема предлагаемого счетчика-таймера,Схема содержит счетчик 1, регистр 2,интерфейсную шину З,.блок 4 пускаосновной триггер 5 с выходной шиной 6,шины 7-11 перестройки, шина 12 синхронизации, шина 13 второй частоты,шина 14 останова, маркерная шина 15дополнительная выходная шина 16, дополнительные счетные триггеры 17 и18, формирователи 18 и 20, инвертор21, дополнительный инвертор 22, элементы И 23-33, дополнительный триггер 34, блок 35 задержки, элементыИЛИ 36-40, первый и второй блоки И41 и 42, блок 43 инверсии, элементИЛИ-НЕ 44 и дополнительный формирователь 45,Принцип работы устройства - формирование очередности следуюших одна за5 9889 другой задержек, величины которых задаются программно или внешним устройством. от маркерной шины 15. Перестройка структуры устройства производится шинами 7-11 перестройки, которые соответственно включают режимы однократной задержки, циклической задержки, широтно-импульсной модуляции, многократной задержки, двухшагового интегрирования (либо преобразования частота-код). 30Устройство работает следующим образом.Режим однократной задержки задается включением шины 7, После программной записи кода задержки в счетчик 1 (в 1 з дополнительном коде) и включения первого формирователя 19 от блока 4 пуска включаются элементы И 24, ИЛИ 38, и шина 6 через триггер 5. Счетный триггер 17 обеспечивает коммутацию входов триггера 5 и участвует в формировании сигнала выходной шины 6 длительностью, равной периоду импульсов входной чаототы шины 13. От момента включения блока 4 пуска импульсы входной частоты, у поступающие на шину 13, передаюгся через элемент С 23 на счетчик 1, который вырабатывает импульс переполнения (переноса), выключающий через элементы И 30 и, ИЛИ 37 триггер 5. Одновременно через элемент И 33 выключается блок 4 пуска. Разрешение счета в этом режиме поступает от первого входа элемента ИЛИ 39 через инвертор 22, работакпцего от низкого уровня шины 11.Одновременно через элемент ИЛИ 4033 возбуждается шина 12, сигнал с которой идет на прерывание процессора, либо синхронизацию какой-либо другой управляю.щей логики. На элемент ИЛИ 40 сит нал при этом проходит от переполнения счетчика 1 через элементы И 27 и 31, при этом шины 10 и 11 выключены и элемент ИЛИ-НЕ 44 находится в,состоянии разрешения прохождения сигнала45 через элемент И 31.В режиме циклической задержки, задаваемой шиной 8, элемент ИЛИ 33 не срабатывает и блок 4 пуска и дополнительный триггер 34 не выключаются.Возможен программный останов через инвертор 21 и формирователь 20 от блока пуска.Цикличность формирования задержки обеспечивается запись 1 о установки в ре-, гистр 2 и переписью ее аппаратно концом" цикла через элемент И 28 и блок 42 вентилей, Блок 43 инверсии в этом режиме элементов И 26 не переключается 44 би передает содержимое регистра 2, насчетчик 1 без инверсии. Цикличностьзапуска триггера 5 обеспечивается элементом И 25 э пропускающим кажцыйвторой импульсы переполнения счетчика1 за счет совместной работы со счетнымтриггером 17,Этот режим обеспечивает делениевходной частоты на удвоенный заданныйкоэффициент и выдачу результата по шине 6 в виде импульсов со скважностью2. Сигнал такой формы для управленияреальными объектами является предпочтительным.Режим широтно-импульсной модуляциивыбирается шиной 9, которая, будучивключена совместно с шиной 8, обеспечивает модификацию режима циклическойзадержки, а именно, формирует паузу,не равную длительности импульса, а являющуюся инверсной к коду задержки.йиПериод импульсов при этом равен не 2,где и - разрядность счетчика, как былобы при паузе, сформированной на дононительном коду, а 2 -1, что, однако, невлияет на точность, так как линейностьсохраняется, а погрешность дискретно непревышает младшего разряда.Режим" многократной задержки обеспечивает формирование на шине 6 помимоинтервалов времени включения объектатакже и заданное время вклкяейия объекта,Режим многократной задержки выбирается совместным включением шины10 и режима циклической задержки, Шина 12 синхронизации в этом режиме возбуждается через элемент И 29 от каждсьго импульса переполнения счетчика. Поэтим импульсам процессор или другаяуправляющая логика записывает в регистр2 по шинам 3.новый код, соответствующий времени включения, либо выключенияшины 6.Режим, при котором активна шина, 11перестройки, применяется при таких измерениях интервалов времени, которые иопользуют какую-либо опорную базу времени+уакие измерения используются придвухшаговом методе преобразования напряжение-код, преобразовании интервалвремени-код, частота.-код, Стартовый истоповый импульсы поступают на маркерную шину 15. При использовании в преобразователе" напряжение-код таймер вьедает интервал времени первого шага .интегрирования на дополнительную шину16, в это время происходит заряд иэ- г7 9859 мерительного конденсатора (во внешней схеме) от измеряемого напряжения, время второго шага интегрирования снимается с шины 6, в течение этого времени происходит разряд. измерительного конденсатрра эталонным током. Концу разряда со+ ответствует срабатывание нуль органа во (внешней схеме), формирующего сигнал останова на шине К 4. Этот сигнал идет на шину К 2 и выключает триггер 5, В 1 О качестве базы времени первого шага интегрирования используется период чаототы силовой сети, помехи которой следует подавить. Для этого напряжение этой сети подается через соответствующий де литель на шину К 5.Первый шаг интегрирования завершается о приходом Ьторого, после включения блока 4, импульса на шину К 5, Этот иьтульс с выхода второго счетного триггера 18 переписывает через блок 4 К код первого шага интегрирования в регистр 2, после чего счетчик сбрасывается через блок задержки 35 и производится накопление импульсов второго шага интегриро вания до момента прихода на шину К 4 и элемента ИЛИ 36 сигнала останова. Деление кода счетчика на код регистра, производимое процессором, дает резуль-тат измерепия, не зависящий от девиации частоты и, следовательно, с максималь ным подавлением помех.Таймер может быть также использован для измерения напряжения по другому алгоритму. При малом уровне промышлен 35 ных помех период первого шага интегрирования задается автономно, т.е. про 1- раммно, а не по внешним маркерным импульсам. В этом варианте использованияЯо операция деления может быть исклкчена. Включение таймера в этот режим производится заданием режима циклической ,задержки и инверсным подключением шины 6 к шине К 5. Время первого шагаЯ 5 интегрирования снимается с шины 6, аивторого - с дополнительной выходнои шины К 6. По фронту выключения шины 6 (конец первого шага интегрирования) включается счетный триггер К 8 через элемент И 32 и формирователь 45 от50 шины К 5, выключение же его происходит по останову от шины К 4, В этот же момент происходит останова также возникает синхроимпульс на шине К 2. В регистре 2 должна быть записана ну 55 левая информация с тем, чтобыперепись регистра, в счетчик, производимая по окончанию первого шага интегрирования,44 8подтвердила нулевой код счетчика, соответствующий его переполнению.В режиме частота-код или при измерении заданного интервала времени устанавливается режим включения шины КК, нашину К 5 подается импульс пуска, на шинуК 4 подается импульс останова.Таймер может быть использован каксчетчик-накопитель, причем общее количество импульсов может превышать разрядную сетку счетчика, Для этого включается режим многократной задержки(шины К 0,8), а в регистр заносится нулевой код. Импульсы очередных переключений идут на шину. К 2 и могут программно накапливаться, а текущий код можно программно сосчитать со счетчика.Таким образом, таймер может бытьиспользован как выходной преобразователь, формирующий сигналы управленияреальным объектом и синхронизации, атакже как входной преобразователь, осуществляющий измерение задашых интервалов времени.Рассмотренные свойства таймерапозволяют использовать его в качествеоднократной, циклической и многократнойзадержек, широтно-импульсного модулятора, для преобразования интервалов времени в качестве счетчика-накопителя,Наличие двух вариантов измерениянапряжения позволяет использовать преобразователь для исследования уровняпромышленных помех,Формула изобретенияСчетчик-таймер, содержащий инвертор, два формирователя, счетчик, регистр, триггер, блок пуска, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, входом первого формирователя и через инвертор с входом второго формирователя, выход которого через последовательно соединенные первый, второй элементы ИЛИ соединен с первым входом триггера, выход первого формирователя соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первой шиной перестройки, а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход которого соединен с выходной шиной, а выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход переноса которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого сое985944 10й третьего дополнительных триггеров,выход второго дополнительного элементаИЛИ соединен с шиной синхронизации, атретий его вход соединен с выходом третьего дополнительного элемента И, причем маркерная шина через дополнительныйформирователь соединена с первым входом шестого дополнительного элементаИ, второй вход которого соединен с выходом блока пуска, второй вход четвертого элемента И соединен с третьимивходами первого и четвертого дополнительных элементов И и вторым выходомпервого дополнительного триггера, а выс 1 ход шестого дополнительного элемента Исоединен с вторыми входами второго итретьего дополнительных триггеров, выход второго дополнительного триггерасоединен через первый дополнительныйэлемент ИЛИ с вторым входом первогоэлемента И, третий вход которого соединен с шиной второй частоты, дополнительная выходная шина соединена с первым выходом третьего дополнительноготриггера, второй выход которого соединенчерез блок задержки со входо: сбросасчетчика и непосредственно с первымвходом первого блока И, второй входкоторого соединен с выходом счетчика,а выход первого блока И соединен свходом регистра, выход блока инверсиисоединен с первым входом второго блока И, выход которого соединен с управ. ляющим входом счетчика, второй входвторого блока И соединен с выходом35второго дополнительного элемента И,второй вход седьмого дополнительногоэлемента И соединен с первой шинойперестройки, а его выход связан с вторым входом первого элемента ИЛИ, треф.тий вход которого соединен с шиной останова,9динен с второй шиной перестройки, а выход - с вторым входом третьего эле мента ИЛИ, а интерфейсная шина соединена с установочными входами регистра счетчика и блока пуска, третья шина . перестройки соединена с первым входом четвертого элемента И, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей счетчика- таймера, в него дополнительно введены семь элементов И, три триггера, формирователь, ннвертор, блок задержки, два элемента ИЛИ, и один элемент ИЛИНЕ, два блока элементов И и блок инверсии, первый вход которого соединен выходом регистра, второй вход соединен выходом четвертого элемента И, при этом первый вход третьего элемента И соединен с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого и седьмого дополнительных элементов И и первым входом первого дополнительного тригг. ра, первый выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, выход первого дополнительного элемента И соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ и с первым входом пятого дополнительного элемента И, четвертая шина перестройки соединена с. вторым входом третьего дополнительного элемента И и первым входом элемента ИЛИ НЕ, второй вход которого соединен с пятой шиной перестройки, вторым входом первого дополнительного элемента И и входом дополнительного инвертора, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного элемента ИЛИ и с вторым входом четвертого дополнительного элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом пятого дополнительного элемента И, выход которого соединен с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом блока пуска, вторым входом первого дополнительного триггера, выходом первого элемента ИЛИ, и первыми входами второго Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ж 748399, кл. 6 06 Е 1/04, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР985944 Составитель В. МулярТехред С.Мигунова Корректор Бил 7/77 Тираж 959 ВНИИПИ. Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж, 10 Г нт", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лиал ППП едактор Н, Стащиш Подписное го комитета СССР открытий аушская набд. 4/