Цифровой генератор периодических функций

(54) ЦИФРО СКИХ ФУНКЦ (57) Изобр автоматики и предназн системах и 11 38диотехническийлмыковаВ.С. СекачевА. Тельнов ния для им как для ци щих с пара для цифров типа, рабо ельство СССР 1/02, 1975, ьство СССР1/02, 1984. изобретени ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21 ) 4185272/24-24 (22) 2001,87 (46) 15.10.88, Бюл. (71) Таганрогский р институт им. В.Д. К (72) И,М. Криворучк К.А. Светличный и И (53) 681.325(088,8) (56) Авторское свид У 485440, кл. О 06Авторское свидет 11 1193652, кл. 0 06 ОЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРИОДИЧЕ- ИЙ етение относится к области и вычислительной техники ачено для использования в олунатурного моделироваитации входных сигналов фровых устройств, работаюллельными кодами, так и и систем интегрирующего тающих с приращениями. Цель я заключается в расширении1430946 функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выдачи значенийгенерируемой функции в виде приращений. Генератор содержит задающийгенератор 1, первый элемент И 2, третий элемент ИЛИ 3, пятый элемент Ипервый счетчик 5, первую 6 и вторую7 схемы сравнения, первый 8 и второй9 регистры, второй 10 и третий 11элементы И, первый ВЯ-триггер 12,Т-триггер 13, третий ВЯ-триггер 14,первый элемент ИЛИ 15, второй счетчик 16, четвертый ВЯ-триггер 17, элемент 18 задержки, шестой элементИ 19, первый 20 и второй 21 Р-триггеры, седьмой 22 и восьмой 23 элементы И, четвертый 24 и пятый 25 элементы ИЛИ, третью 26 и четвертую 27схемы сравнения, третий 28 и четвертый 29 регистры, группу элементов Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах имитационного и полунатурного моделирования преимуществен но для имитации входных сигналов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрового генератора периодических функций за счет обеспечения значений генерируемой функции в виде приращенийНа чертеже изображена Функциональная схема цифрового генератора периодических функций.15Цифровой генератор периодических Функций содержит задающий генератор 1, первый элемент И 2, третий элемент ИЛИ 3, пятый элемент И 4, первый счетчик 5, первую схему 6 сравнения, вторую схему 7 сравнения, первый регистр 8, второй регистр 9, второй элемент И 10, третий элемент И 11, первый ВБ-триггер 12, Т-триггер 13, третий ВБ-триггер 14, второй элемент ИЛИ 15, второй счетчик 16, четвертый ВЯ-триггер 17, элемент 18 задержки, шестой элемент И 19,И 30, дешифратор 31, третий счетчик32, четвертый элемент И 33, второйэлемент ИЛИ 34, второй ВЯ-триггер 35.Поставленная цель достигается за счетвведения пятого 4, шестого 9, седьмого 22 и восьмого 23 элементов И,третьего 3, четвертого 24 и пятого25 элементов ИЛИ, второго 35, третьего 14 и четвертого 17 ВБ-триггеров,первого 20, второго 21 Р-триггеров.В результате обеспечивается возможность работы непосредственно с цифровыми системами интегрирующего типа, использующими приращения, с целью более полного использования ихбыстродействия и тем самым повышения производительности и эффективности использования систем имитационного и полунатурного моделирования,работающих с приращениями. 1 ил. первый В-триггер 20, второй Э-триггер 21, седьмой элемент И 22, восьмой элемент И 23, четвертый элементИЛИ 24, пятый элемент ИЛИ 25, третьюсхему 26 сравнения, четвертую схе.му 27 сравнения, третий регистр 28,четвертый регистр 29, группу элементов И 30, дешифратор 31, третий счетчик 32, четвертый элемент И 33, второй элемент ИЛИ 34, второй ВЯ-триггер 35, вход 36 сигнала выбора режима работы генератора, вход 37 выбора функции генератора, группу информационных входов 38 цифрового генератора, вход 39 сигнала сопровожденияданных цифрового генератора, воц 40сброса цифрового генератора, вход 41пуска цифрового генератора, вход 42сигнала конца итерации, вход 43 сигнала начала итерации, группу параллельных информационных выходов 44цифрового генератора, информационныйвыход 45 для положительных приращений и информационный выход 46 для отрицательных приращений,Цифровой генератор периодическихфункций вырабатывает периодическифункции, описываемые выражениементы, являющиеся производными функциина участках возрастания 15и убывания соответственно и определяющих крутизну генерируемой функции;Л - начальное значение геонерируемой функции; 20- максимальное значениегенерируемой функции;- минимальное значениегенерируемой функции;сТ - период изменения гецерируемой функции.Цифровой генератор периодических функций работает следующим образом.Перед началом работы цифровой генератор периодических фуНкций устанавливают в исходное состояние. При этом на вход 40 сброса цифрового генератора периодических Функций приходит сигнал, который устанавливает в нулевое состояние ВБ-триггеры 12 и 35,З 5 Т-триггер 13, второй счетчик 16, регистры 8, 9, 28 и 29, третий счетчик 32, кроме того, сигнал с входа 40 через атретий вход элемента ИЛИ 15 и элемент 18 задержки поступает на вход 40 установки в нулевое состояние счет - чика 5 и устанавливает его в нулевое состояние, а через вторые входы элементов ИЛИ 24 и 25 устанавливаются в нулевое состояние ВБ-триггеры 14 и 17, В исходном состоянии устанавливается параллельный режим работы от задающего генератора 1, так. как с нулевого выхода ВЯ-триггера 35 на второй вход элемента И 2 будет посту пать разрешающий потенциал.Затем производят ввод начальных данных. При этом на входе 3 выбора функций генератора устанавливается потенциал, который открывает элемент И 33 и элементы И 30 группы и разрешает прохождение параллельных кодов начальных значений параметров, определяющих вид задаваемой функции,+лн+ 2К с входов 38 гецердторд через элементы И 30 группы ца входы цдрдллельцой здписи счетчикд 16 и регистров 8,9, 28 и 29.Одновременно цд вход 39 сиг 21 длЬв.сопровождения дднцых поступают импульсы сопровождения пдрдллельцыхкодов пдрдсчетрв, которые, проходячерез элемент 11 33 цд счетцьп 1 входсчетчик д 32, будут кдждьп 1 рдз увели -чивдть его значение нд единицу.Коп 001 цд выходдх счетчика 32вызь 1 вдет появление нд первом выходедепифрдторд 3 Нмпул 2 сд здписи данных в счет 221 к 16, которьп 1 рдзрешаетздпись в этот счетчик кода начального значения Л, заддвдемоц функции,определяющего начальную фдзу функции и поступающего нд информационные входы этого счетчикд с входа 38генератора через элементы И 30 группы,Код 010 на выходах счетчика 32вызывает появление на втором выходе дешифрдторд 31 импульса записиданных в регистр 8, которые разрешает запись в этот регистр кода обратного значения коэффициента К,задаваемой функции, поступающегона информационные входы регистра 8с входов 38 генератора через элементы И 30 группы,Код 011 на выходах счетчика 32 вызывает появление на третьем выходедешифратора 31 импульса записи данных в регистр 9, который разрешаетздпись в этот регистр кода обратного значения коэффициента Ка задаваемой функции, поступающего наинформационные входы регистра 9 свходов 38 генератора через элементы И 30 группы.Код 100 на выходах счетчика 32вызывает появление на четвертомвыходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 28, которыйразрешает запись в этот регистркода максимального значения ,за 1430946даваемой функции, поступающего наинформационные входы регистра 28 с входов 36 генератора через элементы И 30 группы.Код 101 на выходах счетчика 32 вы -5зывает появление на пятом выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 29, который разрешаетзапись в этот регистр кода минимального значения задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 29 с входов 36 генератора через элементы И 30 группы.После этого потенциал с входа 37 16 сигнала выбора функции генератора снимается. На этом ввод начальных данных заканчивается.Параллельный режим работы осуществляется следующим образом. На вход 41 сигнала пуска цифрового генератора поступает импульс, который переводит в единичное состояние ВБ- триггер 12 и Т-триггер 13, Появление положительного потенциала на еди ничном выходе ВЯ-триггера 12 разрешает прохождение тактирующих импульсов с выхода задающего генератора 1 через элемент И 2 и элемент ИЛИ 3 на счетный вход первого счетчика 5, и, 30 кроме того, разрешает работу элементов И 10 и 1, Положительный потенциал на единичном выходе Т-триггера13 открывает элемент И 10, разрешая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16, а нулевой сигнал на нулевом выходе Т-триггера 13, подключенного к входуэлемента И 11, запрещает прохождение через этот элемент сигналов со второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16. Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего генератора 1, Когда код на единичных выходах первого счетчика 5 станет равным коду значения обратной величины коэффициента К генерируемой функции, который хранится в первом регистре 8, на выходе первой схемы 6 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент И 10, поступит на суммирующий вход второго счетчика 16. Вследствие этого значение генерируемой функции получит положительное приращение. Кроме того, сигнал с выхода элемента И 10 будет поступатькаждый раз при достижении равенства кодов через элемент ИЛИ 15 и черезэлемент 18 задержки на вход установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасывать его в нулевое состояние, подготавливая кследующему циклу счета. Элемент 18задержки осуществляет задержку сигнала на 1/27, где- длительностьимпульсов задающего генератора 1.Процесс повторяется до тех пор,пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике16, не станет равным коду максимального значения функции, который хранится в третьем регистре 28. Тогдана выходе третьей схемы 26 сравнения появится сигнал, который, пройдя элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переводитего в нулевое состояние.Вследствие изменения состояниявыходов Т-триггера 13 закроется элемент И 10 и откроется элемент И 1,тем самым запрещая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сиг-налов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16,Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего генератора 1 до тех пор, покана единичных выходах первого счетчика 5 не появится код, равный коду значения обратной величины коэффициентаК 1 генерируемой функции, который хранится во втором регистре 9. При равенстве кодов на выходе второй схемы7 сравнения появляется сигнал, который, пройдя через элемент И 11, поступает на вычитающий вход второгосчетчика 16. Вследствие этого значение генерируемой функции получит отрицательное приращение. Кроме того,сигнал с выхода элемент И 11 будетпоступать каждый раз при равенствекодов через элемент ИЛИ 15 и элемент18 задержки на вход установки в нулевое состояние первого счетчика 5и будет устанавливать его в нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета,Процесс повторяется дс тех пор,пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике16, не станет равным коду минималь-.ного значения функции, который хра 143094625 нится в четвертом регистре 29. Тогда на выходе четвертой схемы 27 срдвнения появится сигндл, который, пройдя через элемент И 311 34, поступит5 на счетный вход Т-триггерд 13 и переведет его в единичное состояние, в результате чего закроется элемент И 11 и вновь откроется элемент И О, запрещая тем самым прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитдющий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и повторится вышеописанный процесс возрастания функции до ее максимального значения.Таким образом, процесс будет перйодически повторяться, а на информационные выходы 44 цифрового генератора, которые подключены к единичным выходам второго счетчика 16, будут выдаваться параллельным код,.м значения генерируемой функции.При работе с приращениями после установки цифрового генератора периодических функций в исходное состояЪ ние и ввода начальных данных на вход 36 цифрового генератора подается им- ЗО пульс, который переводит ВБ-триггер 35 в единичное состояние, При этом с нулевого выхода ВБ-триггера,35 на вход элемента И 2 будет поступать нулевой потенциал, запрещая прохождение тактирующих импульсов с задающего генератора 1. Высокий потенцил с единичного выхода ВБ-триггера 35 поступает на вторые входы элементов И 4 и 19, разрешая прохождение че О рез элемент И 4 импульсов конца итерации, поступающих на вход 42 цифрового генератора, а через элемент И 19 - импульсов начала итерации, поступающих на вход 43 цифрового генератора.Работа в этом режиме происходит следующим образом, На вход 41 сигнала пуска цифрового генератора поступает импульс, который переводит в единичное состояние ВБ-триггер 12 и Т-триггер 13. С единичного выхода ВБ-триггера 12 на третьи входы элементов И 4 и 19 и вторые входы элементов И 10 и 11 поступает разрешая ющий потенциал. Импульсы конца итерации с входа 42 цифрового генератора через элемент И 4 и элемент ИЛИ 3 поступают на счетный вход первого счетчика 5. Положительнъй потенциална единичном выходе Т-триггера 13открывает элемент И 10, разрешаяпрохождение сигналов с выхода первой схемы 6 срдвнения нд суммирующий вход второго счетчика 16, анулевой сигнал нд нупевом выходеТ-триггера 13, псдключенпого к входу элемента И 1, запрещает прохождение через этот "лемент сигналов совторой схемы 7 сравнения нд вычитдющий вход второго счетчика 16. Первыйсоветчик 5 осуществляет подсчет импульсов конца итерации, поступающих с вычислительного устройства.Когда код на единичных выходах первого счетчика 5 станет равным кодузначения обратной величины коэффициента К, генерируемой функции,который хранится в первом регистре 8,нд выходе первой схемы 6 сравне;ияпоявится сигнал, который, пройдя через элемент И 1 О, поступит на суммирующий вход второго счетчика 16 инд вход установки в единичное состояние ББ-триггерд 14, который устанавливается в единичное состояние, Вследствие этого значение генерируемойфункции получит положительное приращение. Кроме того, сигндл с выхода элемента И 10 будет поступатькаждый раз при достижении равенствакодов через элемент ИЛИ 5 и черезэлемент 18 задержки нд вход. установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасывать его в нулевое состояние, подготавливая кследующему циклу счета,Единичный потенциал с выхода ВБтриггера 14 поступает нд П-вход первого Р-триггера 20. Импульс началаитерации, поступающий с входа 43 цифровог генератора через элемент И 19на счетный вход Э-триггера 20, устанавливает последний в единичное состояние. Высокий потенциал с единичнонаго выхода Р-триггера 20 поступаетна первый вход элемента И 22, разрешая тем самым прохождение следующего импульса конца итерации черезэлемент И 22 и элемент ИЛИ 24 на вход установки в нулевое состояниеВБ-триггера 14. ВБ-триггер 14 возвращается в нулевое состояние. Такимобразом, на выходе 45 цифровага генератора, который соединен с единичным выходом ВБ-,триггера 14, будет существовать единичный потенциал поло 1430946 1015 20 25 жительного приращения в течение времени, равном длительности одной итерации.Процесс повторяется до тех лор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике 16, не станет равным коду максимального значения функции, который хранится в третьем регистре 28. Тогда на выходе тртьей схемы 26 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переведет его в нулевое состояние.Вследствие изменения с.остояния Т-триггера 13 закроется элемент И 1 О и откроется элемент И 11, тем самым запрещая прохождение сигналов с выхоца первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16.Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов конца итерации до тех пор, пока на его единичных ныходах не появится код, равный коду значения обратной величины коэффициента К 30 генерируемой функции, который хранится во втором регистре 9, При равенстве кодов на выходе второй схемы 7 сравнения появится сигнал. который, пройдя через элемент И 11, посту- гает на вычитающий вход второго счетчика 16 и на единичный вход Ю-триггера 17, который устанавливается в единичное состояние. Вследствие этого значение генерируемой функции по пучит отрицательное приращение.Кроме того, сигнал с выхода элемента И 11 будет поступать каждый раз при равенстве кодов через элемент ИЛИ 15 и элемент 18 задержки на вход уста нонки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасывать его н нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета.Единичный потенциал с выхода ВБ О триггера 17 поступает на Э-вход второго Р-триггера 21, Импульс начала итерации, поступающий с входа 43 цифрового генератора через элемент И 19 на счетный вход Э-триггера 21 устанавливает последний в единичное состояние, разрешая прохождение следующего импульса конца итерации через элемент И 23. Импульс конца итерации, поступающий с выхода элементаИ 4, пройдя через элемент И 23 иэлемент ИЛИ 25, возвращает ББ-триггер 17 в нулевое состояние. Таким образом, на выходе 46 цифрового генератора, который соединен с единичным выходом РБ-триггера 17, будетсуществовать единичный потенциал отрицательного приращения в течение времени, равном длительности одной итерации,Процесс повторяется до тех пор,пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике16, не станет равным коду минимального значения функции, который хранится в четвертом регистре 29. Тогдана выходе четвертой схемы 27 сравнения появится сигнал, который, пройдячерез элемент ИЛИ 34, поступит насчетный вход Т-триггера 13 и переведет его в единичное состояние, в результате чего закроется элемент И 11и вновь откроется элемент И 10, запрещая тем самым прохождение сигналов свыхода второй схемы 7 сравнения навычитающий вход второго счетчика 6и разрешая прохождения сигналов с ныхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 иповторится вьшеописанный процесс возрастания функции до ее максимальногозначения.Вышописанные процессы возрастанияи убывания функции будут периодическиповторяться, а на информационные выходы 45 и 46 цифрового генератора периодических функций будут поочередновыдаваться соответственно положительные и отрицательные приращения генерируемой функции. Формула изобретения Цифровой генератор периодических функций, содержащий задающий генератор, три счетчика, четыре схемы сравнения, четыре регистра, дешифратор, четыре эле.,ента И, группу элементов И, два элемента ИЛИ, ВБ-триггер, Т- триггер и элемент задержки, причем вы: од первого счетчика подключен к первым входам первой и второй схем сравнений, вторые входы которых подключены к выходам первого и второго регистров соответственно, выход задающего генератора подключен к первому входу первого элемента И, выход первой схемы сравнения подключен к перТираж 704 Подписное Произв,-полигр, пр-тиз, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вому входу второго элемента И, выход второй схемсравнения подключен к первому входу третьего элемента И, вторые входы первого, второго и треть 5 его элементов И подключены к прямому выходу первого ВБ-триггера, третий вход второго элемента И подключен к прямому выходу Т-триггера, инверсный выход которого подключен,к третьему входу третьего элемента И, выход второго элемента И подключен к суммирующему входу второго счетчика и первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого и вычитающий вход второго счетчика подключены к выходу третьего элемента И, выходы элементов И группы подключены к информационным входам первого, второго, третьего и четвертого регистров и 20 второго счетчика, выход которого подключен к первым входам третьей и . четвертой схем сравнения и является информационным выходом генератора, вторые входы третьей и четвертой 25 схем сравнения подключены к выходам третьего и четвертого регистров соответственно, выходы третьей и четвертой схем сравнения подключены к первому и второму входам вто рого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу Т-триггера, входы разрешений записи второго счетчика, первого, второго, третьего и четвертого регистров подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому выходам дешифратора, вход которого подключен к выходу третьего счетчика, суммирующий вход которого 40 подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого и первые входы элементов И группы подключены к входу выбора функции генео ратора, вторые входы элементов И 45 группы подключены поразрядно к информационному входу генератора, вход сопровождений данных которого подключен к второму входу четвертого элемента И, входы сброса ВЯ-тригге,ра, Т-триггера, второго и третьего /счетчиков, первого, второго, третьего и четвертого регистров и третий вход первого элемента ИЛИ подключены к входу сброса генератора,вход пуска которого подключен кустановочным входам первого ВЛ-триггера и Т-триггера, вход сброса первого счетчика через элемент задержки подключен к выходу первого элемента ИЛИ, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что. с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения выдачи значений генерируемой функции в виде приращений, внего дополнительно введены четыреэлемента И, три элемента ИЛИ, триВЫтриггера, два В-триггера, причемвыход первого элемента И подключенк первому входу третьего элементаИЛИ, выход которого подключен ксчетному входу первого счетчика,первые входы пятого и шестого элементов И подключены соответственно к входам конца и начала итерациигенератора, третий вход первого элемента И подключен к инверсному выходу второго ВБ-триггера, прямой выход которого подключен к вторымвходам пятого и шестого элементов И,третьи входы которых подключены кпрямому выходу первого ВЯ-триггера,выход пятого элемента И подключен квторому входу третьего элемента ИЛИи к первым входам седьмого и восьмого элементов И, выход шестого элемента И подключен к входам синхронизации первого и второго Д-триггеров, выходы которых подключены квторым входам сед.мого и восьмогоэлементов И, выходы которых подключены к первым входам четвертого ипятого элементов ИЛИ, вторые входыкоторых подключены к входу сбросагенератора, выходы четвертого и пятого элементов ИЛИ подключены к входам сброса третьего и четвертогоЮ-три, еров, входы установки которых подключены к выходам второго итретьего элементов И, прямые выходытретьего и четвертого Ю-триггеровподключены к входам данных первогои второго Э-триггеров и к выходамположительных и отрицательных приращений функции генератора, входсброса которого подключен к входусброса второго В 5-триггера, входустановки которого подключен к входувыбора режима работы генератора,