Устройство для определения интервала времени

ССЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУВЛИН 1191 (И 1 А 1 1)5 С 04 Р 10/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭОБРЮЕНИЯМ И ОТНРЫГ 1 ЕМОРИ ГННТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА(71) Украинский заочный политехнический институт им. И,З,Соколова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕРВАПА ВРЕМЕНИ ьство СССР О/04, 1988,К АВТОРСИОМУ(57) Изобретение может быть использовано в инФормационно-измерительныхсистемах, Целью изобретения являетсяповышение точности измерения периода(частоты) импульсов. Устройство дляопределения интервала времени содержит счетчики 2 и 7 импульсов, триггеры 5 и 9, элемент И 6, дешиФратор 8,информационную нину 11. Для достижения цели в устройство введены элементИ 1, Формирователь 3 импульсов, элемент ИЛИ 4 и блок 10 управления. Приведен пример выполнения блока 10 управления. 2 ил.Изобретение относится к импульсной .технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.11 ель изобретения - повьшение точности измерения периода (частоты) импульсов путем подсчета импульсов измеряемой частоты до момента окончания временного интервала, в который10 попадает установленное число импульсов.На фиг. 1 приведена Аункциональная .схема устройства для определения интервала времени на Фиг, 2 - Аунг15 кциональная схема блока управления,Устройство для определения интервала времени содержит (Аиг. 1) элемент И 1, счетчик 2 импульсов, к тактовому входу которого подключен выход элемента И 1, Аормирователь 3 импульсов, элемент ИЛИ 4, триггер 5,к входу сброса которого подключен выход элемента ИЛИ 4, элемент И 6, первый вход которого соединен с единичным выходом триггера 5, счетчик 7 импульсов, к суммирующему входу которого подключен выход элемента И 6, дешиАратор 8, триггер 9, нулевой выход которого соединен с информационным входом триггера. 5 и первым входом элемента И 1, блок 10 управления, к третьему входу которОго подключен первый выход счетчика 2 импульсов, вторые выходы которого соединены с пятыми входами блока 10 управ ления, второй выход которого подключенк первому входу элемента ИЛИ 4, к входу сброса счетчика 2 импульсов, к входу сброса триггера 9 и к выходу сброса счетчика 7 импульсов, выходы 40 которого соединены с первыми входами блока 10 управления и входами дешифратора 8, выход которого подключен к входу установки в единичное положение триггера 9, первый выход блока 45 10 управления соединен с вторым вхо" дом элемента И 1 и тактовым входом .триггера 5, нулевой выход которого подключен к четвертому входу блока 10 управления, последний из вторых вы ходов счетчика 2 импульсов соединен также с входом Аормирователя 3 импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока 10 управления и вторым входом элемента ИЛИ 4, информационную шину 11, которая подключена к второму входу элемента И 6.Блок 10 управления (Фиг, 2) содержит формирователь 12 импульсов,регистр 13, к инФормационным входам которого подключены первые входы блока 1 0 управления, регистр 14, н нАормационные входы которого соединены с пятыми входами блока 10 управления, элемент ИЛИ-НЕ 15, блок 16 деления, к первым и вторым входам которого подключены выходы регистра 13 и регистра 14 соответственно, элемент ИЛИ 17, генератор 18 импульсов эталонной частоты, триггер 19, к тактовому входу которого подкпючен второй выход блока 16, третий вход которого соединен с входами записи регистров 13 и 14 н с выходом Аормирователя 12 импульсов, триггер .20, тактовый вход которого соединен с входом Формирователя 12 импульсов и четвертым входом блока 10 управления, третий вход которого подключен к инАормационному входутриггера 20 и первому входу элемента ИЛИ-НЕ 15, выход которого соединен с четвертым входом блока 16, триггер 21, нулевой выход которого подключен к второму выходу блока 10 управления, первый выход которого соединен с выходом генератора 18 импульсов и тактовым входом триггера 21, к информационному входу которого подключен единичный выход триггера 19, вход сброса которого соединен с выходом элемента ИЛИ 17, нулевую шину 22, которая подключена к информационному входу триггера 19, шину 23 запуска, которая соединена с пятым входом блока 16, с входом установки в единичное положение триггера 19 и с входом сброса триггера 20, шину 24 сброса, которая подключена к первому входу элемента ИЛИ 17, второй вход которого соединен с вторым входом блока 10 управления, шины 25 результата, к которым подключены первые выходы блока 16, первую сигнальную шину 26, которая соединена с нулевым выходом триггера 19 и с вторым входом, элемента ИЛИ-НЕ 15, вторую сигнальную шину 27, которая соединена с третьим входом элемента ИЛИ 17 и с единичным выходом триггера 20.Счетчик 2 импульсов и триггер 5 по тактовым входам работают от перених Аронтов импульсов, поступающих на эти входы. Счетчик 7 импульсов может работать как от передних, так и от задних Аронтов импульсов, поступающих на суммирующий вход, Триггер 5 и счетчики 2 и 7 импульсов при нали 166171635 Чии сигнала на их входах сброса удерживаются в нулевом положении независимо от того, что на их других входахмогут действовать импульсы,Формирователь 3 импульсов выдает5короткий импульс при окончании сигнала на его входе, т.е. это формирователь импульсов заднего Фронта,Длительность импульса, выдаваемогоформирователем 3, должна быть достаточна для четкого срабатывания триггера 5 и блока 10 управления по второму входу.Дешифратор 8 настраивается на срабатывание при содержимом счетчика 7,равном шМ где И - емкость счетчика 7; ш - коэффициент, вводимый длятого, чтобы не произошло переполнениесчетчика 7 (т,е. 0т ( 1), 20Счетчик 7 импульсов выполнен двоичным, счетчик 2 импульсов - в видесчетчика позиционного кода,Первый выход счетчика 2 представляет собой объединение по схеме ИЛИ 25разрядов счетчика с первого по(КМИИ 1)ф где КмИИ - номер разрядасчетчика 2, определяющего минимальнуювеличину интервала времени измерения(на Фиг, 1 элемент ИЛИ не показан,так как К принято равным 2). Вторыми выходами счетчика 2 являютсяРазРЯДы с Кми по КмаксгДе Кмаксномер разряда счетчика 2, определяющего максимальную величину интервалавремени измерения.Иа информационную шину 11 подаютсяимпульсы исследуемой последовательности, Формирователь 12 импульсовблока 10 выдает по переднему фронту40сигнала, поступившего на его входсигнала, короткий импульс. Длительность импульса, выдаваемого Формирователем 12, должна быть достаточнойдля записи информации в регистры 13и 14 и для запуска блока 16 деления.В регистры 13 и 14 информация записывается по переднему Фронту импульса, поступившего на вход записи (Ук),Блок 16 деления предназначен дляопределения периода (частоты) импуль 50сов, поступивших на шину 11, путемделения длительности временного интервала на число импульсов исследу-.емой последовательности, поступившихв течение этого интервала, Блок 16выполнен таким образом, что при наличии нулевого сигнала на его четвертом входе он не работает, т.е. он, блокирован, при появлении после этого нд четвертом входе ециццчцого сигнала разрешается работа блока 16, но запуск блока 16 происходит только по переднему фроцту импултсд, поступившего на его третий вход (при наличии единичного сигнала нд его четвертом входе), После окончания определения периода (чдстоты) импульсов блок 16 выдает на свой второй выход импульс, свидетельствующий об окончании вычислений, а нд первые выходы - код результата вычислений (код периода Импульсов). Код нд первых выходах блока 16 це изменяется при изменении сигнала нд четвертом входе (т.е., при блокировке или при разрешении работы блока 16). При подаче импульса цд пятый вход блок 16 прекрдщдет работу и цд его первых выходах устацдвливдется нулевой код, т.е. пятый вход - это вход сброса блока 16, При изменении во время вычислений зцдчеция сигндлд цд четвертом входе блока 16 с единичного на нулевые блок 16 прекрдщдет вычисления и не выддет код цд свои первыевыходы.Триггер 19 и 20 цо тдктовому входу срабатывают по передцему Фронту импульсов, а триггер 21 - по заднему фронту импульсов, поступающих на этот вход указанных триггсро.Нулевая шицд 22 соединяется с нулевой шиной источника питдння и, таким образом, триггер 19 при поступлении на его тактовый вход импульса устанавливается в нулевое положение.На шину 23 запуска подается импульс при необходимости произвести измерение периода (чдстоты) импульсов, поступаюп 1 их на шину 11. Дпитель" ность импульса, подаваемого на.шину 23, должна быть достаточна для четкого срабатывания триггеров 19 и 20 и блока 16 по пятому входу.На шину 24 сброса подается импульс, устанавливающий блок 10 управления и все устройство в исходное состояние. На шины 25 выдает код периода (частоты) импульсов исследуемой последовательности, Нд шину 26 выдается сигнал разрешения считывания результата. Нд шину 27 выдается сигнал тогда, когда частота импульсов исследуемой последовательности выше верхнего порога.Шины 25-27 подключаются к устройствам-потребителям полученной инфор1661716 ходе триггера 9 появляется нулевойсигнал и, вследствие этого, закрывается элемент И 1, при этом имеетсясигнал на выходе счетчика 2, соответствующем номеру временного интервала, в котором заФиксировано установленное значение яИ количестваимпульсов исследуемой частоты. Первый, после установки триггера 9 в 10единичное положение, импульс эталонной частоты с первого выхода блока 10устанавливает триггер 5 в нулевое положениеНа четвертом входе блока 10управления появляется единичный сигнал, после появления сигнала на четвертом входе блок 10 управления определяет период (частоту) импульсовисследуемой последовательности и послеокончания определения выдает на свойвторой выход сигнал, устанавливающийустройство в исходное положение (приприведенном на Фиг2 примере выполнения блока 10 управления)В том случае, если частота импульсов исследуемой последовательности вы-,ше верхнего порога, триггер 9 устанавливается в единичное положениеи закрывает элемент И 1 при присутствии сигнала на первом выходе счетчи.ка 2 импульсов. Поэтому при установкетриггера 5 в нулевое положение и подаче единичного сигнала на четвертыйвход блока 10 управления в последнемтолько вырабатывается сигнал о том, 35 что частота выше верхнего порога,и выдается на второй выход сигнал, ) устанавливающий устройство в исходноеположение, Значение периода (частоты)импульсов исследуемой последователь ности не определяется, так как вэтом случае счетчик 7 импульсов могпереполниться и, следовательно, получиться неправильный результат. 45 50 55 мании, например к устройству индикации. В этом случае при наличии сигнала на шине 26 разрешается индикация кода периода (частоты) импульсовисследуемой последовательности с шин25 или сигнала с шины 27,Устройство для определения интервала времени работает следующим образом.В исходном состоянии на второмвыходе блока 10 управления имеетсяединичный сигнал, удерживающий внулевом положении счетчики 2 и 7 импульсов и триггеры 5 и 9, импульсыэталонной частоты с первого выходаблока 10 управления поступают натактовый вход триггера 5 и черезэлемент И 1 - на тактовый вход счетчика 2 импульсов (однако триггер 5и счетчик 2 импульсов остаются внулевом положении), на инФормационную шину 11 поступают импульсы исследуемой последовательности.Измерение периода импульсовисследуемой последовательности.начинается после появления на второмвыходе блока 10 управления нулевогосигнала (этот сигнал появляется приподаче импульса на шину 23 в блоке10 управления) и прихода первогопосле этого импульса эталонной частоты с первого выхода блока 10 управления (между появлением нулевогосигнала на втором выходе блока 10 управления и появлением импульса наего первом выходе нроходит время,равное паузе импульсов генератора 18Этот импульс переводит по своему переднему Фронту счетчик 2 импульсовв следующее положение, в данном случае единичный сигнал появляется напервом выходе счетчика 2 и на третьем входе блока 10 управления, крометого, также по переднему Фронту этогоже импульса устанавливается в единичное положение триггеу 5 и исчезает сигнал на четвертом входе блока10 управления. Единичный сигнал сединичного выхода триггера 5 открывает элемент И 6, и импульсы исследуемой последовательности начинают1поступать на суммирующий вход счетчика 7 импульсов, который подсчитывает их число. При достижении содержимым счетчика 7 установленного зна)чения йИр (например, 0,5 И) срабатывает дешифратор 8 и сигналом со своего выхода устанавливает в единичноеположение триггер 9. На нулевом выВ том случае, если до окончания сигнала на последнем выходе счетчика 2 импульсов содержимое счетчика 7 импульсов не достигает установленной величины, также не производится определение периода (частоты) импульсов исследуемой последовательности, а только в блоке 10 управления вырабатывается сигнал о том, что частота импульсов исследуемой последовательносни ниже нижнего порога (этим сигналом является наличие нулевого кода на шинах 25 и нулевого сигнала на шине 27 в блок 10 управления), и выдается на второй выход блока 10 управления9 16617сигнал, устанавливающий устройствов исходное положение,Блок 10 управления работает следующим образом. В исходном положении.на втором и третьем входах блока 10управления отсутствуют сигналы, начетвертом " имеется единичный сигнал,триггеры 19 и 21 находятся в нулевомположении, триггер 20 - в произвольном положении, в регистрах 13 и 14записаны произвольные коды - результаты предыдущего цикла измерений,на выходе элемента ИЛИ-НЕ 15 имеетсянулевой сигнал, удерживающий блок 16в заблокированном положении, на первых выходах блока 16 находится результат предыдущего цикла измерений,на первый выход блока 10 управлениявыдаются импульсы эталонной частоты, 20а на второй - единичный сигнал. Установка блока 10 управления в исходноеположение производится подачей импульса на шину 24.Запуск блока 10 управления в работу 25производится подачей на вину 23 импульса, длительность которого недолжна превышать период импульсовгенератора 18,При поступлении импульса на шину23 блок 16 устанавливается в нулевоеположение и на его первых выходахпоявляется нулевой код. Кроме того,триггер 20 устанавливается в нулевоеположение (если он находился в единичном положении), а триггер 19 в единич ное положение, при этом исчезает единичный сигнал на его нулевом выходеи, вследствие этого, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 15 появляется единичныйсигнал, разрешающий работу блока 16.Кроме того, появляется единичныйсигнал на единичном выходе триггера19 и по заднему фронту первого, после этого,.импульса генератора 18триггер 21 устанавливается в единичное положение, на втором выходе блока 10 управления появляется нулевойсигнал и разрешается работа устройства.Первый импульс генератора 18, по 50сле появления нулевого сигнала навтором выходе блока 10 управления,включает устройство в работу, чтоприводит к исчезновению единичногосигнала на четвертом входе и к появлению единичного сигнала на третьемвходе блока 10 управления, вследствие чего появляется нулевой сигнална выходе элемента ИЛИ-НГ 15 и блок 6 1016 снова блокируется. Далее, если до исчезновения единич ног о сиг нала на третьем входе блока 10 управления появляется единичный сигнал на четвертом выходе блока 10 управления, то триггер 20 устанавливается в единичное положение по его переднему фронту. Сигнал с единичного выхода триггера 20 поступает на вину 27, свидетельствуя о том, что измеряемая частота выше верхнего порога, и на вход сброса триггера 19 через элемент ИЛИ 17. Триггер 19 устанавливается в нулевое положениеЕдиничный сигнал с нулевого выхода триггера 19 через элемент ИЛИ-НЕ 15 блокирует дополнительно работу блока 16. По заднему фронту первого, после установки триггера:19 в нулевое положение, импульса генератора 18 триггер 21 устанавливается в нулевое положение и на втором выходе блока 10 управления появляется единичный сигнал. Блок 10 управления возвращается в исходное положение.В момент появления единичного сигналана четвертом входе блока 10 формирователь 12 выдает импульс, по переднему фронту которого в регистры ,13 и 14 записываются коды, находящиеся на первых и пятых входах соответственно блока 10, По заднему фронту импульса с выхода формирователя 12 блок 16 не допускается, так как на его четвертом выходе имеется блокирующий сигнал, те. в этом случае импульс с выхода формирователя 12 не влияет на работу блока 10 управления. В том случае, если до исчезновения единичного сигнала на третьем входе блока 10 не появляется сигнал на четвертом входе блока 10, то при исчезновении сигнала на третьем входе блока 10 на выходе элемента ИЛИГ 15 появляется единичный сигнал и разрешается работа блока 16,При появлении сигнала на четвертом входе блока 10 формирователь 12 выдает импульс, по переднему входу которого в регистры 13 и 14 записываются коды, находящиеся на первых (код числа импульсов измеряемой частоты) и на пятых (код номера интервала) входах соответственно блока 10 управления. По заднему фронту импульса с выхода формирователя 12 запускается. блок 16, определяющий11период (частоту) импульсов измеряемой частоты. При окончании определения периода (частоты) блок 16 выдает код этого периода (частоты)на шины 25 и сигнал об окончаниивычислений на свой второй выход. Попереднему фронту сигнала с второговыхода блока 16 устанавливается внулевое положение триггер 19, приэтом на его нулевом выходе появляется единичный сигнал, блокирующийработу блока 16 (код на первых выхо)дах блока 16 и .шинах 25 сохраняется)поступающий на шину 26, чем разреЬается использование кода, находяще 1 ося на шинах 25 (например, разрешатся индикация периода измеряемойчастоты). По заднему фронту первого,осле установки триггера 19 в нулеое положение, импульса генератора 18риггер 21 устанавливается в нулевоеоложение и на втором выходе блока10 появляется единичный сигнал. Блок0 управления возвращается в исходное положениеЕсли до появления сигнала на четвертом входе блока 10 управления наЕго второй вход поступает импульс,то триггер 19 устанавливается в ну 1 евое положение, единичный сигнал сОго нулевого выхода блокирует черезлемент ИЛИ-НЕ 15 блок 16 и, поступаяа шину 26, сигнализирует об окончаии цикла измерений, На шинах 25 вэтом случае находится нулевой код,свидетельствующий о том, что частотаИзмеряемых импульсов ниже нижнегопорога. По заднему фронту первого,После установи триггера 19 в нулевоеположение, импульса генератора 18 тригер 21 устанавливается в нулевое положение и на втором выходе блока 10управления появляется единичный сигнал. Блок 10 управления возвращаетсяв исходное положение,Блок 10 управления может быть выполнен на базе микропроцессорного.комплекта в виде микроЭВМ, котораяпо программе на основании сигналов,поступающих на второй, третий и четвертый входы блока 10, обрабатываеткоды, поступающие на первые и пятыевходы, обрабатывает сигнал, выдаваемый на второй выход, и эталоннуючастоту, выдаваемую на первый выходблока 10.Таким образом, устройство позволяет определять интервал времени, соот-ветствующий оптимальному заполнению Формула из оГретения 20 Устройство дпя определения интервала времени, содержащее первый счетчик импульсов, первый триггер, первый элемент И, второй счетчик импульсов, к суммирующему входу которо го подключен выход первого элементаИ, дешиФратор, входы которого соединены с выходами второго счетчика импульсов, второй триггер, нулевой выход которого подключен к информационному входу первого триггера, выходдешифратора соединен с входом установки в единичное положение второготриггера, информационную шину, которая подключена к второму входу первого элемента И, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьпдения,точности измерения периода импульсов,в него введены второй элемент И, Формирователь импульсов, элемент ИЛИ и40блок управления, информационный вход г- первого триггера соединен с первымвходом второго элемента И, первый выход блока управления подключен к второму входу второго элемента И и тактовому входу первого триггера выходУвторого элемента И подключен к тактовому входу первого счетчика импульсов, первый выход которого подключенк третьему входу блока управления,50четвертый вход которого соединен снулевым выходом первого триггера,единичный выход которого подключенк первому входу первого элемента И,вторые выходы первого счетчика импульсов подключены к пятым входам бло 55 ка управления, второй выход которогосоединен с первым входом элементаИЛИ, входом сброса первого счетчикаимпульсов, входом сброса второготриггера и входом сброса второго 1661716 12счетчика 7 без его переполнения,и по номеру временного интервала икоду в ечетчике 7 определять период(частоту) импульсов исследуемой последовательности, повьшает точностьопределения периода (частоты) импульсов исследуемой последовательностиза счет определения точного числаимпульсов, попадающих в интервал времени измерения. Кроме того, устройство позволяет сигнализировать означениях частоты импульсов, превышающих верхний или не достигающихнижнего пороговых значений, чем также повьпдается точность, так как невыдаются недостоверные результаты.1661716 13 Составитель В. Чижоведактор Н. Тупица Техред Л,Сердюкова Корректо екмар Подписно ЗакаВНИИПИ по изо -35, Р СССР и открытиям иаб., д. 4/5 етени шская кий комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10 издат оизводст счетчика импульсов, выходы которого подключены к первым входам блока управления, второй вход которого соединен с выходом Аормирователя импуль 5 сов и вторым входом элемента ИЛИ, вы 122 ТиражГосударственного комитет113035, Москва,ход которого подключен к входу сбросапервого триггера, вход Формирователяимпульсов соединен с последним извторых выходов первого счетчика импульсов.