Устройство для воспроизведения функций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3236 А 1)5 0 06 6 7/2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ КО АВ институтв и Т.Г.Тро ОИЗВЕД втоматике ижет быть ис,Ы 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СМ 1644177, кл. 6 06 6 7/26, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПНИЯ ФУНКЦИЙ(57) Изобретение относится к авычислительной технике и мо польэовано в системах автоматики и телемеханики, при аналоговой и цифровой обработке сигналов. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет организации воспроизведения значений функции в отдельных, произвольных, заранее заданных точках. Устройство содержит блок 1 задания параметров функций, первый и второй регистры 2, 3 ординат, первый выход 4 блока 1 задания параметров, второй выход 5 блока 1, первый элемент 6 задержки, преобразователь 7 прямого кода в дополнительный, первый сумматор 8, цифровой блок 9 умножения, тактовый вход 10 блока 1, регистр 11 длительности участка1732360 аппроксимации, третий выход 12 блока 1, аналоговый и цифровой выходы 13 и 14 устройства, второй сумматор 15, цифроаналоговый преобразователь 16, управляемый генератор 17 импульсов, реверсивный счетчик 18, первый буферный регистр 19 блок 20 памяти значения аргумента, второй буферный регистр 21, второй элемент 22 задержИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в системах автоматики и телемеханики, при аналоговой и цифровой обработке сигналов и является усовершенствованием устройства по авт, св, М 1644177.Известно устройство для воспроизведения функций, содержащее первый и второй сумматоры, блок задания параметров функ-. ций, первый и второй буферные регистры, элемент ИЛИ, первый, второй и третий выходы блока задания параметров функций подключены к информационным входам соответственно первого и второго регистров ординат и регистра длительности участка аппроксимации, выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика, цифровой выход которого соединен с адресным входом блока памяти значений аргумента, аналоговый выход устройства подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, информационные входы цифрового блока умножения подключены соответственно к выходам блока памяти значений аргумента и первого сумматора, а выход соединен с информационным входом первого буферного регистра, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго буферного регистра, а выход второго сумматора является цифровым выходом устройства и подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход первого регистра ординат соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя прямого кода в дополнительный, вход которого соединен с выходом второго регистра ординат и с информационным входом второго буферного регистра, вход записи которого объединен с входом записи первого буферного регистра и подключен к выходу второго элемента задержки, вход которого соединен с входом запуска цифрового блока умножения и с выходом первого элемента задержки, вход которого подключен к выходу ки, третий элемент 23 задержки, элемент ИЛИ 24, суммирующий счетчик 25, блок 26 памяти, четвертый элемент 27 задержки, регистр 28 кодов воспроизведенных значений функции, выход 29 кодов значений функции, воспроизведенных в отдельных произвольных точках, и блок 30 памяти кодов воспроизведенных значений функции. 1 ил. элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом управляемого генератора импульсов и входом записи реверсивного счетчика, который также подключен к выходу третьего 5 элемента задержки, вход которого соединен с входами записи первого и второго регистров ординат и регистра длительности участка аппроксимации, с тактовым входом блока задания параметров функций и под ключен к выходу признака обнуления реверсивного счетчика, информационный вход которого соединен с входом задания числа интервалов аппроксимирующей фукнции устройства.15 Это устройство позволяет воспроизводить сигналы как в аналоговом, так и в цифровом виде по двум соседним отсчетам и интервалу времени между ними, причем это устройство воспроизводит подряд все зна чения сигнала в промежутках между опорными значениями. В системах автоматики и телемеханики, использующих цифровую обработку сигнала, часто возникает необходимость восстанавливать цифровые коды 25 сигналов только в отдельных, заранее заданных, в общем случае произвольных точках так, чтобы можно было на участках аппроксимации различной длительности определять значения сигнала в точках с за ранее заданными номерами. Например, напервом участке аппроксимации выбрать 2-ю и 5-ю точки этого участка, а на втором участке -З-ю, 4-ю и 6-ю точки этого участка, Такая необходимость может возникнуть для моде лирования данных с пропусками, напримервременных рядов изменения температуры поверхности моря при обработке и экспериментальных исследованиях гидрометеорологической информации. Также это может 40 быть применено при восстановлении пропусков данных в таких временных рядах, когда в результате предварительной обработки известен номер исказившейся точки. Кроме того, необходимость в решении такого клас са задач возникает при различного рода изменениях масштабов отображения сигнала, в особенности при адаптивной его дискретизации и при необходимости сохранениятакой адаптивности для сокращения избыточности и сохранения постоянной точности воспроизведения участков с различной скоростью изменения сигнала. Кроме того, потребность в воспроизведении сигнала не во 5 всех возможных точках подряд, ав отдельно взятых, заранее заданных может возникнуть с целью сокращения избыточности, связанной с различной значимостью для получателя значений сигнала в различных 10 точках участка аппроксимации, а также это может найти применение для согласования скорости формирования новой информации - воспроизведения сигнал А - с производительностью конкретных различ ных устройств обработки информации.Известное устройство не позволяет воспроизводить значения функции в отдельных, заранее заданных, в общем случае произвольных точках. 20Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет организации воспроизведения значений функции в отдельных, произвольных, заранее заданных точках. 25Поставленная цель достигается тем, что в устройство для воспроизведения функции дополнительно введены суммирующий счетчик, блок памяти ординат воспроизводимых точек, четвертый элемент 30 задержки, регистр кодов воспроизведенных значений функции, блок памяти кодов воспроизведенных значений функции, причем счетный вход суммирующего счетчика подключен к выходу элемента ИЛИ, цифро вой выход суммирующего счетчика соединен с адресным входом блока памяти ординат воспроизводимых точек, одноразрядный выход которого соединен с входом четвертого элемента задержки, выход которого сое динен с входом записи регистра кодов воспроизведенных значений функции, информационный вход которого соединен с цифровым выходом устройства, а выход регистра кодов воспроизведенных значений фун кции является выходом кодов значений функции, воспроизведенных в отдельных произвольных точках, цифровой выход устройства соединен с информационным входом блока памяти кодов воспроизведенных 50 значений функции, вход записи которого соединен с выходом четвертого элемента задержки, адресный вход блока памяти кодов воспроизведенных значений функции соединен с цифровым выходом суммирующего 55 счетчика.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит блок 1 задания параметров функций, первый 2 и второй 3 регистры ординат, первый 4 и второй 5 выхо. ды блока 1 задания параметров, первый элемент 6 задержки, преобразователь 7 прямого кода в дополнительный, первый сумматор 8, цифровой блок 9 умножения, тактовый вход 10 блока 1, регистр 11 длительности участка аппроксимации, третий выход 12 блока 1, аналоговый 13 и цифровой 14 выходы устройства, второй сумматор 15, цифроаналоговый преобразователь 16, управляемый генератор 17 импульсов, реверсивный счетчик 18, первый буферный регистр 19, блок 20 памяти значений аргумента, второй буферный регистр 21, второй элемент 22 задержки, третий элемент 23 задержки, элемент ИЛИ 24, суммирующий счетчик 25, блок 26 памяти ординат воспроизводимых точек, четвертый элемент 27 задержки, регистр 28 кодов воспроизведенных значений функции, выход 29 кодов значений функции, воспроизведенных в отдельных произвольных точках, и блок 30 памяти кодов воспроизведенных значений функции. Первый 4, второй 5 и третий 12 выходы блока 1 задания параметров функций подключены к информационным входам соответственно первого 2 и второго 3 регистров ординат и регистра 11 длительности участка аппроксимации, выход которого соединен с входом управляемого генератора 17 импульсов, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика 18, цифровой выход которого соединен с адресным входом блока 20 памяти значений аргумента, аналоговый выход 13 устройства подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 16, информационные входы цифрового блока 9 умножения подключены соответственно к выходам блока 20 памяти значений аргумента и первого сумматора 8, а выход соединен с информационным входом первого буферного регистра 19, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 15, второй вход которого соединен с выходом второго буферного регистра 21, а выход второго сумматора 15 является цифровым выходом 14 устройства и подключен к входу цифроаналогового преобразователя 16, выход первого регистра 2 ординат соединен с первым входом первого сумматора 8, второй вход которого подключен к выходу преобразователя 7 прямого кода в дополнительный, вход которого соединен с выходом второго регистра 3 ординат и с информационным входом второго буферного регистра 21, вход записи которого объединен с входом записи первого буферного регистра 19 и подключен к выходу второго элемента 22 задержки, вход которого соединен с входом запуска цифро 1732360ваго блока 9 умножения и с выходом первого элемента 6 задержки, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 24, выходыкоторого соединены с выходом управляемогогенератора 17 импульсов и входом записи 5реверсивного счетчика 18, который такжеподключен к выходу третьего элемента 23задержки, вход которого соединен с входамизаписи первого 2 и второго 3 регистров ординат и регистра 11 длительности участка аппроксимации, с тактовым входом 10 блока 1задания параметров функций и подключен квыходу признака обнуления реверсивногосчетчика 18, информационный вход которогосоединен с входом задания числа интервалов 15аппроксимирующей функции устройства,счетный вход суммирующего счетчика 25подключен к выходу элемента ИЛИ 24, цифровой выход суммирующего счетчика 25 соединен с адресным входом блока 26 памяти, 20одноразрядный выход которого соединен свходом четвертого элемента 27 задержки,выход которого соединен с входом записирегистра 28 кодов воспроизведенных значений функции, информационный вход которого соединен с цифровым выходом 14устройства, а выход регистра 28 кодов воспроизведенных значений функции являетсявыходом 29 кодов значений функции, воспроизведенных в отдельных произвольных 30точках, цифровой выход 14 устройства соединен с информационным входом блока 30памяти кодов воспроизведенных значенийфункции, вход записи которого соединен свыходом четвертого элемента 27 задержки, 35адресный вход блока 30 памяти кодов воспроизведенных значений функции соединенс цифровым выходом суммирующего счетчика 25,Аппроксимацию сигнала у(1) по соседним дискретным отсчетам А 1 и А 2 интервалувремени ЬТ между ними устройство реализует по формулеу(т) = А 1+ (А 2- А 1) Е (.),С45где ЬТ - интервал времени междусоседними дискретными отсчетами А 1 и Аг сигнала;А 1 и Аг - соответственно первый и второй дискретные отсчеты сигнала;Е - аппроксимирующая функция, 50Е(т) 6 0; 1.В качестве блока 26 памяти можетбыть применено, в частности оперативноезапоминающее устройство с однобитовой организацией, которое заранее программируют так, что в каждой его ячейке сномером К = (О - 1) (й + 1) + ) Ц = 1, М+1 -номер точки на участке аппроксимации; О -номер участка аппроксимации, нумерация начинается с "1"; Й - число подинтервалов, на которое разбивается участок аппроксимации) записывают "1" или "0" в зависимости оттого, требуется или нет воспроизвести на выходе 29 значение функции в этой точке К.Блок 30 памяти предназначен для хранения воспроизведенных значений функции, Перед началом работы во все его ячейки записывают коды, соответствующие пропуску в данных, Например, пусть код нуля означает, что значение функции в рассматриваемой точке не рассчитано - отсутствует, При работе устройства в те ячейки блока 30 памяти, адреса которых равны адресам тех ячеек блока 26, в которых записаны единицы, производится запись воспроизведенных значений функции, в остальные ячейки блока 30 памяти запись воспроизведенных значений не производится и в них остаются коды, соответствующие пропускам в данных. Таким образом, по окончании работы в блоке 30 памяти записана последовательность кодов такая, что в ней имеются как коды воспроизведенных значений функции, так и коды, означающие, что в точке, номер которой равен адресу рассматриваемой ячейки блока 3, значение воспроизводимой функции пропущено. По окончании работы устройства, при необходимости, можно прочесть содержимое блока 30 памяти - последовательность кодов значений функции и пропусков - и применять его, по усмотрению пользователя,Устройство работает следующим образом.Перед началом работы на информационный вход счетчика 18 подается код М, который сохраняется на этом входе все время работы устройства, блок 1 задания параметров функций выставляет на свои первый 4, второй 5 и третий 12 выходы коды значений второго А 2, первого А 1 дискретных отсчетов сигнала и интервала ЛТ между ними соответственно, Счетчики 18 и 25 обнуляются сигналом "Пуск", Сигнал с выхода признака обнуления счетчика 18 поступает на входы записи регистров 2, 3 и 11, разрешая параллельную запись в эти регистры подготовленных блоком 1 значений А 2, А 1 и Т соответственно, а также на тактовый вход блока 1, разрешая ему начать подготовку данных для следующего участка аппроксимации. Через время, определяемое элементом 23 задержки, достаточное для записи кодов в регистры 2, 3 и 11, задержанный импульс признака обнуления счетчика 18 поступает с выхода элемента 23 на вход записи счетчика 18, устанавливая последний в состояние М,5 10 15 На выходе блока 20 памяти формируется записанный в М-й ячейке код значения аппроксимирующей функции Г, соответствующий нулевому значению ее аргумента Е(0), который поступает на первый информационный вход цифрового блока 9 умножения, Одновременно на второй информационный вход последнего поступает код разности (А 2 - А 1), сформированный на выходе первого сумматора 8, на первый вход которого поступает код А 2 с выхода регистра 2, а на второй вход - дополнительный код числа А 1, сформированный на выходе преобразователя 7, на вход которого подан код А 1 с выхода регистра 3. Импульс установки счетчика 18 в состояние й с выхода третьего элемента 23 задержки поступает на вход элемента ИЛИ 24 и с выхода последнего на счетный вход счетчика 25, переводя его в 1-е состояние, в результате чего на адресных входах блоков 26 и 30 формируется соответствующий код адреса, на одноразрядном выходе блока 26 памяти - записанный в его 1-й ячейке бит, например единица. Это сигнал уровня логической единицы поступает на вход элемента 27 задержки, время которой выбирают не менее суммы времен задержек элементов 6 и 22.Выход элемента 24 соединен с входом элемента 6 задержки, сигнал с выхода которого запускает цифровой блок 9 умножения. Время задержки элемента 6 задержки выбирается достаточным для того, чтобы к моменту запуска цифрового блока 9 умножения на его информационных входах успели сформироваться код значения функции Г в 1-й точке (с выхода блока 20) и код (А 2 - А 1) (последний остается неизменным в течение интервала аппроксимации и меняется лишь при переходе к новому интервалу аппроксимации), Поскольку г"(О) = О, то на выходе цифрового блока 9 умножения формируется код нуля, который поступает на информационный вход первого буферного регистра 19 и записывается в этот регистр по сигналу с выхода второго элемента 22 задержки, задержанному на время, необходимое для выполнения операции умножения, По тому же сигналу с выхода элемента 22 задержки производится запись во второй буферный регистр 21 кода А 1 с выхода регистра 3,Коды с выходов буферных регистоов 19 и 21 поступают соответственно на первый и второй входы второго сумматора 15. Таким образом, на цифровом выходе 14 устройства формируется код А 1, а на аналоговом выходе 13 - соответствующий ему уровень аналогового сигнала, Сигнал с выхода элемента 27 задержки поступает на вход записи регистра 28, разрешая (или не разрешая,20 25 30 35 40 45 50 55 если в соответствующей ячейке блок 25 памяти записан "0") параллельную запись в него кода (А 1), сформированного на цифровом выходе 14 устройства, Таким образом, этот код (А 1) формируется на выходе 30 устройства. Одновременно сигнал с выхода элемента 27 задержки поступает на вход записи блока 30 памяти, разрешая (или не разрешая, если в соответствующей ячейке блока памяти 26 записан "0") запись в его ячейку по адресу, сформированному счетчиком 25, кода (А 1), сформированного на цифровом выходе 14 устройства. Кроме того, через определенное время задержки, достаточное для записи в регистр 11 и перезаписи Л Т в управляемый генератор 17, счетные импульсы начинают поступать на счетный вход счетчика 18. Частота следования импульсов на выходе управляемого генератора 17 соответствует коду ЬТ регистра 11.Через интервал времени, пропорциональный ЛТ, на счетный вход счетчика 18 поступает импульс с выхода управляемого генератора 17 и переводит счетчик 18 в (й)-е состояние. Этот же импульс, пропущенный элементом ИЛИ 24, с выхода управляемога генератора 17 поступает на счетный вход счетчика 25, переводит последний в следующее - второе - состояние, в результате чего на одноразрядном выходе блока 26 памяти формируется сигнал уровня логической единицы или логического нуля в зависимости оттого, что записано во втором бите блока 26 памяти - "1" или "О". Этот сигнал задерживается элементом 27 задержки на время, достаточное для формирования на цифровом выходе 14 устройства кода А 1 + (А 2- А 1) Г1. Одновременно с этим1сигнал с выхода элемента 24 поступает на вход элемента 6 задержки и через время, достаточное дпя формирования на выходе блока 20 памяти записанного в (ч)-й ячейке кода аппроксимирующей функции Р, запускает цифровой блок 9 умножения, на первом информационном входе которого к моменту запуска успевает сформироваться код значения аппроксимирующей функции Е в точке с номером = 1. На второй информационный вход цифрового блока 9 умножения поступает полученный при помощи преобразователя 7 и сумматора 8 код разности (А 2 - А 1). На выходе цифрового блока 9умножения формируется код (А 2 - А 1) (д)1 который записывается в буферный регистр 19 по окончании процесса умножения,1732360 13 14 Формула изобретения Устройство для воспроизведения функций по авт, св, М 1644177, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет организации воспроизведения значений функции в отдельных произвольных заранее заданных точках, в него введены суммирующий счетчик, блок памяти ординат воспроизводимых точек, четвертый элемент задержки, регистр кодов воспроизведенных значений функ 30 35 40 45 50 Составитель Г.БолилыйТехред М.Моргентал Корректор Т.Палий Редактор И.Горная Заказ 1584 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Таким образом, на выходе 29 устройства появляется или не появляется, а в блок 30 памяти по адресу, сформированному счетчиком 25, записывается или не записывается новое воспроизводимое значение функции в зависимости от состояния бита блока 26 памяти, адрес которого сформирован счетчиком 25. По окончании работы устройства в блоке 30 памяти оказывается записанной такая последовательность кодов, что в ней имеют место как коды воспроизведенных значений функции, так и коды, означающие пропуски в данных. ции, блок памяти кодов воспроизведенных значений функций, причем счетный вход суммирующего счетчика подключен к выходуэлемента ИЛИ, цифровой выходсуммиру ющего счетчика соединен с адреснымвходом блока памяти ординат воспроизводимых точек, одноразрядный выход которого соединен с входом четвертого элемента задержки, выход которого соединен с вхо дом записи регистра кодов воспроизведенных значений функции, информационный вход которого соединен с цифровым выходом устройства, а выход регистра кодов воспроизведенных значений функции является 15 выходом кодов значений функции, воспроизведенных в отдельных произвольных заранее заданных точках, цифровой выход устройства соединен с информационным входом блока памяти кодов воспроизведен ных значений функции, вход записи которого соединен с выходом четвертого элемента задержки, адресный вход блока памяти кодов воспроизведенных значений функции соединен с цифровым выходом суммирую щего счетчика.