Устройство для поиска экстремумов сигнала

(191 (И 5 В 13/02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ бернетики АН Украинй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР В 424162, кл. О 05 В 13/02, 1974Авторское свидетельство СССР В 557718, кл. С 05 В 13/02, 14.01.77. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ЭКСТРЕМУМОВ СИГНАЛА, содержащее блок сравнения, регистр максимума, регистр минимума, блок памяти, генератор импульсов и двухразрядный сдвиговый регистр, причем к второму входу блока сравнения подсоединен уравновешивающий выход блока памяти, вььходы блока сравнения соединены с первыми входами блока памяти и с входами сдвигового регистра, выход генератора импульсов соединен с вторым входом блока памяти, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены два ключа, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, который состоит из первого, второго и третьего дещифраторов, триггера управления ключами, распределителя тактовых импульсов, генератора тактовых импульсов, блока изменения режимов работы, счетчика пусковых импульсов, причем выходы сдвигового регистра подсоединены к входам первого, второго и третьего дешифраторов, а выходы блока сравнения подключены к входам второго и третьего дешифраторов, первый и второй выходы распределителя тактовых импульсов подключены соответственно к первому и второму синхронизирующим входам сдвигового регистра, третий выход распределителя тактовых импульсов соединен с входом первого дешифратора и единичным входом триггера управления клю - чами, четвертый выход распределителя тактовых импульсов соединен с входами второго и третьего дешифраторов и с нулевым входом триггера управления ключами, пятый выход распределителя тактовых импульсов соединен с входом блока изменения режимов работы, установочный вход триггера управления ключами соединен с установочным выходам блока изменения режимов работы, выход генерато ра тактовых импульсов подключен к входам распределителя тактовых импульсов и блока изменения режимовработы, первый управляющий выход блока изменения режимов работы соединен,с входом второго дешифратора, второй управляющий выход блока изменениярежимов работы соединен с соответствунзцим входом распределителя тактовых импульсов, выход пусковых импульсов блока изменения режимов работы соединен со счетным входом счетчика пусковых импульсов, первый выход которого соединен с входом второго дешифратора, а второй выход - с входами второго и третьего дешифраторов, вход первого ключа соединен с источником входного сигнала, выходы первого и второго ключей соединены с первым входом блока сравнения, управляющий вход первого ключа соединен с нулевым выходом триггера управления ключами, управляющий вход3 9729(9второго ключа соединен с единичным 10 20 динена с выходной шиной кода призна 25 ков всего устройства,выходом г 1 игге 1 а управления ключами,вход второго ключа соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, управляющий вход которого связанс третьим выходом распределителятактовых импульсов, а информационныйвход - с информационными выходамиблока памяти и регистров максимума иминимума, информационные входы регистров максимума и минимума подсоединены к информационному выходу блока памяти, информационные выходы бло.ка памяти и регистров максимума иминимума подключены к информационному выходу устройства, входы, управления выдачей кода регистров максимума и минимума соединены с первыми вторым выходами первого дешифратрра соответственно, входы управлениязанесением кода регистров максимумаи минимума связаны с первым и вторымвыходами второго дешифратора соответственно, управляющий вход,"Пуск" блока памяти соединен с выходом пусковых импульсов блока изменения режимов работы, управляющий вход разрешения выдачи кода блока памятиподключен к четвертому выходу распределителя тактовых импульсов, выходы сдвигового регистра соединеныс входами третьего дешифратоРа, выход "Готов код" блока памяти подключен к соответствующему входу блока изменения режимов работы, установочные входы блока памяти, сдвигового регистра, цифроаналоговогопреобразователя, регистра максимумаи регистра минимума подсоединены кустановочному выходу блока изменения режимов работы, входная кодовая;шина блока изменения режимов работысоединена с входной кодовой шиной режимов работы всего устройства,выходная шина кода признаков третьего дешифратора блока управления сое Изобретение относится к цифровой измерительной технике и аналого-цифровой вычислительной технике и предназначено для поиска локальных и глобальных экстремумов, а также наименьших и наибольших значений сигнала.Известно устройство для определения экстремальных значений сигнала,которое содержит линию задержки,ключи, генератор импульсов, формирователи импульсов, схемы совпадения,и служит для определения величины иположения экстремумов,Недостатком этого устройства является то, что оно может определятьтолько локальный экстремум,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст 4ройство, содержащее блок сравнения,регистр максимума, регистр минимума,блок памяти, генератор импульсов идвухразрядный сдвиговый регистр,причем к второму входу блока сравне.ния подсоединен уравновешиванщий выход блока памяти, выходы блока сравнения соединены с первыми входамиблока памяти и с входами сдвиговогорегистра, ыход генератора импульсов35 40 соединен с вторым входом блока памяти.С целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены два ключа, цифроаналоговыйпреобразователь и блок управления, который состоит из первого, втррого и третьего дешифраторов, триггера управления клюЧами, распределителя тактовых импульсов, генератора тактовых импульсов, блока изменения режима работы, счетчика пусковых импульсов, причем к второму входу блока сравнения подсоединен уравнове шивающий выход блока памяти, выходблока сравнения соединен с первымвходом блока памяти и с входом сдвигового регистра, выход генератораимпульсов соединен с вторым входом 50блока памяти, выходы сдвигового регистра подсоединены к входам перво.го, второго и третьего дешифраторов,а выходы блока сравнения подключенык входам второго и третьего дешифра 55торов, первый и второй выходы распределителя тактовых импульсов подключены соответственно к первому и второму синхронизирующим входам сдвигового регистра, третий выход распреи минимума связаны с первым и вторымвыходами второго денифратора соответственно, управляющий вход "Пуск" 5блока памяти соединен с выходом пусковых импульсов блока изменения режимов работы, управляоций вход разрешения выдачи кода блока памяти подключен к четвертому выходу распределителя тактовых импульсов, выходысдвигового регистра соединены с входами третьего денифратора, выход Готов код" блока памяти подключен ксоответствующему входу блока изменения-.:режима работы, установочные входы.блока памяти, сдвигового регистра, цифроаНалогового преобразователя, регистров максимума иминимума подсоединены к установоч О ному выходу блока изменения режимаработы, входная кодовая нина блокаизменения режима работы соединена свходной кодовой шиной режима работывсего устройства, выходная шина кода 25 признаков третьего дешифратора блокауправления соединена с ниной выходного кода признаков всего устройства.Структурная схема предлагаемого устройства изображена на чертеже,ти, двухразрядного сдвигового регирегистра 1 О минимума.Блок 7 управлейия состоит из первого денифратора 11.1, второго дешифратора 11.2, третьего денифратора 113, триггера 12 управления ключами, распределителя 13 тактовых импульсов, генератора 14 тактовых импульсов, счетчика 15 пусковых импульсов, блока 16 изменения режима работы,Вход первого ключа 5 соединен с источником входного сигнала Б, выход первого ключа 5 соединен с выходом второго ключа 6 и с первыф 1 входом блока 1 сравнения, второй входблока 1 сравнения соединен с уравновешивающим выходом блока 2 памяти.Выход блока 1 сравнения подсоединенк первому входу блока 2 памяти, квходу сдвигового регистра 3, к входам второго дешифратора 11.2 и третьего дешифратора 11.3 блока 7 управления,. Выход генератора 4 импульсов 5972949 делителя тактовых импульсов соединен с входом первого денифратора и единичным;входом триггера управления ключами, четвертый выход распредели- . теля тактовых импульсов соединен с входами второго и третьего дешифра- торов и с нулевым входом триггера управления ключами, пятый выход распределителя тактовых импульсов соединен с входом блока изменения, режима работы, установочный вход триггера управления ключами соединен с установочным выходом блока изменения режима работы, выход генератора тактовых импульсов подключен к входам распределителя тактовых импульсов и блока изменения режима работы,первый управляющий выход блока изменения режима работы соединен с входом второго денифратора, второй управляющий выход блока изменения режимов работы соединенс соответствующим входом распределителя тактовых импульсов, выход пусковых импульсов блока изменения режимов работы сое,динен со счетным входом счетчика пусковых импульсов, первый выход котароко соединен с входом второго дешифратора, а второй выход соединен . 30 с входами второго и третьего дешифра-. торов, вход первого ключа соединен с источником входного сигнала, выходы первого и второго ключей соединены с первым входом блока сравнения, управляющий вход первого ключа соединен. с нулевым выходом триггера управления ключами, управляющий вход второго ключа соединен с единичным выходом триггера управления ключами, вход 4 О второго ключа соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, управляющий вход которого связан с третьим выходом распределителя тактовых импульсов, а информационный 45 вход - с информационными выходами блока памяти и регистров максимума и минимума, информационные входы регистров максимума и минимума подсоединены к информационному выходу бло О ка памяти, информационные выходы блока памяти и регистров максимума и минимума подключены к информационному выходу устройства, входы управления выдачей кода регистров макси ;мума и минимума соединены с первым и вторым выходами первого дешифрато ра соответственно, входы управления занесением кода регистров максимума Она состоит из блока 1 сравнения(аналоговых сигналов), блока 2 памястра 3, генератора 4 импульсов, двух аналоговых ключей 5 и 6, блока 7 управления, цифроаналогового преобразователя 8, регистра 9 максимума, 972949 8с.подключен к второму входу блока 2 памяти. Выходы регистра 3 сдвига соединены с входами первого денифратора 11.1, второго денифратора 11.2 и третьего дешифратора 11,3. Информационный выход блока 2 памяти соединен с информационным выходом устройства 17 и с информационными входами цифроаналогового преобразователя 8, регистра 9 максимума и регистра 10 иййимума. Информационные выходы регистра 9 максимума и регистра 10 ми-.: нимума подключены к информационным входам цифроаналогового преобразователя 8 и к информационному выходу 17 всего устройства. Выход цифроаналогового преобразователя 8 соедйнен с входом второго ключа 6.Первый выход 18 и второй выход 19 распределителя 13 тактовых импульсов подключены к первому и второму синхронизирующим входам сдвигового регистра 3, третий выход 20 распределителя 13 тактовых импульсов соединен с .единичным входом триггера 12 управле-ния ключами, входом первого дешифратора 11.1 и входом 20 управления занесением кода цифроаналогового преобразователя 8. Четвертый выход 21 распределителя 13 тактовых импульсов подключен к нулевому входу триггера 12 управления ключами, к входам второго и третьего дешифраторов 11.2 и 11.3, к управляющему входу 21 разрешения выдачи кода блока 2 памяти. Пятый выход распределителя 13 тактовых импульсов соединен с входом блока 16 изменения режима работы. Выход генератора 14 тактовых импульсов подключен к первому входу распределителя 13 тактовых импульсов и к входу блока 16 .изменения режима работыУстановочныйвход триггера 12 управления ключами соединен с установочным выходом блока 16, первый управляющий выход которого соединен с вторым дешифратором 11.2,а второй управляющий выход сое.динен с соответствующим входом распределителя 13. Выход пусковых импульсов блока 16 соединен со счетным входом счетчика 15 пусковых импульсов, первый выход которого подсоединен к входу второго дешифратора 11,2, а второй выход - к входам второго и третьего дешифраторов 11.2 и 11, 3.Входы управления выдачей кода регистров максимума 9 и минимума 10 связа"ны с первым 22 и вторым 23 выходами40455055 иск наименьших и наибольших значений" устройство работает следующим образом.После поступления на вход 31 кода режима работы с установочного выхода 28 блока 16 изменения режимаработы на установочные входы 28 бло.ка 2 памяти, регистра 3 сдвига,цифроаналогового преобразователя 8,регистров максимума 9 и минимума 10, триггера 12 управления ключами поступает сигнал начальной установки.При этом триггер 12 устанавливается в такое положение, что сигнал с егонулевого выхода замыкает первый аналоговый ключ 5, а сигнал,с его единичного выхода 21 размыкает второй аналоговый ключ б Входной сигнал БХ через аналоговый ключ 5 подсоединяется к входу блока 1 сравнения аналоговых сигналов. С выхода 30 блока 16 изменения режима работы на вход 30 блока 2 памяти поступает первый первого денифратора 11.1. Входы управления занесением кода регистров максимума 9 и минимума 10 подключены к первому 24 и второму 25 выходам второго денифратора 11.2. Управляющий вход 26 первого ключа 5 соединен с нулевым выходом триггера 12 управления ключами, а управляющий вход 27второго ключа 6 подключен к единичному выходу триггера 12. Установочный выход 28 блока 16 изменения режима работы соединен с установочными входами блока 2 памяти, регистра 3 сдвига, цифроаналогового преобразователя 8, регистров максимума 9 и минимума 10. Выход 29 готовности кода блока 2 памяти подсоединен к соответствующему входу блока 16 изменения режима работы. Выход 30 пусковых импульсов блока 16 подключен к соотвйтствующему входу блока 2 памяти, Входная кодовая шина 31 блока 16 соединена с входом всего устройства.25 Информационные выходы блока 2 памяти, регистров максимума 9 и минимума 10 подсоединены к информационной выходной шине 17 всего устройства.Выходная шина 32, кода признаков тре тьего дешифратора 11.3 соединена свыходной шиной кода признаков всего устройства.Предлагаемое устройство может работать в режимах "Поиск наименьших и наибольших значений" и "Поиск глобальных экстремумов". В режиме "Посигнал "Пуск", По этому сигналу происходит процесс автокомпенсации входного сигнала 11, . Первый сигнал"Пуск" поступает также на вход счет 5.чика 15 пусковых импульсов, послечего на первом выходе счетчика 15появляется разрешающий поте 1 циал,поступающий на вход второго дешифратора 11,2. После окончания автокомпенсации на аналоговом выходе блока2 памяти устанавливается уравновешивающий сигнал Пг равный с точностью до дискретности автокомпенсациивходному сигналуП , с выхода 29блока 2 памяти сигнал готовности кода поступает на вход блока 16 изменения режима работы, Через определенныйпромежуток времени, определяемый кодом, поступающим на.вход 31 блока 16, 20.с второго выхода блока 16 на соответствующий вход распределителя 13тактовых импульсов поступает потен"цйал, который разрешает импульсамгенератора 14 тактовых импульсов 25проходить в распределитель 13.После поступления первого импульса от генератора 14 тактовых импульсов на первый вход распределителя 13тактовых импульсов появляется сигнал 30на первом выходе 18 распредеЛителя13, после появления второго импульсапоявляется сигнап на втором выходе 19распределителя 13 и т.д,По сигналу с первого выхода 18распределителя 13 в регистре 3 сдвига информация с триггера первого разряда переносится в триггер второгоразряда. В этот момент времени вход,ной аналоговый сигнал равен значению 40П ,которое через первый аналоговыйключ 5 поступает на один вход блока1 сравнения аналоговых сигналов. Навторой вход блока 1 сравнения поступает уравновешивающий сигнал Бр.На выходе блока 1 сравнения имеетсяцифровой сигнал, который определяется знаком приращения Ь Б (зКпЬБ )между аналоговыми сигналами Б, . иПф. Если Ьха) ПЭр (з.дпЮ 5 д 0)фто на выходе блока сравнения "1."если П ( 0 (з 8 пЩ д)0), то на выхо 2 3 р 11 1де блока сравнения 0По сигналу с выхода 19 распределителя 13 тактовых импульсов с выхода блока 1 сравнения значение з 1 ръйзаносится в триггер первого разрядаПо сигналу с выхода 20 распределителя 13 тактовых импульсов инфор- д мация из регистра 9 максимума или из:,, регистра 16 минимума заносится в регистр цифроаналогового преобразователя 8. По этому же сигналу триггер12 управления ключами перебрасывается по единичному входу. При этомпервый анапоговый ключ 5 размыкается, а второй аналоговый ключ 6 замыкается, и аналоговый сигнал Б а с.выхода цифроаналогового преобразователя 8, соответствующий коду наибольшего значения сигнала или кодунаименьшего значения сигнапа, хранягСгщегося в регистрах максимума 9 илиинимума 10, сравнивается в блоке 1сравнения аналоговых сигналов с сигралом Б 9, На выходе блока 1 уста вдавливается цифровой сигнал, который,зависит от значения знака прираще-;ния 40,(здп 40 сп ) между сигналами Ц и Пзр, Если 11,)11 цр,(з 1 ьпЩ,щ(0), на выходе блокасравнения "1, если Био%Ур (ы 1 Р 40 ф)эна выходе блока сравнения "0",По следующему сигналу с выхода 21распределителя 13 тактовых импульсовв регистры максимума 9 и минимума 10заносится значение кода КХ, соот-ветствующее аналоговому сигналу П 1 . Триггер 12 управления ключами иеребрасывается по нулевому входу, выходы триггера 26 и 27 воздействуют на управляющие входы ключей 5 и 6, и аналоговый ключ 5 заьыкается, а аналого" вый ключ 6 размыкается.Следующий пятый сигнал с выхода распределителя 13 тактовых импульсов поступает на вход блока 16 изменениярежима работы, с выхода 30 которого на вход блока 2 памяти поступает второй импульс "Пуск". По этому сигналу происходит процесс автокомпенсации входного сигнала П . Второй сигнал "Пуск" поступает также на вход счетчика 15 пусковых импульсов, после чего на его первом выходе появляется запрещающий потенциал, а на втором - разрешающий, сохраняющийся на все последующее время работы устройства и поступающий на соответствующие входы второго и третьего денифраторов 11.2 и 11.3. После окончания автокоь пенсацни на аналоговом выходе блока 2 памяти устанавливается уравновешивающий сигнал Пр , равный с точностью до дискретности автокомпенсации входному сигналУ П, , с выхода 29 блока 2 памяти сигнал готовности кода пос 972949 12тупает на вход блока 16 изменениярежима работы,Через определенный промежуток времени, определяемый кодом на входе 31блока 16, с второго выхода блока 165на соответствующий вход распределителя 13 тактовых импульсов , поступает потенциал, который разрешает импульсам генератора 14 тактовых импульсов проходить в распределитель 13.По сигналу с первого выхода 18распределителя 13 в регистре 3 сдвига значение з 1.8 п 3 П, хранящееся втриггере первого разряда, переносится 5в триггер второго разряда. В этот момент времени входной аналоговый сигнал равен значению Б, которое через первый аналоговый ключ 5 поступает на один вход блока 1 сравнения 20аналоговых сигналов. На. второй вход,блока 1 поступает уравновешивающийсигнал Пцр . На выходе блока 1 сравнения имеется цифровой сигнал, который определяется значением з 1 дЩ 125. По сигналу с выхода 19 распределителя 13 тактовых импульсов с выходаблока 1 сравнения значение зхдпьБзаносится в триггер первого разряда.Если в триггерах 3 сдвигового регист-,ра хранятся "1", то значение аналогового сигнала Б, находится на возрастающем входном сигнале, а если "0",то на убывающем сигнале. Если в первом разряде хранится "0", а во втором "1", то П являепся максимумомсигнала, а если в первом разряде "1",а во втором "0", то Б является минимумом сигнала.По сигналу с выхода 20 распределителя 13 на выходе 22 первого дешифратора 11.1 появляется разрешающий импульс, по которому информацияиз регистра максимума 9 переноситсяв регистр цифроаналоговогопреобразователя 8, если в сдвиговом регистре 3 хранится код 11 или 01 Если жев сдвиговом регистре 3 храйится код00 ипи 10, то в регистр цифроаналогового преобразователя 8 переноситсяинформация нз регистра минимума 10.По этому же сигналу информация с регистров 9 и 10 поступает на выход 17всего устройства, а триггер 12 управления ключами перебрасывается по55единичному входу. При этом первыйаналоговый ключ 5 размыкается, авторой аналоговый ключ 6 замыкаетсяи аналоговый сигнал цо с выхода цифроаналогового преобразователя 8,соответствующий коду наибольшегозначения сигнала "МАХ" или коду наименьшего значения сигнала "ИТБ",хранящйхся соответотвенно в регистрах максимума 9 или минимума 10,сравнивается на блоке. 1 сравненияаналоговых сигналов с сигналом Б,рЗриЕсли на выходе блока 1 устанавливается цифровой сигнал, который зависит от величины зЦп 4 БацдфЕсли в регистр цифроаналоговогопреобразователя 8 был записан кодиз регистра максимума 9 и ц Прцап 5 ра фто по сигналу с выхода 21 распределителя 13 тактовых импульсов разрешающего ймпульса .с выхода 24 второгодешифратора 11.2 нет, и в регистремаксимума 9 остается значение кода,бывшее в нем ранее,. если же О(Пр,то в регистр максимума 9 по сигналус выхода 2 распределителя 13 поступает с выхода 24 второго дешифратораразрешение на занесение кода 1 Я свыхода блока 2 памяти, Этот же кодпоступает на выход 17 всего устройства. По сигналу с выхода 25 разрешается также выдача кода признаковпо выходу 26. Если в регистр цифроаналогового преобразователя 8 былзаписан код из регистра минимума 10и Уцди Бурто по сигналу с выхода 21 в регистре 1 О минимума остается значение кода, бывшее в нем ра-,нее, так как сигнал разрешения занесения с выхода 25 второго дешифратора 11.2 не поступает.-ЕслиБоп Пщрто с выхода 25 второгоденифратора 11,2 поступает сигнал,разрешающий занесение кода КХ изблока 2 памяти в регистр минимума 10.Триггер 12 управления ключами перебрасывается по нулевому входу, ианалоговый ключ 5 замыкается, а аналоговый ключ 6 размыкается,Следующий пятый сигнал с выходараспределителя 13 тактовых импульсовпоступает на вход блока 16 изменения режима работы, с выхода 30 которого на вход блока 2 памяти поступает третий импульс Пуск. По этомусигналу происходит процесс автокомпенсации входного сигнала 11В дальнейшем устройство работаеттак же, как и при поступпении второго сигнала "Пуск 1.Таким образом, в регистре максимума 9 и регистре минимума 10 накап949 14появления кодов локального максимума,О 1 или локального минимума 10 на вы,ходе регистра 3 сдвига, Коды КХилн КХс выхода блока 2 памятипервый раз заносятся соответственнов регистры максимума 9 и минимума 10.В последуюцем на блоке 1 сравненияаналоговых сигналов сравниваются величины Ь и ГАВ, соответствуюцнелокальному и глобальному максимумамили локальному и глобальному мини 13 972 ливаются соответственно коды наибольших и наименьших значений входного сигнала, которыекак и цифровой код каждого значения входного сигна 5 ла, поступают на выход 17 всего устрой,ства,15 А,Лащеийньщ,Составит Техред Л.Письм рректор С.Шекма ед 2 Тираж 788 Подписударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4(5 Заказ 4 ВНИИПИ Г и ГКНТ СССР оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгоро Гагарин Режим "Поиск глобальных экстремумов" отличается от описанного режима условиями, при которых происходит занесение информации в регистры максимума 9 и минимума 10. С первого выхода блока 16 изменения режимов работы на вход второго дещифратора 11.2 поступает потенциал, в соответствии с которым сигналы на выходах 24 нли 25 появляются только после му мам.Изобретение позволяет определитьнаибольшие и наименьшие значениясигнала, а также глобальные значенияэкстремумов на заданном промежуткевремени.