Устройство для формирования отметок времени

СОЮЗ СОВЕТСНИХсоцИАлистичесиихРЕСПУВЛИН Ю (И) 59 Н 03 К 23/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЯ(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 705685, кл, С 04 С 3/00, 10.12.74.2. Авторское свидетельство СССРФ 790345. 08.01.79 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯОТМЕТОК ВРЕМЕНИ, содержащее опорныйгенератор, подключенный к входуустройства, а также блок управленияи блок выходных сигналов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения помехоустойчивости и расширения его функциональных возможностей путем расширения номенклатуры формируемых частот, в него введены блок памяти, синхронизатор, счетное и запоминающее устройство, триггер управления, счетчик, элементсравнения, логический блок, причемвыходы устройства подключены соответственно к входу блока выходныхсигналов и входу синхронизатора,соответствующие выходы которого подключены: первый к счетному устройству, второй - к логическому блоку,третий - к первому входу триггерауправления, четвертый - к второмувходу блока выходных сигналов ипервому входу блока управления, пятый - к второму входу блока управления, шестой - к входу счетчика,выходы которого соединены с адресными входами запоминающего устройства и блока памяти, а также с третьим входом блока управления, второй вход триггера управления подключен к выходу элемента сравнения,а выход - к третьему входу блокавыходных сигналов, четвертому входу блока упраления и второму входу логическо о блока, третий входкоторого соединен с выходом блокапамяти, а выход подключен к суммирующему входу счетного устройства,информационные входы которого подключены к выходам запоминающего устроиства, а выходы соединены свходами запоминающего устройстваи входами элемента сравнения, другие входы которого подключены к выходам блока памяти, вход записикоторого соединен с третьим выходом блока управления, остальные выходы которого соответственно подключены: первый выход - к входу установки счетчика, второй - к входуустановки счетного устройства, четвертый - к входам записи запоминающего устройства, пятый и шестой - ксоответствующим входам формирователя, седьмой - к входу сброса счет-.ного устройства, восьмой - к третьимвходам триггера управления и счетчика, четвертому входу блока выходных сигналов, второму входу синхронизатора и четвертому входу устройства, девятый - к входу записи блока памяти.10 15 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для надежного счета импульсов и формирования сетки частот.Известно устройство, обеспечивающее формирование отметок времени, содержащее последовательно соединенные генератор, делитель частоты, счетчик секунд, минут и часов,соединенные с элементами индикации 1 .Недостатками устройства являютсянизкая помехоустойчивость, связанная с последовательной структуройустройства счета импульсов, зависимость объема оборудования от номенклатуры сетки частот и даипаэонаоцифровки временных отметок, а также большой объем оборудования в случае необходимости одновременногоформирования сетки частот и кодоввремени,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, формирователь, блок формирования кода, состоящий из счетчиковвременных меток, блок делителейчастоты, выходы которого подключены к блоку выходных сигналов, другие выходы которого подключены квыходам блока формирования хода,а также блок управления, подключенный к блоку делителей частоты и кформирователю кода 2 .Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость, обусловленная последовательной структурой устройства, поскольку при одновременном срабатыванииэлементов формирования сигналов образуются значительные помехи в шинах питания. Кроме того, изменениеноменклатуры формируемых частот неизбежно влечет за собой конструктивноеизмейение устройства, сужает егофункциональные возможности.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностейпутем расширения номенклатуры формируемых частот,11 оставленная цель достигается тем, что в устройство формирования отметок времени, содержащее опорный генератор, подключенный к входу устройства, а также блок управления и блок выходных сигна - лов, введены блок памяти, синхронизатор, счетное и запоминающее устройство, триггер управления, счетчик, элемент сравнения и логический блок выходы устройства подФключены соответственно к входу блока выходных сигналов и входу синхронизатора, соответствующие выходы которого подключены; первый к счетному устройству, второй - к логическому блоку, третий - к первому входу триггера управления, четвертый - к второму входу блока выходных сигналов и первому входу блока управления, пятый - к второму входу блока управления, шестой - к входу счетчика, выходы которого соединены с адресными входами запоминающего устройства и блока памяти, а также с третьим входом блока управления, второй вход триггера управления подключен к выходу элемента сравнения, а выход - к третьему входу блока выходных сигналов, четвертому входу блока управления и второму входу логического блока, третий вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к суммирующему входу счетного устройства, информационные входы которого подключены к выходам запоминающего устройства, а выходы соединены с входами запоминающего устройства и входами элемента сравнения, другие входы которого подключены к выходам блока памяти, вход записи которого соединен с третьим выходом блока управления, остальные выходы которого соответственно подключены: первый выход - к входу установки счетчика, второй - к входу установки счет. ного устройства, четвертый - к входам записи запоминающего устройства, пятый и шестой - к соответствующим входам формирователя, седьмой - к входу сброса счетного устройства, восьмой - к третьим входам триггера управления и счетчика; четвертому входу блока выходных сигналов, второму входу синхронизатора и четвертому входу устройства, девятый - к входу записи блока памяти. На чертеже представлена структурная схема устройства для формирования отметок времени.Устройство содержит опорный генератор 1, подключенный к первому входу формирователя 2, включающего делитель 3 частоты, входы которого являются соответственно первым и вто. 5 рым входами формирователя 2, а один из выходов соединен с первым входом первого элемента И 4, формирователя, второй вход которого подключен к выходу первого триггера 5 формиро вателя, входы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами формирователя 2, выход первого элемента И 4 формирователя является вторым выходом формирователя 15 2 и подключен также к входу второго триггера 6 формирователя, другой вход которого является четвертым входом формирователя 2, а выход которого подключен к входу второго эле мента И 7 формирователя, другой вход которого соединен с другим выходом делителя 3 частоты, а выход является первым выходом формирователя 2 и соединен с первым входом синхронизатора 8, соответствующие выходы которого подключены к счетному устройству 9, первому входу логического блока 10, к первому входу триггера 11 управления, соответствующим входам 30 блока 12 управления и к входу счетчика 13, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 12 управления, а также с адресными входами запоминающего устройства 14 и блока 15 памяти, соответствующие выходы которого подключены к первому входу логического блока 10 и входам элемента 16 сравнения, другие входы которого соединены с выходами счет ного устройства 9 и входами запоминающего устройства 14, а выход - с вторым входом триггера 11 управления, выход которого подключен к вто-. рому входу логического блока 10, со ответствующему входу блока 12 управления и входу блока 17 выходных сигналов, выход блока 10 подключен к суммирующему входу счетного устрой- ства 9, первые установочные входы 50 которого подключены к выходам запоминающего устройства 14, вход записи которого соединен с соответствующим" выходом блока 12 управления, остальные выходы которого соответстенно 55 подключены к второму и третьему входам формирователя 2, объединенным входам сброса твиггера 11, счетчика 13, синхронизатора 8, блока 17 выходных сигналов и счетного устройства 9, к входам установки счетчика 13, входам предварительной записи блока 15 памяти, входам предварительной установки счетногоустройства 9, второй выход формирователя 2 соединен с соответствующимвходом блока 17 выходных сигналов.Логический блок 10, выполненный,например, как показано на чертеже,содержит элемент НЕ 18, вход и выход которого подключен соответственно к первым входам первого 19 и второго 20 элементов И логического бпока, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 21 логическогоблока, при этом выход элемента ИЛИ 21 является выходом логического блока 1 О, вход элемента НЕ 18 - третьим входом логического блока, объединенные вторые входы первого 19 и второго 20 элементов И - первым еговходом, а третий вход второго элемента И 20 - вторым входом логического блока 1 ).Блок 12 ;равления, может быть выполнен, нанример, как показано на чертеже. Для предварительной записи чисел в запоминающее устройство использованы кнопочный переключатель 22 и элемент ИЛИ 23, для сброса и установки - цепь из кнопочного переключателя 24 и 25, дешифратора 26,элементов ИЛИ 27 и 28 элемента И 29, для предварительной записи чисел в счетчик и блок памяти - кодовые шины. Блок 17 выходных сигналов состоит, например, из регистра 30 сдвига и выходных вентилей 3 1 и 32.Устройство работает следующим образом.С помощью блока 12 управления производится установка всех элементов устройства формирования отметок времени в исходные состоянияСигналом с выхода блока 12 управления производится сброс блока 17 выходных сигналов, сброс счетчика 13, установка триггера 6 н формирователе 2 и триггера 11 в состоя"ние "0", установка синхронизатора8 в исходное состояние 000001, Далее производится предварительнаяустановка в ячейки запоминающегоустройства 14 текущего значениявременных интепвалов.3 1112568Установка и обнуление произво- с дятся следующим образом. вВ счетчик 13 сигналами с выхода п блока 12 управления устанавливают- к ся код адреса ячеек устройства 14 5 в для хранения значений часовых интер- г валов времени, Код может быть наб- т 1ран, например, кнопочными переклю.чателями, С второго выхода блокан 12 управления на вход предваритель 1 О ной установки счетного устройствав 9 поступает код установки текущегозначения часовых интервалов, Навходы предварительной записи блока15 памяти с третьего выхода блока12 управления подается код числа,определяющего максимальное количество импульсов, которое должно быть накоплено в часовом интервале, т.е.код числа 24, С девятого выходаблока 12 управления на блок 15 памя - ти подается сигнал записи. С четвертого выхода блока 12 управления ( через элемент ИЛИ 23 от кнопочногот переключателя 22 поступает сигнал25 на вход записи устройства 14. Содержимое счетного устройства 9 переписывается в соотнетстнующие ячейки устройства 14.сЗОДалее сигналом с первого выходаи блока 12 управления в счетчике 13с устанавливают код адреса ячеек за- д поминающего устройства 14 для хранения значения минутных интервалов.Аналогично описанному выше в счетном устройстве 9 устанавливают кодо текущего значения минутных интерва- л лон времени, который переписывает- ф ся в соответствующие ячейки устрой- э ства 14 и код числа 60 в блоке 1540н памяти. Аналогично остальные ячей- Н ки устройства 14 устанавливают вк нулевые состояния, а н блоке 15 пак мяти записываются соответственно г коды максимальных чисел, соответствующих данному временному интервалу. После окончания предварительной установки и счетчике 13 остается код адреса ячеек устройства 14для хранения наименьших интерваловвремени, Устройство подготовленок работе. С пятого выхода блока 12управления подается сигнал "Пуск",который устанавливает триггер 5 исостояние "0". Как только с шестого выхода блока 12 Управления поступает сигнал, привязанный к эталонному, делитель 3 частоты обнуляетя, триггер 5 опрокидывается, и сыхода элемента И 4 формирователя 2оступает сигнал с частотой 8,оторый, в свою очередь, опрокидыает триггер б, и сигналы с второо ныхода делителя 3 частоты с часотой Гт через элемент И 7 поступают на вход формирователя 2 и наход синхронизатора 8.Для правильной работы устройста необходимо выполнение следующихусловийГби в 1где и - число формируемых временных интервалов,Рассмотрим работу устройства напримере формирования нескольких частот и оцифровки секундных, минутных, часовых временных меток.Г 1 = 5 кГц, Г = 2 кГц, Г 31 кГц, Е = 100 Гц, й 5 = 1 Гц,1 мин, Г = 1 ч, Г = 1 сут24 ч); и = 8. Если Гв = 10 кГц,о Г. = 1 МГц.Пусть коэффициент пересчета счетого устройства 9 равен 100. В ячейи блока 15, памяти, соотнетстнующне формируемым частотам, записывает.я значение необходимого числа имульсон, которое должно содержатьчетное устройство 9 для полученияанной частоты,В блоке 15 памяти имеется дополительный выход, который необходимдля того, чтобы при определенномбъеме счетного устройства 9 обесечнть входные сигналы для ячеек,ормирующих низкие частоты. Притом сигналом с дополнительногоыхода блока 15 памяти на вход счетого устройства 9 через логичес -ий блок 10 поступает либо логичесая "1", либо сигнал с выхода тригера 11. Логический уровень сигна 45 ла на дополнительном выходе блока15 памяти (логический "0" или логическая "1") определяется значениемформируемой частоты (коэффициентом деления Гн /Г) и коэффициентом пересчета счетного устройства 9.В данном случае, если коэффициент пересчета счетного устройства9 равен 100, то непосрецстненно извходной частоты 10 кГц могут бытьсформированы частоты с Г 1 по Г,1,При этом сигнал с дополнительноговыхода блока 15 памяти обеспечина1112568 О 15 20 Частота4 5 кГц 2 кГц 1 кГц 30 35 40 10 100 кГц 100 10 1 Гц 60 1 мин 60 1 ч 24 1 сут 45 50 55 ет формирование на выходе логичес-кого блока 10 уровня логической 1111При формировании , например , частотына вход счетного ус тр ойства 9 вместо логической " 1 " через логический блок 1 0 сигналом с допол нител ь но го выхода блока 1 5 памяти подключается выход триггера 1 1 . В этом случае входной сигнал на счетное устройство 9 подается только при полном заполнении ячеек за помин ающе г о устройства 1 4 предыдущего адреса , т , е . входным сигналом является предыдущая частота . В т а блице приведены числа , которые должны быт ь записаны в блоке 1 5 памяти для формирования соответствующих частот и уровень сигнала на ег о дополнительном выходе ,Сигнал на дополЧисло в нительном выходе блоке па- блока памяти мяти Установка сигнала на дополнительном выходе производится также в режиме предварительной установки, Например, в ячейки с адресом частоты Г 1 записывается код 010001, для Г - 101001 и т.д. (левыйгразряд является самым младшим).В первоначальный момент времени на выходе счетчика 13 имеется код адреса ячейки запоминающего устройства 14, в которой происходит накопление числа импульсов для формирования сигнала с частотой 5 кГц(нулевой адрес). С выхода блока 15 памяти на вход элемента 16 сравнения поступает двоичный код числа И 1 = 2, а с дополнительного выхода сигнал логической "1", который формирует уровень логической "1", на выходе логического блока 10.С приходом сигнала запуска с пятого и шестого выходов блока 2 управления на вход триггера б поступает сигнал с частотой 10 кГц. Этот сигнал опрокидывает триггер б и разрешает прохождение на вход синхронизатора 8 импульсов с частотой, 1 11 Гц. Сигнал с первого выхода синхронизатора 8 разрешает перезапись содержимого ячейки запоминающего устройства 14 с адресом, указываемым счетчиком 13, в счетное устройство 9. Сигнал с второго выхода синхронизатора 8 добавляет к содержимому счетного устройства 9 единицу, т.е. на его суммирующий вход с логического блока 10 поступает логическая "1". На выходе элемента 16 сравнения сигнал отсутствует (т,к. на других входах установлен код числа 2, а предварительное содержимое ячейки запоминающего устройства 14 было равно нулю) и триггер 11 остается в исходном состоянии (т.е. на его выходе сохраняется уровень логического "01).Сигнал с четвертого выхода синхронизатора 8 не проходит через схему блока 12 управления. Сигнал с пятого выхода синхронизатора 8 через элемент ИЛИ 23 блока 12 управления разрешает перезапись содержимого счетного устройства 9 в ячейку запоминающего устройства 14 с адресом, указанным счетчиком 13 (в данном случае адрес нулевой). Сигнал с шестого выхода синхронизатора 8 увеличивает на единицу содержимое счетчика 13, т.е. устанавливается следующий адрес блока 15 памяти и запоминающего устройства 14, В нашем примере в устройстве 14 устанавливается адрес ячейки, где происходит накопление числа импульсов для формирования сигнала с частотой 2 кГц. При этом на вход элемента 16 сравнения поступает код числа 5 и процесс повторяется.Аналогичный процесс происходит при формировании сигналов с часто 1112568той Ез (1 кГц), При этом блок 15 памяти вьщает код числа 10.При переходе к адресу для формирования сигналов частотой с дополнительного выхода блока 15 памяти снимается сигнал логического "0", который подключает на второй вход элемента И 20 логического блока 10 триггер 11, который находится в состоянии логического "О". В этом случае добавление единицы к содержимому устройства 9 не происходит. Это случится только тогда, если на предыдущем цикле произойдет полное накопление и триггер 11 будет в состоянии логическойВ нашем примере при поступлении второго входного импульса частотой 10 кГц происходит полное накопление в ячейке ЕСигнал с выхода элемента 16 сравнения по третьему такту синхронизатора 8 опрокидывает триггер 11, сигнал с выхода которого поступает на вход блока 17 выходных сигналов и переписывается в него по четвертому такту, На выходе блока 17 при поступлении входного импульса 10 кГц появляется выходной сигнал с частотой 5 кГц, Через элемент ИЛИ 28 и элемент И 29 блока 12 управления происходит обнуление содержимого счетного устройства 9, на пятом такте нулевое состояние переписывается в ячейку устройства 14На шестом такте происходит смена адреса в счетчике 13. Для яче" ек Е , Е Е 4 аналогично формируется вйходйой сигнал. 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Рассмотрим формирование частоты Е 5 - 1 Гц. При переходе к адресу этой частоты, как видно из таблицы, с дополнительного выхода блока 15 памяти на логический блок 10 снимается логический "0". Это означает, что в блоке 10 элемент И 19 отключен, а подключен элемент И 20, т,е. в счетное устройство 9 на такте добавляется единица только в случае, если триггер 1 1 находится в состоянии "1". Это происходит тогда, когда сформирована предыдущая частота (Е 4 ), т.е. сигналом с выхода элемента 16 сравнения триггер 11 переходит в состояние "1". Поэто-, му при формировании Е в счетное устройство 9 добавляется очередной сигнал после формирования Е 4 . Для этих ячеек в блоке 15 памяти записа но число 10, До того, как это число наберется, триггер 11 на третьемтакте возвращается в состояние "0".После того, как в счетном устройстве установится число О, срабатывает элемент 16 сравнения, триггеропрокидывается в "1", на выходеблока 17 выходных сигналов появляется сигнал с частотой ЕПри формировании Ебф 1 ф Е 8 происходит аналогичный процесс. Рассмотрим формирование кодов оцифровки отметок времени. Ячейки запоминающего устройства 14 для формирования частоты Е 6 - 1/60 Гц (1 мин)являются одновременно ячейками дляхранения кода оцифровки секундныхметок. После того, как сформирована частота ЕГц, триггер 11 переходит в состояние "1". По шестомутакту синхронизатора 8 и на этомцикле меняется содеижимое счетчика13 и в нем устанавливается адресячейки для формирования частотыЕ 6 1/60 Гц,С дополнительного выхода блока15 памяти снимается логический "О",т.е. через второй управляющий входлогического блока 10 на его выход1подключается выход триггера 11.С приходом первого такта в цик"ле формирования частоты 1/60 Гцв устройство 9 переписывается состоя.ние ячейки запоминающего устройства 14 (в данном случае оно нулевое),на втором такте происходит добавление единицы в счетное устройство 9, на третьем такте - сбростриггера 11, так как на выходе блока 15 код числа 60, на четвертомтакте обнуления не происходит,на пятом такте состояние счетногоустройства 100000 переписываетсяв ячейку устройства 14. Код числасекунд далее может сниматься наиндикацию или любое другое регистрирующее устройство. Аналогично формируются коды минутных и часовыхметок времени,После формирования самой низкой частоты, в данном примере 1/86400 Гц (период 24 ч), код адреса этих ячеек дешифрируется в дешифраторе 26 блока 12 управления, по пятому такту этого цикла сигнал с дешифратора через элемент ИЛИ 27 поступает на сброс триггера 11, счетчика 13, триггера 6 и установку синхронизатора 8 в исходное состояние 000001. Весь цикл повторяется сначала с приходом сигнала с первого выхода делителя 3 частоты 3 (в данном примере 10 кГц). Для привязки сигналов сетки выходных частот на выходные вентили (31 и 32) блока 17. заведен строб-импульс.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сформировать любую сетку частот и код оцифровки текущего времени, формирование различных частот и кодов производится с помощью одного счетного элемента - счетного устройства, остальные элементы являются вспомогательными. При этом моменты срабатывания отдельных элементов разнесены во времени благодаря наличию синхронизатора.Запоминающее устройство 14 представляет собой обычное запоминающее устройство с произвольной выборкой, имеющее одинаковую скорость записи и считывания, и может быть реализовано, например, ца микросхемах 133 РУ 5, 134 РУ 6, 564 РУ 2, 564 ИР 11/564 ИР 12. 505 РУ 2, 505 РУ 4, 505 РУ 6, 185 РУ 4 и т.д.Блок 15 памяти является энергонезависимым запоминающим устройством, имеющим постоянную запись и сохраняюшим информацию при отключении питания. Он может быть реали 15202530 35 40 45 50 зован с использованием, например,программируемых постоянных запоминающих устройств 541 РТ 4, 556 РТ 4,556 РТ 5, 558 РР 1, 539 РВ и т.д, Эффек -ты нанодок от одновременно срабаты -нающих элементов складываются, и помехи в сигнальных цепях тем больше, чем больше одновременно срабатывающих элементов,В существующих устройствах, представляющих собой последовательновключенные счетные элементы, происходит одновременное срабатываниеэтйх элементов и, таким образом,в других сигнальных цепях и шинахпитания образуются значительныепомехи. Так, при формировании сигналов самой низкой частоты одновременно должны переключаться все делители и счетчики, входящие в состав устройства, В предложенном устройстве каждый раз будет срабатывать только счетное устройство, затем блоквыходных сигналов, запоминающееустройство. Если принять счетноеустройство эквиналентным по объемуодному из счетчиков аналогов, токоличество одновременно переключаемых элементов в предложенном устройстве будет в три раза меньше.Это значительно уменьшает наводкив цепях питания и повышает устойчивость устройства к внешним помехам,так как сбои происходят, как правило, в момент переключения элементов.В предложенном устройстве формирование той или иной частоты определяется не наличием физической связи одного делителя с другим, а коэффициентом, предварительно записанным в блоке памяти. Это позволяетизменить номенклатуру выдаваемойсетки частот, не изменяя структурыи связей устройства. При этом такоеизменение производится простотойзаписью кодов требуемых коэфАи;центов делеция.Таким же образом можно получитьсигналы одной и той же частоты надвух или более выходах устройства.Для этого предварительной записьюмецялтся адреса выходов в запоминающее устройство. Это позволяетбез измецеций в схеме устройстваперераспределитель сигналы по разным выходам, т.е, расширить функциональные возможности устройства.Так как различные потребители используют сигналы ограниченной номенклатуры частот и различцое количестноэтих сигначон, то возможности, представляемые предлагаемым устройством,позволяют в наилучшей степени учестьтребования потребителей за счет пере.распределения сигналов сетки частотпо выходам. Устройство позволяетдля каждого потребителя формироватьту сетку частот, которая требуетсяв конкретном случае, всего лишь засчет предварительной записи в блокепамяти, Это позволяет значительно снизить объем выходных устройстви уменьшить количество связей,1112568 Составитель А, Титовьппева Техред Т.МаточкаКорректор В. Б. тяга едактор Т. Ку одписн 5 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прое Заказ 6468/44 ВНИИПИ Гос по дела 113035, Москв