Устройство для определения среднего арифметического значения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3343845/18-24 (22) 08.10.81 . (46) 30.03.83. Бкщ. No 12 (72) В. О. Курт-Умаров и P. Н. Каминский (71) Львовский государственный медицин; ский институт (53 ) 681.333 (088.8 ) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

М 364945, кл.. G 06 G 7/52, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

% 698003, кп. G 06 F 15/36, 1977 (прототип ) . (54) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО АРИФМЕТИЧЕСКОГО

ЗНАЧЕНИЯ, содержашее первый элемент

И, выход которого подключен к входу сло. жения первого реверсивного счетчика, вычитаюший вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подключен к выходу переполнения первого реверсивного счетчика, выход треть— его элемента И соединен с входом сложения второго реверсивного счетчика, вычитаюший вход которого подключен к выходу четвертого элемента Й, выход ге. нератора тактовых импульсов соединен с первым входом пятого элемента И, два элемента ИЛИ, счетчик. числа выборок, счетчик импульсов, о т л и ч а ю ш е— е с я тем, что, с целью упрошения устройства, в него введены семь элементов

И, два элемента ИЛИ, компаратор, генератор развертъгваюшего напряжения, управ. ляюший триггер, блок сравнения, при этом

ВхоА генератора развертывающего напря,жения объединен со счетным входом счет чика числа выборок, с синхронизирую— шим входом. управляюшего триггера и подключен к входу генератора импульсов, вы„„SU„„1008751 A ход которого соединен с первыми входами второго, четвертого и шестого элементов

И и со счетным входом счетчика импульсов, выход которого подключен к перво му входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом счетчика числа выборок, выход блока сравнения через элемент задержки и непосредственно пош<лючен соответственно к входу установки в нуль счетчика импульсов, к вторым входам пятого и шестого элементов

И, третий вход пятого элемента И coensнен с выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора развертывающего напряжения, второй вход компаратора является информационным входом устройства, выход переполнения первого реверсивного счетчика нодключен к первому входу седьмого элоцента

И, выход которого соединен с первьгм входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом вось- g мого элемента И, первый вход которого объединен с первыми входами первого, авй. девятого и десятого элементов И, с вто- ( рым входом четвертого элемента И и подключен к прямому выходу управляю- р) шего триггера, второй вход седьмого элемента И объединен с первым входом третьего элемента И, с третьим входом второго элемента И, с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов

И и соединен с инверсным выходом управляюшего триггера, вторые, входы пер- вого и второго элементов И объединены )ФЬ, и подключены к выходу второго элемента

ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И, второй Bxgg второго элемента ИЛИ подключен к выходу шестого элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого эле1008751 мента ИЛИ, второй вход восьмого элеверсивного счетчика подключены соответмента И объединен с третьим входом чет- ственно к вторым входам девятого и девертого элемента И и подключен к выхо- сятого элементов И, выход десятого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ объединены и являются информационными выходами устройства, вход генератора импульсов является пусковым входом устройства. ду переполнения второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход одиннадцатого элемента И йодключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом девятого элемента И, выходы первого ре2 шее первый элемент И, выход которого подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, вычитаюший вход которого соединен с выходом второго weмента И, первый вход которого подклю чен к выходу переполнения первого реверсивного счетчика, выход третьего элемента И соединен с входом сложения второго

l реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом пятого элемента И, два элемента ИЛИ, счетчик числа выборок, счетчик импульсов, введены семь элементов И, два элемента

ИЛИ,. компаратор, генератор развертываюшего напряжения, управляюший триггер, блок сравнения, при этом вход генератора развертываюшего напряжения объединен со счетным входом счетчика числа выбоИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных устройствах автоматического управления, обработки информации и в системах автоматизации науч ных исследований.

Известно устройство для определения среднего арифметического значения, содер, жашее последовательно соединенные элементы ИЛИ и управляюший триггер, шигр ротио-импульсный модулятор, соединенный элементом И, соединенный с генератором импульсов и счетчиком, подключенными к дешифратору, счетчик числа выборок, сое диненный с вторым дешифратором и многовходовым элементом И, в котором для получения среднего арифметического значения используются также.два цифро-аналоговых преобразователя и источник эта лонного напряжения (1). и

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения среднего арифметического значения, содержашее преобразователь аналоговой величины в число им- 25 пульсов, счетчик числа выборок, .выходы которого подключены к управлякнцим вхоflaM управляемого делителя частоты, счет чик-формирователь, вычитаюший счетчик, два реверсивных счетчика, элементы И, щ элементы ИЛИ, формирователи, инвертор, ключ, генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика формирователя и элементов И j 2 .

Недостатками известных устройств яв- 35 ляются их сложность и низкое быстродействие.

Ilemü изобретения — упрошение устройства и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, 4р что в устройство для определения среднего арифметического значения, содержарок, с синхронизируюшим входом управляюшего триггера и подключен к входу генератора импульсов, выход которого соединен с первымй входами второго, четвертого и шестого элементов И и со счетI ным входом счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом счетчика числа выборок, выход блока сравнения через элемент задержки и непосредственно подключен соответственно к входу установки в нуль счетчика импульсов, к вторым входам пятого и шестого элементов И, третий вход пятого элемента И соединен с выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора развертываюшего напряжения, второй вход компаратора является информационным входом устройства, выход переполнения первого реверсивного счетчика подключен к перво3 10087 му входу седьмого элемента И, выход которого соединен, с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом восьмого элемента

И, первый вход которого объединен с первыми входами первого, девятого и десятого элементов И, с вторым входом четвертого элемента И и подключен к прямо му выходу управляющего триггера, второй вход седьмого элемента И объединен 10 с первым. входом третьего элемента И, с третьим входом второго элемента .И, с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И и соединен с инверсным выходом управляющего триггера, вто-15 рые входы первого и второго элементов

И объединены и подключены к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента

И, второй вход второго элемента ИЛИ щ подключен х выходу шестого элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход восьмого элемента И объединен с третьим входом четвертого элемента И и подключен р5 к выходу переполнения второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответственно с вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов

И, выход одиннадцатого элемента И подключен к первому входу третьего элемента. ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом девятого элемента И, выходы первого реверсивного счетчика подключены соответственно к вторым входам девятого и десятого элементов И, выход десятого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ объединены

40 и являются информационными выходами ! устройства, вход генератора импульсов явпяется пусковым входом устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит компаратор 1, генератор 2 развертываюшего напряжения, генератор 3 импульсов, пятый элемент И ,4, счетчик 5 импульсов, счетчик 6 чис,ла выборок, блок 7 сравнения, элемент

8 задержки, шестой элемент И 9, второй элемент ИЛИ 10, управляющий триггер

11, первый реверсивный счетчик 12, второй реверсивный счетчик 13, первый, второй, третий и четвертый элементы И 14- N

17, седьмой элемент И 18, восьмой элемент И 19, первый элемент ИЛИ 20, девятый, десятый, одиннадцатый и двенад51 4 цатый элементы И 21-24, третий и четвертый элементы ИЛИ 25 и 26.

Работа устройства основана на реализации алгоритма

Ъ

У - у +

Й М-4 где 9 Я „ — соответственно текущее, и

N Й-4 предыдущее средние арифметические значения; ) — текушее значение элемента выборки;

К вЂ” размер выборки, В устройстве среднее арифметическое

Э значение получается при сложении двух слагаемых, которые представляются числоимпульсным кодом. Причем, первое слагаемое получается за счет изъятия каждого N -ro импульса из последовательности импульсов, соответствующей предыцушему среднему, арифметическому значению, что

М-4— соответствует произведению = q второеИ Й1 эа счет изъятия всех импульсов, кроме каждого Й -го из последовательности, определяюшей текущее значение элемента выборки что соответствует делению н1

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент после сигнала

Уст. 0" (цепи установки на схеме не показаны) счетчики 5, 6, 12 и 13 находятся в нулевом состоянии и сигнал с выхода счетчиков 12 .и 13 через эле менты И 18 и ИЛИ 20 заблокирует элемент И 9. На выходе устройства код будет равен нулю.

В момент прихода сигнала на второй вход. устройства запускается генератор 2 развертываюшего напряжения и генератор

3 импульсов. В счетчик 6 запишется единица, а триггер 11 установится в одно из двух положений - допустим в нулевое (т.е.сигнал 0 на прямом выходе и "1 на инверсном). Так как в начальный момент сигнал () 0р то сигналом с выхода компаратора 1 элемент И 4 будет раз- блокирован. Первый импульс с выхода генератора 3 поступит на счетчик 5, элементы И 4 и 9 и на элементы И 15 и

17 заблокированные нулевым состоянием счетчиков 12 и 13. После прихода перво-

ro импульса код на выходах счетчиков 5 и 6 будет одинаковым и блок 7 выдает раэрешаюший сигнал для элементов И 4 и 9 еше до окончания первого импульса, и через элемент И4 первый импульс поступит на входы элементов И 14 и 16, Сигналом "1 на инверсном выходе триг5 10087 51 d менты И 4 и 9 и через элемент И 15на вычитаюший вход счетчика 12. Элемент И 9, разблокированный сигналом "О, на выходе блока 7, зв счет инверсии первого входа, пропустит первый импульс, который через элементы ИЛИ 10 и. И 16 поступит на суммируюший вход счетчика

13. Второй импульс, как и первый, поступит на вход счетчика 5, на элементы И

4 и 9 и элементы И 15 и 17. В момент действия второго импульса состояния выходов счетчиков 5 и 6 будут одинаковы и на выходе блока 7 будет сигнал "1 который разблокирует элемент И 4 и заблокирует элемент И 9.

После окончвчия второго импульса содержимые счетчика 12 уменьшится, счетчика 13 увеличится еше на единицу, а счетчик 5 установится в нулевое состояние сигналом с выхода блока сравнения

7 через элемент 8 задержки. Элемент И

4 заблокируется, а элемент И 9 разблокируется. Третий импульс через элементы И

9, ИЛИ 10 и И 16 увеличит содержимое счетчика 13, в через элемент И 15 уменьшит „содержимое счетчика 12 на единицу. В момент прихода четвертого импульса эаблокируется элемент И 9 и разбло-. кируется элемент И 4, твк квк коды на выходах счетчиков 5 и 6 снова будут равны. Все импульсы последовательности, Э

=3 как и первые, будут распределяться элеТ ментами И 4 и 9, в зависимости от состояния выхода блока 7. гера 1 1 откроется элемент И 14, комму, тирукяций суммирующий вход счетч кв 12, в который и запишется первый импульс.

На выходе этого счетчика появится сигаап 1, который разблокирует элемент %

И 15, коммутирующий его вычитаюший вход, и поступит на вход элемента И 18, заблокированного сигналом . "0" на прямом выходе триггера 11. Сигналом "0" нв выходе элемента ИЛИ 17 элемент И

9 будет заблокирован. Код нв выходе счетчика 12 через открытые элементы

И 19 и 22, входы которых подсоеди ечы к инверсному выходу триггера 11, и элемент ИЛИ 25 будет передаваться нв выход всего устройства.

К приходу второго импульса сигнал с выхода блока 7 через элемент 8 задержки установит счетчик 5 в нулевое состояние. Аналогично, квк и первый импульс, все последующие импульсы будут поступать в счетчик 12.

В момент равенства U> Uрсигнал на выходе компарвтора станет ."О" и заблокирует элемент И 4. Поступление импульсов в счетчик 12 прекратится и код на выходе устройства будет соответствовать ординате текущего значения первого члена выборки 34. ,Нействительно, исходя иэ соотношения (1), при М= 1

При достижении 0р максимального эна чения генератор 2 возвратится в исход-35. ное состояние и на его втором выходе по-. явится запускающий импульс, который опрокинет триггер 1 1, эвсинхрониэирует генератор 3, а в счетчик 6 запишется второй импульс. С момента запуска гене- 40 ратора 2 начинается второй такт работы ус тройс твв.

Во втором такте первый импульс с выхода генератора 3 поступает на элементы И 4 и 9 и нв входы элементов И 15 и 17.

Изменение состояния триггера 11 приведет к тому, что разблокируется элемент

И 15, коммутируюший вычитаюший вход счетчика 12 по второму входу, а сигнал 50

"1 с выхода этого счетчика, разблокировавший этот элемент. И в первом такте, через элемент И 18 и ИЛИ 20 разблокирует элемент И 9, а на выходе устройства код будет соответствовать сестоянию 55 выхода счетчика 13, т.е. нулю. . Первый импульс во втором такте поступит на счетный вход счетчика 5, элеЕсли формируемое во втором такте энвчение сУ4, то в момент равенства ) „ (), сигнал с выхода компаратора заблокирует элемент И 4 и в счетчик 13 будет по-, ступать только каждый второй импульс, определяемый состоянием выхода блока 7.

Когда содержимое счетчика 12 станет

1 равным нулю, звблокируется элемент И 9 и на выходе устройства через элементы

И 23 и 24 и элемент ЕЛИ 26 будет код, соответствуюший состоянию выхода счетчика 13. Если / re< то раньше заблокируется элемент И 9 нулевым состоянием счетчика 12, после вычитания его содержимого, а каждый второй импульс, определяемый как и в первом случае состоянием выхода блока 7 .будет поступать в счетчик 13 через элементы И 4, ИЛИ

10 и И 16 до поступления блокиру1ошего сигнала с выхода компаратора 1. После блокировки элементов И 4 и 9 на выходе устройства до конца второго такта значение кода будет соответствовать ве7 1008761 8 личине, определяемой соотношением (1) только каждым 4--м импульсом. Поэтори 1=2 му до поступления блокировочного сигнаЪР 1 +Vy ла с выхода элемента ИЛИ 20, сЬответ9 + 2 4

Э 3 4. g. ствуюшего полно вычитанию содержимоАиалогично осушествляется работа в сле- % го счетчика предыдушего среднего ариф метического значения, через элемент И 9

Как следует из описания работы уст- пройдут только И-3/М импульсов из колиройства и его. временных диаграмм, вре- чества, определявшего $Nq,÷òî соответмя работы элементов И 4 и 9 определя ствует произведению ется соответственно амплитудой текуше- 10 формированию первого слагаемого соотного значения элемента выборки "Я 1 и шеяия {1). величиной npetuшушего среднего арифме- Такая организация связей значительно тического значения 3g 1. Кроме того, повышает быстродействие устройства за сигналом с выхода блока 7 происходит счет формирования слагаемых параллельуправление этими элементами, Это управ 15 но во времени, так как импульсь. на выление заключается в том, что через эле ходах элементов И 4 и 9 разнесены во мент И 4 проходит только каждый Я-й времени и не накладываются. импульс из последовательности импульсов, определяюшей 3 g,. Это соответству» Таким образом, введение новых блоков ет произведению 1,1 Я и тем самым — 20 и элементов позвопило значительно упроформированию второго слагаемого в соот- стить устройство и повысить быстродейношении (1), Элемент И 9 блокируется ствие.

И11ИИГ!И Заказ 2340160 Тираж 704 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4