Устройство для определения интервала времени

 

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах. Целью изобретения является повышение точности измерения периода (частоты) импульсов. Устройство для определения интервала времени содержит счетчики 2 и 7 импульсов, триггеры 5 и 9, элемент И 6, дешифратор 8, информационную шину 11. Для достижения цели в устройство введены элемент И 1, формирователь 3 импульсов, элемент ИЛИ 4 и блок 10 управления. Приведен пример выполнения блока 10 управления. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РШЪВЛИН

Ос9 Ot) А1

f5>) 5 Г 04 Р 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к ASTOPCtIOMV СамдатаъСтвм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЮЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ йРИ ГННТ СССР (21) 4727350/21 (22) 04.05.89 (46) 07.07.91. Бюл. Р 25 (71) Украинский заочный политехнический институт им. И,Ç.Соколова (72) В.П.Соляник, E.Í.Áàíòþêîâ, З.Б. Бантюкова, А.П.Голубь, В.И.Ковалев и В.А.Осокин (53) 621.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1379774, кл. G 04 F 10/04, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕРВАПА ВРЕ? 1ЕНИ

2 (57) Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах. Целью изобретения является повышение точности измерения периода (частоты) импульсов. Устройство для определения интервала времени содержит счетчики ? и 7 импульсов, триггеры 5 и 9, элемент И 6, дешифратор 8, информационную нину 11. Для достижения цели в устройство введены элемент

И 1, формирователь 3 импульсов, элемент ИЛИ 4 и блок 10 управления. Приведен пример выполнения блока 10 управления. 2 ил.

166171 6

Изобретение относится к импульсной .технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.

11ель изобретения — повьш ение точности измерения периода (частоты) импульсов путем подсчета импульсов измеряемой частоты до момента окончания временного интервала, в который

10 попадает установленное число импульсов.

На фиг. 1 приведена функциональная .схема устройства для определения интервала времени на фиг. 2 — фун15 кциональная схема блока управления, Устройство для определения интер( вала времени содержит (фиг. 1) элемент И 1, счетчик 2 импульсов, к тактовому входу которого подключен выход элемента И 1, формирователь 3 импульсов, элемент ИЛИ 4, триггер S, 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, дешифратор 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 соедине ны с пятыми входами блока 10 управ- 35 л ения, второй выход котopor о подключен к 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 входом элемента И 1 и тактовым входом триггера 5, нулевой выход которого подключен к четвертому входу блока 10 управления, последний из вторых вы- 50 ходов счетчика 2 импульсов соединен также с входом формирователя 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 10 управления, регистр 14, информационные 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 формирователя 12 импульсов, триггер .20, тактовый вход которого соединен с входом формирователя 12 импульсов и четвертым входом блока 10 управления, третий вход которого подключен к информационному входу триггера 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 ?О.

Счетчик 2 импульсов и триггер 5 по тактовым входам работают от перених фронтов импульсов, поступающих на эти входы. Счетчик 7 импульсов может работать как от передних, так и от задних фронтов импульсов, поступающих на суммирующий вход. Триггер

5 и счетчики 2 и 7 импульсов при нали1661716

Чии сигнала на их входах сброса удерживаются в нулевом положении независимо от того, что на их других входах могут действовать импульсы, Формирователь 3 импульсов выдает

5 короткий импульс при окончании сигнала на его входе, т.е. это формирователь импульсов заднего фронта.

Длительность импульса, выдаваемого формирователем 3, должна быть достаточна ттля четкого срабатывания триггера 5 и блока 10 управления по второму входу.

Дешифратор 8 настраивается на срабатывание при содержимом счетчика 7, равном mN., где Ио — емкость счетчика 7; тп — коэффициент, вводимый для того, чтобы не произошло переполнение счетчика 7 (т,е. 0 с. т (1). 20

Счетчик 7 импульсов выполнен двоичным, счетчик 2 импульсов — в виде счетчика позиционного кода, Первый выход счетчика 2 представляет собой объединение по схеме ИЛИ разрядов счетчика с первого по (КМИИ 1), где КмИИ номер разряда счетчика 2, определяющего минимальную величину интервала времени измерения (на фиг. 1 элемент ИЛИ не показан, так как 1<„„„„ принято равным 2). Вторыми выходами счетчика 2 являются разряды с Кмд„по Кмакс, где Кмакс номер разряда счетчика 2, определяющего максимальную величину интервала времени измерения.

Иа информационную шину 11 подаются импульсы исследуемой последовательности. Формирователь 12 импульсов блока 10 выдает по переднему фронту

40 сигнала, поступившего на его вход сигнала, короткий импульс. Длительность импульса, выдаваемого формирователем 12, должна быть достаточной для записи информации в регистры 13 и 14 и для запуска блока 16 деления.

В регистры 13 и 14 информация записывается по переднему фронту импульса, поступившего на вход записи (MR).

Блок 16 деления предназначен для определения периода (частоты) импуль50 сов, поступивших на шину 11, пу ем деления длительности временного интервала на число импульсов исследу-. емой последовательности, поступивших в течение этого интервала, Блок 16 выполнен таким образом, что при наличии нулевого сигнала на его четвертом входе он не работает, т.е. он, блокирован, при появлении после этого нл четвертом входе единичного сигнала разрешается работа блока 16, но запуск блока 16 происходит только по переднему фронту импултса, поступившего на его третий вход (при наличии единичного сигнала на его четвертом входе) . После окончания определения периода (члстоты) импульсов блок 16 выдает на свой второй выход импульс, свидетельствующий об окончании вычислений, а на первые выходы — код результата вычислений (код периода импульсов). Код нл первых выходах блока 16 не изменяется при изменении сигнала нл четвертом входе (т.е., при блокировке или при разрешении работы блока 16). При подаче импульса нл пятый вход блок 16 прекрлщлет работу и нл его первых выходах устанлвливлется нулевой код, т.е. пятый вход — это вход сброса блока 16. При изменении во время вычислений значения сигнллл нл четвертом входе блока 16 с единичного на нулевые блок 16 прекрлщает вычисления и не выдлет код нл свои первые выходы.

Триггер 19 и 20 по тлктовому входу срабатывают по переднему фронту импульсов, а триггер 21 — по заднему фронту импульсов, поступающих на этот вход указанных триггер»».

Нулевая шинл 22 соединяется с нулевой шиной источника питания 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 (частоты) импульсов, поступаюп1их на шину 11. Дпительность 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, На шину 26 выдается сигнал разрешения считывания результата. На 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 нулевой сигнал и, вследствие этого, закрывается элемент И 1, при этом имеется сигнал на выходе счетчика 2, соответствующем номеру временного интервала, в котором зафиксировано установленное значение яИ количества импульсов исследуемой частоты. Первый, после установки триггера 9 в

10 единичное положение, импульс эталонной частоты с первого выхода блока 10 устанавливает триггер 5 в нулевое положение. На четвертом входе блока 10 управления появляется единичный сиг 15 нал, после появления сигнала на чет» вертом входе блок 10 управления определяет период (частоту) импульсов исследуемой последовательности и после окончания определения выдает на свой второй выход сигнал, устанавливающий устройство в исходное положение (при приведенном на фиг ° 2 примере выполнения блока 10 управления) °

В roM случае, если частота импульсов исследуемой последовательности вы-, ше верхнего порога, триггер 9 устанавливается в единичное положение и закрывает элемент И 1 при присутствии сигнала на первом выходе счетчи--. ка 2 импульсов. Поэтому при установке триггера 5 в нулевое положение и подаче единичного сигнала на четвертый вход блока 10 управления в последнем только вырабатывается сигнал о том, 35 что частота выше верхнего порога, и выдается на второй выход сигнал, ) устанавливающий устройство в исходное положение, Значение периода (частоты) импульсов исследуемой последователь40 ности не определяется, так как в этом случае счетчик 7 импульсов мог переполниться и, следовательно, получиться неправильный результат.

55 мании, например к устройству индикации. В этом случае при наличии сигнала на шине 26 разрешается индикация кода периода (частоты) импульсов исследуемой последовательности с шин

25 или сигнала с шины 27.

Устройство для определения интервала времени работает следующим образом.

В исходном состоянии на втором выходе блока 10 управления имеется единичный сигнал, удерживающий в нулевом положении счетчики 2 и 7 импульсов и триггеры 5 и 9, импульсы эталонной частоты с первого выхода блока 10 управления поступают на тактовый вход триггера 5 и через элемент И 1 — на тактовый вход счетчика 2 импульсов (однако триггер 5 и счетчик 2 импульсов остаются в нулевом положении), на информационную шину 11 поступают импульсы исследуемой последовательности.

Измерение периода импульсов исследуемой последовательности . начинается после появления на втором выходе блока 10 управления нулевого сигнала (этот сигнал появляется при подаче импульса на шину 23 в блоке

10 управления) и прихода первого после этого импульса эталонной частоты с первого выхода блока 10 управления (между появлением нулевого сигнала на втором выходе блока 10 управления и появлением импульса на его первом выходе нроходит время, равное паузе импульсов генератора 18

Этот импульс переводит по своему переднему фронту счетчик 2 импульсов в следующее положение, в данном случае единичный сигнал появляется на первом выходе счетчика 2 и на третьем входе блока 10 управления, кроме того, также по переднему фронту этого же импульса устанавливается в единичное положение триггеу 5 и исчезает сигнал на четвертом входе блока .- 10 управления. Единичный сигнал с единичного выхода триггера 5 открывает элемент И 6, и импульсы исследуемой последовательности начинают поступать на суммирующий вход счетчика 7 импульсов, который подсчитывает их число. При достижении содержимым счетчика 7 установленного зна

)чения йИр (например, 0,5N„) срабатывает дешифратор 8 и сигналом со своего выхода устанавливает в единичное положение 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 управления

9 16617 сигнал, устанавливающий устройство в исходное положение.

Блок 10 управления работает следующим образом. В исходном положении .на втором и третьем входах блока 10 управления отсутствуют сигналы, на четвертом — имеется единичный сигнал, триггеры 19 и 21 находятся в нулевом положении, триггер 20 — в произвольном положении, в регистрах 13 и 14 записаны произвольные коды — результаты предыдущего цикла измерений, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 15 имеется нулевой сигнал, удерживающий блок 16 в заблокированном положении, на первых выходах блока 16 находится результат предыдущего цикла измерений, на первый выход блока 10 управления выдаются импульсы эталонной частоты, 20 а на второй - единичный сигнал. Установка блока 10 управления в исходное положение производится подачей импульса на шину 24.

Запуск блока 10 управления в работу25 производится подачей на шину 23 импульса, длительность которого не должна превышать период импульсов генератора 18.

При поступлении импульса на шину

23 блок 16 устанавливается в нулевое положение и на его первых выходах появляется нулевой код. Кроме того, триггер 20 устанавливается в нулевое положение (если он находился в единичном положении), а триггер 19 в единич-35 ное положение, при этом исчезает еди ничный сигнал Hà его нулевом выходе и, вследствие этого, на выходе эле- . мента ИЛИ-HF. 15 появляется единичный сигнал, разрешающий работу блока 16, Кроме того, появляется единичный сигнал на единичном выходе триггера

19 и по заднему фронту первого, после этого,.импульса генератора 18 триггер 21 устанавливается в единичное положение, на втором выходе блока 10 управления появляется нулевой сигнал и разрешается работа устройства.

Первый импульс генератора 18, по50 сле появления нулевого сигнала на втором выходе блока 10 управления, включает устройство в работу, что приводит к исчезновении единичного сигнала на четвертом входе и к появлению единичного сигнала на третьем входе блока 10 управления, вследствие чего появляется нулевой сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 15 и блок!

6 10

16 снова блокируется. Далее, если до исчезновения единичного сигнала на третьем входе блока 10 управления появляется единичный сигнал на четвертом выходе блока 10 управления, то триггер ?О устанавливается в единичное положение по. его переднему фронту. Сигнал с единичного выхода триггера 20 поступает на шину 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 положение ° Единичный 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 ?1 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 сигнала на 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 1 2 блок 16 не допускается, так как на

его четвертом выходе имеется блокирующий сигнал, т..е. 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

ИЛИ-11Г 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, определяющий

61716 12 счетчика 7 без его переполнения, и по номеру временного интервала и коду в ечетчике 7 определять период (частоту) импульсов исследуемой последовательности, повьш(ает точность определения периода (частоты) импульсов исследуемой последовательности за счет определения точного числа импульсов, попадающих в интервал времени измерения. Кроме того, устройство позволяет сигнализировать о значениях частоты импульсов, превышающих верхний или не достигающих нижнего пороговых значений, чем также повышается точность, так как не выдаются недостоверные результаты.

1 1 16 период (частоту) импульсов измеряемой частоты. При окончании определения периода (час тоты) блок f 6 выдает код этого периода (частоты) на шины 25 и сигнал об окончании вычислений на свой второй выход. По переднему фронту сигнала с второго выхода блока 16 устанавливается в нулевое положение триггер 19, при этом íà его нулевом выходе появляется единичный сигнал, блокирующий работу блока 16 (код на первых выхо)дах .блока 16 и .шинах 25 сохраняется) поступающий на шину 26, чем разре1 ается использование кода, находяще1.ося на шинах 25 (например, разреша тся индикация периода измеряемой частоты). По заднему фронту первого, осле установки триггера 19 в нулеое положение, импульса генератора 18

1 риггер 21 устанавливается в нулевое оложение и на втором выходе блока

10 появляется единичный сигнал. Блок .

О управления возвращается в исходное положение °

Если до появления сигнала на четвертом входе блока 10 управления на его второй вход поступает импульс, то триггер 19 устанавливается в нуЛевое положение, единичный сигнал с

6го нулевого выхода блокирует через злемент ИЛИ-HF. 15 блок 16 и, поступая а шину 26, сигнализирует oh окончаии цикла измерений. Ela шинах 25 в этом случае находится нулевой код, свидетельствующий о том, что частота

Измеряемых импульсов ниже нижнего порога. По заднему фронту первого, После установи триггера 19 в нулевое положение, импульса генератора 18 триг гер 21 устанавливается в нулевое положение и на втором выходе блока 10 управления появляется единичный сигнал. Блок 10 управления возвращается в исходное положение.

Блок 10 управления может быть выполнен на базе микропроцессорного .комплекта в виде микроЭВМ, которая по программе на основании сигналов, поступающих на второй, третий и четвертый входы блока 10, обрабатывает коды, поступающие на первые и пятые входы, обрабатывает сигнал, выдаваемый на второй выход, и эталонную частоту, выдаваемую на первый выход блока 10.

Таким образом, устройство позволяет определять интервал времени, соот- ветствующий оптимальному заполнению

Формула изобретения

20 Устройство дпя определения интервала времени, содержащее первый счетчик импульсов, первый триггер, первый элемент И, второй счетчик импульсов, к суммирующему входу которо25 го подключен выход первого элемента

И, дешифратор, входы которого соединены с выходами второго счетчика импульсов, второй триггер, нулевой выход которого подключен к информационному входу первого триггера, выход дешифратора соединен с входом установки в единичное положение второго триггера, информационную шину, которая подключена к второму входу первого элемента И, о т л и ч а ю щ е35 е с я тем, что, с пелью повышения ,точности измерения периода импульсов, в него введены второй элемент И, формирователь импульсо.в, элемент ИЛИ и

40 блок управления информационный вход

У первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, первый выход блока управления подключен к вто рому входу второго элемента И и так45 товому входу первого триггера выход

У второго элемента И подключен к тактовому входу первого счетчика импульсов, первый выход которого подключен к третьему входу блока управления, 50 четвертый вход которого соединен с нулевым выходом первого триггера, единичный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, вторые выходы первого счетчика импульсов подключены к пятым входам бло55 ка управления, второй выход которого соединен с.первым входом элемента

ИЛИ, входом сброса первого счетчика импульсов, входом сброса второго триггера и входом сброса второго

1661716

13 дй

Составитель В. Чижов Редактор Н.. Тупица Техред Л,Сердюкова Корректор С. ШекмаР

Заказ 2122 Тираж Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 счетчика импульсов, выходы которого подключены к первым входам блока управления, второй вход которого соединен с выходом формирователя импуль5 сов и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса первого триггера, вход формирователя импульсов соединен с последним из вторых выходов первого счетчика импульсов.