RU1815656C - Устройство дл определени максимального значени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности работы устройства. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, блок задержки, первый ключ, первый счетчик, первый регистр, блок сравнени  и цифроаналоговый преобразователь , причем выход генератора тактовых импульсов соединен с управл ющим входом первого ключа и с входом блока задержки , второй вход первого ключа  вл етс  входом устройства, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, первый выход блока задержки соединен с входом сброса первого счетчика. Устройство отличаетс  тем, что в него введены группа регистров , второй ключ, второй счетчик, второй регистр, элемент И, алгебраический сумматор и триггер, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом второго счетчика и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока сравнени , а выход - с синхровходом первого регистра, выходы которого соединены с информационными входами цифроаналогового преобразовател  и с первой группой входов блока сравнени , втора  группа входов которого соединена с группами информационных входов первого и второго регистров и с выходами алгебраического сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам второго регистра, первого счетчика и последнего регистра группы, выходы первого счетчика соединены с информационными входами первого регистра группы, регистры группы соединены последовательно по информационным входам/выходам, а их синхровходы объединены, соединены с синхровходом второго регистра и с вторым выходом элемента задержки, выход переполнени .второго счетчика соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого соединен с входом сброса второго счетчика и  вл етс  входом начальной установки устройства , а пр мой выход подключен к упрае- л ющему входу второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом цифроэналогового преобразовател , а выход  вл етс  выходом устройства. 1 ил. V fe 00 ел о ел о

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности работы устройства.

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  определени  максимального значени .

Устройство дл  определени  максимального значени  содержит генератор 1

тактовых импульсов/блок 2 задержки, первый 3 ключ, первый 4 счетчик, второй 5 счетчик , группу регистров, содержащую регистры 7I-TN группы, алгебраический сумматор 8, первый 9 и второй 10 регистры, триггер 11, блок 12 сравнени , элемент 13 И, цифроаналоговый 14 преобразователь и второй 15 ключ. Вход 16 информационный устройства соединен с информационным входом ключа 3. Вход 17 начальной установки устройства соединен с входами сброса счетчика 5 и С нулевым входом триггера 11, Выход 18 устройства соединен с выходом цифроаналогового преобразовател  (ЦАП) 15. Выход генератора 1 соединен с управл ющим входом ключа 3, и с входом элемента задержки 2, а также со счетным входом счетчика 5 и с первым входом элемента И 13. Первый выход блока 2 соединен с входом сброса счетчика 4, второй выход - с синх- ровходами всех регистров 7 группы 6 и С синхровходом регистра 10. Выход ключа 3 подключен к счетному входу счетчика 4, выходы которого соединены с информационными входами регистра 7i группы 6 и с первой группой входов сумматора 8; выходы 1-го регистра 7 группы 6 соединены с информационными входами {+1-го регистра 7 той же группы, г 1,N-i. выходы последнего , N-ru регистра 7 группы б соединены со второй группой входов сумматора 8, выходы которого подключены к информационным входам регистров 9 и 10. Выходы регистра 9 соединены с первой группой входов блока сравнени  12 и с информационными входами ЦАП 14. Выходы регистра 10 соединены с третьей группой входив сумматора 8. Пр мой выход триггера 1Т соединен с вторым входом ключа 15. Выход элемента И 13 подключен к синхровходу регистра 9. Выход блока сравнени  12 соединен с вторым входом элемента И 13. Выход ЦАП 14 соединен с информационным входом ключа 15.

Устройствр работает следующим образом . .. . ;.: /....... . . , : .. : .,.: ;. ;

В основу работы устройства положен следующий принцип, Предположим, необходимо определить максимальное число импульсов входной частотно-модулированной последовательности, приход щих за интервал времени То. В за вл емом устройстве этот интервал разбиваетс  на N частей. Генератор тактовых импульсов выдает импульсы с частотой f N/To. Таким образом, в группе регистров записываютс  значени  чисел входных импульсов,  вл ющихс  1/14- ми част ми искомого числа. (Их сложение дает текущее значение искомого числа). Очередное значение числа импульсов входных формируетс  по предыдущему значе10

нию, добавлением к нему числа импульсов, зафиксированных счетчиком 4 в текущем интервале T0/N и вычитанием из него самого старого значени , зафиксированного в

5 последнем регистре группы 6. Таким образом , в отличие от прототипа, фиксирующего и выбирающего максимальное число из чисел , полученных на интервалах измерени : О - Т0, To-2.To,...i.To-(i+1).to. за вл емое устройство реализует оценку и выделение максимального значени  среди чисел, полученных на интервалах времени 0-Т0, To/N-T-KT0/N),...,0-To)/N-To- {i-To) /N,... ig В исходном состо нии (в режиме определени  максимального значени ) регистры 9, 10, регистры 7 группы 6, счетчики 4 и 5 - обнулены, триггер И - в нулевом состо нии. Генератор тактовых импульсов не формируQ ет импульсов. Соответствующие цепи начальной установки (за исключением цепей начальной установки блоков 5 и 11) не показаны . При отсутствии импульсов с выхода генератора 1 формируетс  потенциал высо5 кого уровн .

При запуске устройства генератор 1 начинает формировать короткие отрицательные импульсы с периодом следовани  Т0. (В принципе, безразлично дл  устройства - по0 ступают или нет входные им пульсы на входы счетчика 4 до начала работы устройства, так как при запуске предусматриваетс  установка перечисленных выше узлов в исходное состо ние; однако, при необходимости

5 исключени  этого факта, можно использовать дополнительный, не показанный на чертеже, управл ющий вход ключа 3, на который до момента запуска устройства пода- етс  запрещающий нулевой потенциал, а в

9 течение всего интервала времени работы устройства - разрешающий положительный потенциал).

От момента запуска устройства до пер вого (очередного) импульса с выхода генера тора 1, входные частотномодулированные информационные импульсы поступают через открытый ключ 3 на счетный вход счет- чика 4 и подсчитываютс  ими. При этом, в 0 алгебраическом сумматоре 8 (выполненном,

например, на комбинационном принципе) формируетс  двоичный код числа (8), определ емого выражением

(8) (10) + (4)-(7N), eg где ( ) - содержимое (двоичный код) соответствующего блока устройства, А в блоке сравнени  12 этот код сравниваетс  с кодом максимального среди всех предыдущих (перед первым тактовым импульсом - нулевого ) значени  числа входных импульсов; в том случае, если код на выходах сумматора 8 больше кода с выходов регистра 9, блок

сравнени  12 формирует на выходе (например , выход типа Больше) сигнал положительного (высокого) уровн .

Приход первого (очередного)тактового импульса с выхода генератора 1 вызывает следующие процессы. Ключ 3 закрываетс  на врем  переходных процессов в устройстве . Счетчик 5 инкрементируетс . Открываетс  элемент И 13 и в случае выполнени  услови 

(8)(9)

(что соответствует случаю, когда новое значение числа импульсов, определенное за интервал времени Т0, больше предыдущего максимального значени ), выходной код из сумматора 8 записываетс  в регистр 9 - регистр пам ти максимального значени .

Затем, с задержкой, обеспечивающей окончание срабатывани  указанных блоков, формируетс  импульс на втором выходе блока задержки 2 (задержанный тактовый импульс), и записывает содержимое выходов сумматора 8 в регистр 10 - регистр пам ти текущего значени , а также продвигает коды (частичных значений) в регистрах 7 группы 6, записыва  в первый регистр 7i содержимое счётчика 4.

После этого, задержанным сигналом с первого выхода (относительно второго выхода ) блока задержки 2, счетчик 4 сбрасываетс .

Далее процесс продолжаетс  аналогично .

Содержимое регистра 9 поступает в цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, где преобразуетс  в потенциал, пропорциональный максимальному значению, определ емому устройством. Этот потенциал, однако, в начальный отрезок времени работы устройства не проходит через закрытый триггером 11 аналоговый ключ 15 на выход 18 устройства (так как.в начальный момент времени происходит накопление информации - от запуска до Т0). Импульсы с генератора 1 подсчитываютс  счетчиком 5, и при поступлении на его счетный вход N-ro импульса , по вл етс  сигнал на выходе пере- полнёни  счетчика 5. который устанавливает триггер 11 в единичное состо ние , открыва  элемент 15 (ключ) и разреша  . прохождение выходного информационного сигнала на выход 18 устройства . (При необходимости точной прив зки момента разрешени  к окончанию переходных процессов в устройстве при поступлении N-ro тактового импульса, на выходе триггера 11 может быть дополнительно включен элемент задержки).

Если в устройстве используетс  ЦАП, требующий тактовых импульсов запуска,

они могут быть поданы на него, например, с второго выхода блока задержки 2 (соответствующа  цепь, так же, как и элемент задержки на выходе триггера 11 не показаны на

чертеже).

Блок задержки 2 может быть выполнен, например, на основе двух последовательно соединенных элементов задержки, или двух последовательно соединенных одновибраторов .

Генератор тактовых импульсов 1 может функционировать также совершенно анэло- гично генератору, использованному в устрой- стве-прототипе, при соответствующих

услови х и фронтах срабатывани  св занных с ним и блоком задержки 2 блоках устройства .

При необходимости в ЦАП может быть встроен собственный высокочастотный тактовый генератор. Кроме того, при наличии в составе используемого ЦАП регистра, отпадает необходимость в использовании отдельного регистра 9; при этом внутренний регистр ЦАП должен иметь те же внешние

св зи, что и регистр 9 в за вл емом устройстве .

Алгебраический сумматор 8 может быть реализован на основе сумматора-вычитате- л  - микросхем типа К 500 ИМ 180. При этом

следует реализовать блок 8 в виде последовательно соединенных двух таких схем (или совокупностей таких схем - в зависимости от разр дности): первоначальна  схема настраиваетс , как сумматор, и суммирует коды (4) и (10); ее выходы соединены с второй схемой, на вторые выходы которой в режиме вычитани (он задаетс , как и режим суммировани  соответствующими потенциалами на управл ющих входах микросхемы, посто нно подключенными в данном устройстве соответственно к шинам и высоким или низким потенциалом) подаетс  код (7м). Таким- образом реализуетс  текуща  величина. Требуема  устройству.

За вл емое устройство может быть использовано и дл  поиска минимального значени . Дл  этого необходимо в исходном Состо нии установить на всех регистрах 7 группы 6, на регистре 9 - коды тина

111.„11 Г, то есть все разр ды должны содержать единичные значени  (максимальные предварительные значени ), а в регистр 10 занести код суммы всех содержимых регистров 7. Кроме того, в этом случае следует

переключить выход блока сравнени  12: вместо выхода типа Больше использовать выход типа Меньше. При этом устройство работает совершенно аналогично вышеописанному и определ ет .минимум.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить точность определени  максимального значени  за счет определени  и выбора на совокупности не только непересекающихс  интервалов времени , но и на интервалах времени заданной длительности, но произвольного момента начала. Чем больше выбрано число N, тем более точно устройство определ ет максимальное значение. При N 1 предлагаемое устройство по характеристикам совершенно аналогично.прототипу. В данном устройстве можно получать выходную информацию и в виде кода, снима  его с выходов регистра 9. Кроме того, за вл емое устройство повышает быстродействие процесса определени  максимума, так как фактически при тех же .длительност х анализируемых интервалах времени осуществл ет проведение за то же врем  в N раз больше измерени . Перечисленные факторы расшир ют область применени  за вл емого устройства за счет того, что оно может быть корректно применено в системах, где требуетс  вычисление экстремальных значений параметра в произвольные (возможно , пересекающиес ) интервалы времени, в то врем  как прототип принципиально не позвол ет этого осуществить.

Все вышесказанное подтверждает преимущества предлагаемого устройства перед прототипом и соответствует поставленной цели изобретени .

Базовым объектом дл  предлагаемого устройства  вл етс  устройство дл  определени  максимального значени . Недостатками базового объекта  вл ютс  низкое быстродействие и точность. Как следует из описани  предлагаемого устройства, последнее обладает значительно (по заданию пользовател ) более высокими значени ми быстродействи  и точности, что обуславливает его преимущества в сравнении с базовым объектом.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  максимального значени , содержащее генератор тактовых импульсов, блок задержки тактовых импульсов, первый ключ, первый счетчик , первый регистр, блок сравнени  и циф- роаналоговый преобразователь, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с управл ющим входом первого ключа и с входом блока задержки тактовых импульсов, информационный вход первого ключа  вл етс  входом устройства, а выход соединен со счетным входом первого счетчика , первый выход блока задержки тактовых импульсов соединен с входом сброса первого счетчика, о т личающеес  тем, что, с целью повышени  точности работы, в него введены группа регистров, второй

   ключ, второй счетчик, второй регистр, элемент И, алгебраический сумматор и триггер, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом второго счетчика и с первым входом элемента И,

   второ.й вход которого соединен с выходом блока сравнени , а выход- ссинхровходом первого регистра, выходы которого соединены с информационными входами цифро- аналогового преобразовател  и первой

   группой входов блока сравнени , втора  группа входов которого подключена к группам информационных входов первого и второго регистров и выходам алгебраического сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам второго регистра, первого счетчика и последнего регистра группы, выходы первого счетчика соединены с информационными входами первого регистра группы, регистры группы соединены последовательно по информационным входам-выходам, а их синхровходы объединены и соединены с синхровходом второго регистра и вторым выходом блока задержки тактовых импульсов, выход переполнени 

   второго счетчика соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого соединен с входом сброса второго счетчика и входом начальной установки устройства, а пр мой выход подключен к управл ющему

   входу второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом цифроанало- гового преобразовател , а выход  вл етс  выходом устройства.