SU845141A1 - Цифровые вторичные часы-хронометр - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВЫЕ ВТОРИЧНЫЕ ЧАСЫ-ХРОНОМЕТР

1

Изобретение относитс  к приборостроению , в .частнести к вторичным приборам времени, на которые информаци  о текущем времени поступает от первичных часов в кодированном виде, и может быть использовано как дл  цифровой индикации текущего времени, так и дл  измерени  временных интервалов.

Известен цифровой хронометр, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, ключ, вход которого подключен к триггеру с раздельным входом и счетчик 1. Така  схема хронометра сложна и дорога из-за того, что в ней содержитс  генератор стандартной частоты, обычно стабилизированный кварцевым ре; зонатором, и многоразр дный делитель частоты , который выполн ет роль формировател  счетных импульсов.

Наиболее близким по технической сущности  вл ютс  цифровые вторичные часыхронометр , содержащие селектор импульсов, информационный и тактовый выходы которого подключены соответственно к информационному и тактовому входам регистра, а маркерный выход и выход «огибающей

тактовых- импульсов селектора импульсов подсоединены соответственно к входу «установки нул  и счетному входу коммутатора, и цифровые индикаторы 2.

Недостатком такого устройства  вл етс  невозможность точного измерени  интервалов времени.

Целью изобретени   вл етс  расщирение функциональных возможностей.

Дл  достижени  поставленной цели введены шесть счетчиков импульсов, щесть клюJJJ чей, схема совпадени , Д-триггер, схема выделени  фронтов, блок управлени  с переключателем режима работ и трем  кнопками «Сброс, «Стоп и «Старт, причем выходы коммутатора через ключи соединены со входами разращени  записи кода счетчиков импульсов, соединенных последовательно , входы записи кода которых соответственно объединены и присоединены к выходам регистра, а выходы параллельного кода каждого счетчика соединены с цифровыми индикаторами, входы установки нул  счетчиков и счетный вход первого счетчика присоединены соответственно к первому и второму.выходам блока управлени , третий выход которого соединен с объединенными входами управлени  ключей. Один из выходов регистра соединен с первым входом схемы совпадени , выход которой присоединен к Д-входу Д-триггера, С-вход которого соединен со вторым входом схемы совпадени  и одним из выходов коммутатора, а пр мой и инверсный выходы Д-триггера через схему выделени  фронтов присоединены ко входу блока управлени . При этом блок управлени  содержит две схемы И на два и три входа соответственно и дваНЗ-триггера, причем выходы переключател  режима работ присоединены соответственно кЯи Бвходам nepBoroRS-триггера, инверсный выход которого присоединен к управл ющим входам ключей, а пр мой - к первому входу схемы И, второй вход которой соединен с выходом схемы выделени  фронтов, а третий вход - с пр мы.м выходом второгоRS-триггера, инверсный выход которого присоединен к первому входу второй схемы И, второй вход которой соединен с кнопкой «Сброс , а кнопка «Стоп и «Старт присоединены соответственно к Яи S входам второго RS-триггера, выходь схем И соединены соответственно со входами «установки нул  счетчиков импульсов и со счетным входом первого счетчика импульсов. Схема выделени  фронтов содержит схему ИЛИ и два формировател  импульсов, входы которых соединены с выходами Дтриггера , а. выходы этих формирователей через схему ИЛИ соединены со вторым входом трехвходовой схемы И управлени . На фиг. 1 представлена структурна  схема цифровых вторичных часов-хронометра; на фиг. 2 и 3 - соответственно схема блока управлени  и схема выделени  фронтов; на фиг. 4 - временные диаграммы работы устройства. Цифровые вторичные часы-хронометр (фиг. ,1) содержат селектор импульсов 1, регистр 2, коммутатор 3, ключи 4, счетчики 5 импульсов, цифровые индикаторы 6, блок управлени  7, схему 8 совпадени , Д-триггер 9, схему 10 выделени  фронтов. Блок управлени  7 (фиг. 2) включает переключатель 11 режима работ, кнопку 12 «Сброс, 13 «Стоп, 14 «Старт, К -триггер 15, трехвходовую схему И 16,Я5-триггер 17, двухвходовую схему И 18. Схема 10 выделени  фронтов (фиг. 3) состоит из двух формирователей импульсов 19 и схемы ИЛИ 20. В цифровых вторичных часах-хронометре (фиг. 1) информационный и тактовый выходы селектора импульсов 1 соответственно соединены с информационным и тактовым входами регистра 2, а маркерный выход и выход огибающей тактовых импульсов соответственно соединены со входом «установки нул  и счетным входом ком.мутатора 3, выходы которого через ключи 4 соединены со входами разрешени  записи кода счетчиков 5 импульсов, входы записи «кода которых соответственно объединены и присоединены к выходам регистра 2. Выход каждого предыдущего счетчика 5 импульсов (кроме последнего) соединен со счетным входом последующего, а выходы параллельного кода каждого счетчика 5 соединены с цифровыми индикаторами 6. Причем входы установки нул  счетчиков 5 и счетный вход первого счетчика присоединены к соответствующим выходам блока управлени  7, третий выход которого соединен с объединенными входами упраглени  ключей 4. Один из выходов регистра 2 соединен со входо.м схемы 8 совпадени , выход которой присоединен к Д-входу Д-триггера 9, С-вход которого соединен со вторьЕм входом схемы 8 совпадени  и одним из вы.ходов ко.ммутатора 3, а пр мой и инверсный выходы Дтриггера 9 через схему 10 выделени  фронтов присоединены ко входу блока управлени  7, к .которому присоединен переключатель 11 режима работ и кнопки 13, 12 и 14 соответственно. В блоке управлени  7 (фиг. 2) выходы переключател  присоединены соответственно к R и 5-входам Яр -триггера 15, инверсный выход которого присоединен к управл ющим входам ключей 4, а пр мой - к первому входу схемы И 16, второй вход которой соединен с выходо.м схемы 10, а третий с пр мым выходомЯ$--триггера 17, инверсыьги выход которого присоединен к одному BXO,:IV схемы И 18, другой вход которой соедш:;. с кнопкой 12, 3 кнопки 13 и 14 присосдпиГМЫ соответственно кКи5-входа.м триггера -.7. Причем выходы схем И 16 и Jh соединены соответственно со с:четным ВХОЛ.ОМ riepj5(i4; счетчика 5 и входами «устаморзкн iiv.isi ыкх счетчиков. В схеме К) выделени  фронтг в (фиг. ii входы формирователей 9 импульсов сое;;;-;нены соответственно с пр хилм и MHBepciii.i.v; выходами Д-триггсиа 9, а зыхоли этих формирователей 19 через схему 20 соединены со входом схемы И 16 блока управлени  7. Цифровые 1ггоричные часы-хроно.мстр работают следующим образом. На вход се;1ектора импульсов 1 (фиг . i; из .1ИНИИ кодированных сигналов от первичных часов поступают двухпол рные последовательности (фиг. 4 а), кажда  из которых несет информацию о значении цифр/а. которую необходимо отобразить на цифро;;ом индикаторе. Между последовате.чыюстпми делаютс  паузы или дл  индикации Г ереданной цифры, илн же дл  переписи информации из регистра в запоминающие ст ройства (в описываемо.м случае в считчики импульсов). И.мпульсы положительной пол рности (по четыре импульса в каждой последовательности при передаче значений цифры в двоично-дес тичном коде 8-4-2-1)  вл ютс  тактовыми и с. д, преобразовани  последовательного двоично-дес тичного- кода в параллельный. Импульсы отрицательной пол рности, следующие в паузах между последовательност ми импульсов ,  вл ютс  маркерными и служат дл  «окраски начала передачи последовательностей кода текущего времени. Значение каждой дес тичной цифры кодируетс  отрицательными .чмпульсами, количество и их местоположение относительно тактовых импульсов определ етс  прин тым в конкретных первичных часах кодом (фиг. 4 а - изображен код 8-4-2-1). Селектор импульсов 1 производит выделение пачек (последовательностей) тактовых импульсов (фиг. 46), импульсов кода текущего времени (фиг. 4 в), маркерных импульсов (фиг. 4 г) и вырабатывает импульсы огибающей тактовых импульсов (фиг. 4д). Информационные и тактовые импульсы с выхода селектора импульсов поступают соответственно на информационный и тактовые входы регистра 2. В регистре 2 последовательные посылки кода текущего времени преобразуютс  в последовательно-параллельный код, т. е. в регистр 2 последовательно с интервалами, определ е.мыми частотой следовани  пачек тактовых импульсов, записываетс  информаци  о каждом значении передаваемой дес тичной цифры кода времени . С селектора импульсов 1 поступают маркерные импульсы и импульсы огибающей тактовых соответственно на вход установки нул  и счетный вход коммутатора 3 (фиг. 4 г, д). Под воздействием огибающей тактовых импульсов коммутатор 3 переходит из одного состо ни  в другое и в результате этого на его выходах последовательно друг за другом по вл ютс  импульсы в паузах между последовательност ми импульсов кода времени (фиг. 4 ). В зависимости от положени  переключател  11 режима работ ключи 4 могут быть открыты сигналом с блока управлени  7 в режиме индикации текущего времени, и закрыты в режиме измерени  интервала времени. Рассмотрим сначала режим индикации текущего времени, при этом переключатель 11 находитс , например, в нижнем по схеме положении (фиг. 1). При этом с первого и второго выхода блока управлени  7 на входы установки нул  и вход первого счетчика импульсов никаких сигналов не поступает. С третьего выхода блока управлени  7 на объединенные входь управлени  ключей 4 поступает сигнал, разрещающий прохождение импульсов с коммутатора 3 через открытые ключи 4 на входы разрешени  записи счетчиков импульсов 5. Под воздействием этих импульсов (фиг. 4 ж) информаци  о каждом значении дес тичной цифры кода времени переписываетс  последовательно с регистра 2 на счетчики импульсов 5, которые при этом режиме работы часов выполн ют роль запоминающих устройств . Далее информаци  со счетчиков импульсов 5 в параллельном коде поступает на цифровые индикаторы 6, которыми и индицируетс . Следует отметить, что маркерный импульс (фиг. 4 г), проход щий на вход установки нул  коммутатора 3, фазирует его работу относительно аналогичного узла первичных часов и определ ет частЬту записи кода времени в счетчики импульсов 5. Второй режим работы часов - измерение интервала времени - обеспечиваетс  переводом переключател  11 в верхнее по схеме положение (фиг. 1). При этом сигнал с третьего выхода блока управлени  7 снимаетс , в результате ключи 4 оказываютс  закрытыми. При нажатии на кнопку 12 сброса сигнал с первого выхода блока управлени  7 устанавливает все счетчики 5 в нулевое состо ние. С нажатием на кнопку 14 «Старт блок управлени  7 разрешает прохождение импульсов образцовой частоты с выхода схемы 10 выделени  фронтов на счетный вход первого счетчика импульсов 5. При нажатии на кнопку 13 подсчет импульсов образцовой частоты счетчиками 5 заканчиваетс . Результат измерени  при этом индицируетс  цифровыми индикаторами 6. Формирование импульсов образцовой частоты происходит с помощью схемы 8 совпадени , Д-триггера 9 и схемы 10 выделени  фронтов. Дл  по снени  способа выделени  импульсов образцовой частоты из кода времени приведена таблица.

2

2-4-2-1

самодополн ю 4 2 щийс 

1 2

2-4-2-1

несамодополн .4 2 ющийс  В таблице помещено три кода: 8-4-2-1, 2-4-2-1, самодополн ющийс  и несамодополн ющийс , у которых младщие разр ды с весом «единица периодически мен ют свои значени  с «нул  на «единицу и наоборот при изменении от «нул  до «дев ти по возрастающему закону нормального р да чисел. А так как от первичных часов к вторичным поступают кодированные значени  текущего времени, которые возрастают с дискретностью, например секунды, то по вл етс  возможность выделить секунду по моменту изменени  кода в младщем разр де (по переходу от «О к «1 или наоборот ) . Образцова  частота выдел етс  из кода времени следующим образом. На один вход схемы 8 совпадени  поступают сигналы выхода последнего разр да регистра 2, в который записываетс  младщий разр д кода времени (фиг. 4е). На другой вход схемы 8 поступают сигналы с одного из выходов коммутатора 3 (фиг. 4ж заштрихован), которые совпадают по времени с моментом передачи значений секунд от первичных часов. Схема 8 совпадени  открываетс  только в том случае (фиг. 4з), когда с выхода регистра 2 идет сигнал «единица , который и переводит Д-триггер 9 в «единичное состо ние с приходом на его вход сигнала с коммутатора 3. Д-триггер 9 находитс  в «единичном состо нии до техпор , пока схема 8 открыта, т. е. пока значение кода «секунд не измен етс . При изменении кода «секунд в последний разр д регистра 2 будет записыватьс  «нуль и при этом схема 8 закрываетс , а Д-триггер 9 переходит в «нулевое состо ние. Таким образом Д-триггер 9 находитс  в одном из двух состо ний в течение 1 с и переходит в противоположное при смене значени  кода секунд (на фиг. 5 изображен переход из «О в «1). Сигналы с выходов Д-триггера 9 поступают на вход схемы 10, котора 

8

Продолжение таблицы

0011010011

..-.

ООООО11111

.o -JL -Q-1-.-1-9-1-Q lOOOOl 1

.o.Q Q -Il-Q- 0-JL-i-l-1-.

0011111111 формирует узкие импульсы в момент перехода Д-триггера 9 из одного состо ни  в другое. В результате этого на вход блока управлени  7 поступают со схемы 10 импульсы образцовой последовательности с частотой 1 Гц, которые затем и подсчитываютс  счетчиками импульсов 5. Блок управлени  7 работает следующим образом (фиг. 2). При переводе переключател  11 в нижнее по схеме положениеRS-триггер 15 закрывает схему И 16, тем самым разрыва  цепь подсчета импульсов счетчиками 5, и открывает ключи 4 сигналом с инверсного выхода триггера 15, разреша  тем самым запись кода с регистра 2 на счетчики 5 с помощью сигналов с коммутатора 3. При переводе переключател  , 11 в верх нее по схеме положение (фиг. 2) часы r(jтовы работать в режиме измерени  интеовалов времени. Дл  этого необходимо нажать на кнопку 3. При этомЯБ-триггер 17 переходит в «нулевое состо ние, при котором схема И 18 открываетс , а И 16 закрываетс . При нажатии кнопки 12 «Сброс сигнал от этой кнопки проходит схему И 1на входы установки нул  счетчиков 5. С нажатием на кнопку 14 «Старт триггер 17 переходит в «единичное состо ние, при котором схе.ма 18 закрываетс , а схема И 16 открываетс . При это.м сигналы образцовой последовательности со схе.мы 10 через открытую схему И 16 проход т на счетный вход первого счетчика и.мпульсов 5. Схема 10 выделени  фронтов (фиг. 3) работает следующим образом. С выходов Д-триггера 9 на входы формирователей 19 импульсов поступают противофазные сигналы со скважностью два и частотой 0,5 Гц. Каждый формирователь 19 вырабатывает сигнал только из перепада напр жени  одного знака, например с «О в «Г. В результате этого на выходах этих формирователей по вл ютс  короткие импульсы напр жени  с частотой 0,5 Гц и сдвинутые относительно друг друга на половину периода их следовани . Эти сигналы собираютс  схемой ИЛИ. 20 и уже с частотой 1 Гц посылаютс  на вход схемы И 10 блока управлени  7.

Таким образом, введение в цифровые вторичные часы шести счетчиков импульсов, шести ключей, схемы совпадени , Д-триггера схемы выделени  фронтов и блока управлени  с одним переключателем и трем  кнопками позвол ет расширить функциональные возможности вторичных часов путем обеспечени  в них режима измерени  интервалов времени с индикацией как результата измерени , так и прин того кода времени на одном цифровом табло. Кроме этого, формирование образцовой последовательности импульсов происходит непосредственно из последовательного кода времени, принимаемого от первичных часов. Следует также отметить, что образцова  последовательность импульсов может быть сформирована с различным периодо.м следовани  от секунд до дес тков часов путем подключени  второго входа схемы 8 совпадени  и С-входа Д-триггера 9 к соответствуюшему выходу коммутатора 3 (фиг. 1).

В результате путем небольших затрат вторичные часы преврашаютс  в измеритель интервалов времени, точность измерени  которого будет зависеть только от точности хода первичных часов (без учета погрешности дискретности);

Claims (3)

1. Цифровые вторичные часы-хронометр, содержащие селектор импульсов, инфор.мационный и тактовый выходы которого подключены соответственно к информационному и тактовому входам регистра, а маркерный выход и выход оги-бающей тактовых импульсов селектора импульсов подсоединены соответственно к входу установки нул  и счетному входу ком.мутатора, и цифровые индикаторы , отличающиес  тем, что, с целью расширени  фунциональных возможностей, они снабжены шестью счетчиками и.мпульсов шестью ключами, схемой совпадени , Дтриггером , схемой выделени  фронтов, блоком управлени  с переключателем режима работ и трем  кнопками «Сброс, «Стоп и «Старт, причем выходы коммутатора через ключи соединены со входами разрешени  записи кода счетчиков импульсов, соединенных последовательно, входы записи кода которых соответственно объединены и присоединены к выходам регистра, а выходы

параллельного кода каждого счетчика соединены с цифровыми индикаторами, входы установки нул  счетчиков и счетный вход первого счетчика присоединены соответственно к первому и второму выходам блока управлени , третий выход которого соединен с объединенными входами управлени  ключей , один из выходов регистра соединен с первым входом схемы совпадени , выход которой присоединен ко входу Д-триггера, С-вход которого соединен со вторым входом

схемы совпадени  и одним из выходов коммутатора , а пр мой и инверсный выходы Д-триггера через схему выделени  фронтов присоединены ко входу блока управлени .

2.Цифровые вторичные часы-хронометр по п. 1, отличающиес  тем, что блок управлени  содержит две схемы И на два и три входа соответственно и два RS-триггера, причем выходы переключател  режима работ присоединены соответственно к R и$ входам первого Я$-триггера, инверсный выход которого присоединен к управл юши.м входам ключей, а пр мой - к первому в.ходу схемы И, второй вход которой соединен с выходом схемы выделени  фронтов, а третий вход соединен с пр мым выходом второго RS-триггера, инверсный выход которого присоединен к первому входу второй схемы И, второй вход которой соед,инен с кнопкой «Сброс, а кнопки «Стоп и «Старт присоединены соооветственно к Ли S входам второго RS-триггера, выходы схем И соединены соответственно со входами установки нул  счетчиков импульсов и со счетным входом первого счетчика импульсов.

3.Цифровые вторичные часы-хроно.метр по п. I, отличающиес  тем, что схем-а выделени  фронтов содержит схему ИЛИ и два

формировател  импульсов, входы которых соединены с выходами Д-триггера, а выходы этих формирователей через схему ИЛИ соединены со вторым входом трехвходовой схемы И блока управлени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Шл ндин В. М. Цифровые электроизмерительные приборы. М... «Энерги , 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 616608, кл. G 04 С 13/02, 1977.

К а / 111

Сброс, Стол, Cff7ffff/77

J/ L/J 1/

Ф1/2.2

3