Пристрій для пошуку екстремумів сигналу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН . (19) C O 4 0 05 В 13/02 S ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ' ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ ПРИ ГННТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 2826244/18-24 (22) 17.09.79 (46) 15.06.89. Бюл, № 22 (71) Институт кибернетики АН Украинской , ССР (72) В.А.Б&гацкий (53) 62-50(083.8) (56) Авторское свидетельство СССР & 424162, кл, G 05 В 13/02, 1974. Ацторское свидетельство СССР № 557718, кл. G 05 S 1 3 / 0 2 , 1 4 . 0 1 . 7 7 . ( 5 4 ) ( 5 7 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ЭКСТРЕМУМОВ СИГНАЛА, содержащее блок сравнения, регистр максимума, р е гистр минимума, блок памяти, генератор импульсов и д&ухраэрядный сдвиговый регистр, причем к второму входу блока сравнения подсоединен у р а в новешивающий выход блока памяти, выходы блока сравнения соединены с первыми входами блока памяти и с входами сдвигового регистра, выход генератора импульсов соединен с в т о рым входом блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены два ключа, цифроаналоговый преобразовав тель и блок управления, который с о с тоит из первого, второго и т р е т ь е г о ' дешифраторов, триггера управления ключами, распределителя тактовых импульсов, генератора тактовых импульсов, блока изменения режимов работы, счетчика пусковых импульсов, причем выходы сдвигового регистра подсоединены к входам первого, второго и третьего дешифраторов, а выходы блока сравнения подключены к входам второго и третьего дешифраторов, • первый и второй выходы распределите^.. ля тактовых импульсов подключены соответ ственно к первому н второму синхронизирующим входам сдвигового регистра, третий выход распределителя тактовых импульсов соединен с входом первого дешифратора и единичным входом триггера управления ключами, четвертый выход распределителя тактовых импульсов соединен с входами второго и третьего дешифраторов и с нулевым входом триггера управления ключами, пятый выход распределителя тактовых импульсов соединен с входом блока изменения режимов работы, установочный вход триггера управления ключами соединен с установочным выходом блока изменения режимов работы, выход генератора тактовых импульсоз подключен к входам распределителя тактовых им• пульсов и блока изменения режимов работы, первый управляющий выход блока изменения режимов работы соединен с входом второго дешифратора, второй управляющий выход блока изменения режимов работы соединен с соответствующим входом распределителя тактовых импульсов, выход пусковых импульсов блока изменения режимов работы соединен со счетным входом счетчика пусковых импульсов, первый ььіход которого соединен с входом второго дешифратора, а второй выход - с входами второго и третьего дешифраторов, вход первого ключа соединен с источником входного сигнала, выходы первого и второго ключей соединены с первым входом блока сравнения, управляющий вход первого ключа соединен с нулевым выходом триггера уп¥jj>авлення ключами , у пр авляющий вход CD со С© і 9 729A9 г>пок.з памчін соединен с выходом пусвторп] о кпючп соединен с единичным ковых импульсов блока изменения р е выходом триггера управления ключами, жимов рзботы, упрлшяющий вход р а з вход второго клича соединен с выходом цнфроанллогового преобргяовате- _ решения выдачи кода блока памяти подключен к че гвертому выходу р а с ляf управляищин вход которого связан пределителя тактовых импульсов, выс третьим н ї одо м распределителя і х ходы сдвигового регистра соединены тактовых импульсов, а информационный с входами третьего дешифратора, вывход - с информационными выходами ход "Готов код" блока памяти подблока памяти и регистров максимума и ю ключен к соответствующему входу бломинимума, информационные входы река изменения режимов работы ; у с т а гистров максимума и минимума подсоеновочные входы блока памяти, сдвидинены к информационному выходу блогового регистра, цифроаналогового ка памяти, ннформлпионные выходы блока памяти и регистров максимума и 15 преобразователя, регистра максимума и регистра минимума подсоединены к минимума подключены к информационустановочному выходу блока измененому выходу устройства, входы управния режимов работы, входная кодовая ления выдачей кода регистров максишина блока изменения режимов работы мума и минимума соединены с первым и вторым выходами первого дешифратр- 20 соединена с входной кодовой шиной режимов работы всего устройства, ра соответственно, входы управления выходная шина кода признаков т р е т ь е занесением кода регистров максимума го дешифратора блока управления соеи минимума связаны с первым и вторым динена с выходной шиной кода признавыходами второго дешифратора соответственно, управляющий вход "Пуск" 25 ков всего устройства. 3 Изобретение относится к цифровой измерительной технике и аналого-цифровой вычислительной технике и предназначено для поиска локальных и глобальных экстремумов, а также наименьших и наибольших значений сигнала. Известно устройство для определения экстремальных значений сигнала, которое содержит линию задержки, ключи, генератор импульсов, формирователи импульсов, схемы совпадения, и служит для оппеделения величины и положения экстремумов. Недостатком этого устройства я в ляется т о , что оно может определять только локальный экстремум. Наиболее бпичким техническим р е шением к предлагаемому является у с т ройство, содержащее блок сравнения, регистр максимума, регистр минимума, блок памяти, генератор импульсов и двухразрядный сдвиговый регистр, причем к второму входу блока сравнения подсоединен уравновешивающий выход блока плмя.и, выходы блока с р а в нения соединены с первЕїГчн входами блока ламягн и с входами сдвигового регистра, ныход генерагорл импульсов соединен с вторым входом блока памяти , С целью расширения функциональных возможностей устройства, в него ввек дены два ключа, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, который состоит из первого, второго и третьего дешифраторов, триггера управления ключами, распределителя 40 тактовых импульсов, генератора т а к товых импульсов, блока изменения р е жима работы, счетчика пусковых импульсов, причем к второму входу блока сравнения подсоединен уравновешивающий выход блока памяти, выход блока сравнения соединен с первым входом блока памяти и с входом сдвигового регистра, выход генератора импульсов соединен с вторым входом блока памяти, выходы сдвигового ре50 гистра подсоединены к входам перво,го, второго и третьего дешифраторов, а выходы блока сравнения подключены к входам второго и третьего дешифраторов, первый и второй выходы расп55 ределителя тактовых импульсов подключены соответственно к первому ЇЇ второму синхронизирующим входам сдвигового регистра, третий выход расгсре 972949 делителя тактовых импульсов соединен и минимума связаны с первым и л торі їм с входом первого дешифратора и едивыходами второго дешифратора соотничным входом триггера управления ветственно , управляющий вход "Пуск" ключами, четвертый выход распределиблока памяти соединен с выходом пустеля тактовых импульсов соединен с ковых импульсов блока изменения реживходами второго и третьего дешифрамов работы, управляющий вход разреторов и с нулевым входом триггера шения выдачи кода блока памяти подуправления ключами, пятый в'ыход расключен к четвертому выходу распредепределителя тактовых импульсов соеди- \п лителя тактовых импульсов, выходы нен с входом блока изменения режима сдвигового регистра соединены с вхоработы, установочный вход триггера дами третьего дешифратора, выход "Гоуправления ключами соединен с устатов код" блока памяти подключен к новочным выходом блока изменения ресоответствующему входу бложа изменежима работы, выход генератора такто- 15 ния-',режима работы, установочные вховых импульсов подключен к входам ды блока памяти, сдвигового регистраспределителя тактовых импульсов ра, ці-сфроаналогового преобразоватеи блока изменения режима работы,перля, регистров максимума и вый управляющий выход блока изменеминимума подсоединены к установочния режима работы соединен с входом ному выходу блока изменения режима второго дешифратора, второй управляработы, входная кодовая шина блока ющий выход блока изменения режимов изменения режима работы соединена с работы соединен"с соответствующим' входной кодовой шиной режима работы входом распределителя тактовых имвсего устройства, выходная шина кода пульсов , выход пусковых импульсов 25 признаков третьего дешифратора блока блока изменения режимов работы сое— управления соединена с шиной выход-инен со счетным входом счетчика ного кода признаков всего устройства. пусковых импульсов, первый выход коСтруктурная схема предлагаемого TOPOFO соединен с входом второго деустройства изображена на чертеже. шифратора, а второй выход соединен Она состоит из блока 1 сравнения с входами второго и третьего дешифра- 30 (аналоговых сигналов), блока 2 памяторов, вход первого ключа соединен ти, двухразрядного сдвигового регис источником входного сигнала, выхостра 3, генератора 4 импульсов, двух ды первого и второго ключей соединеаналоговых ключей 5 и 6, блока 7 упны с первым входом блока сравнения, равления, цифроаналогового преобра35 управляющий вход первого ключа соезователя 8, регистра 9 максимума, динен с нулевым выходом триггера упрегистра 10 минимума. равления ключами,управляющий вход второЕлок 7 управления состоит из перго ключа соединен с единичным выходом вого дешифратора 11.1, второго детриггера управления ключами, вход 40 шифратора 11.2, третьего дешифратовторого ключа соединен с выходом ра 11,3, триггера 12 управления клюцифроаналогового преобразователя, чами, распределителя 13 тактовых имуправляющий вход которого связан с пульсов, генератора 14 тактовых имтретьим выходом распределителя такпульсов, счетчика 15 пусковых импультовых импульсов, а информационный сов, блока 16 изменения режима ра45 вход - с информационными выходами боты . блока памяти и регистров максимума •Вход первого ключа 5 соединен с и минимума, информационные входы реисточником входного сигнала U^, выгистров максимума и минимума подсоеход первого ключа 5 соединен с выходинены к информационному выходу блодом второго ключа б и с пер вы,* і вхо50 ка памяти, информационные выходы дом блока 1 сравнения, второй вход блока памяти и регистров максимума блока 1 сравнения соединен с уравнои минимума подключены к информационвешивающим выходом блока 2 памяти. ному выходу устройства, входы управВыход блока 1 сравнения подсоединен ления выдачей кода регистров максик первому входу блока 2 памяти, к мума и минимума соединены с первым ' входу сдвигового регистра 3, к вхои вторым выходами первого дешифратор дам второго дешифратора 11.2 и трера соответственно, входы управления тьего дешифратора 11.3 блока 7 управзанесением кода реіистров максимума ления. Выход генератора 4 импульсов 972949 8 первого дешифратора 1 1 . 1 . Входы упподключен к второму входу блока 2 равления занесением кода регистров памяти. Выходы регистра 3 сдвига соединены с входами первого дешифратомаксимума 9 и минимума 10 подключены ра 11.1, второго дешифратора 11.2 и к первому 24 и второму 25 выходам третьего дешифратора 11.3. Информавторого дешифратора 11.2. Управляюционный выход блока 2 памяти соедищий вход 26 первого ключа 5 соединен нен с информационным выходом устройс нулевым выходом триггера 12 управства 17 и с информационными входами ления ключами, а управляющий вход 27 цифроакалогового преобразователя 8, 10 второго ключа 6 подключен к единич'регистра 9 максимума и регистра 10 ному выходу триггера 12, Установочминимума. Информационные выходы реный выход 2 8 блока 16 изменения режигистра 9 максимума и регистра 10 мима работы соединен с установочными нимума подключены к информационным входами блока 2 памяти, регистра 3 входам цифроаналогового преобразовасдвига, цифроаналогового преобразотеля 8 и к информационному выходу 17 15 вателя 8, регистров максимума 9 и всего устройства. Выход цифроаналоминимума 10. Выход 29 готовности к о гового преобразователя 8 соединен с да блока 2 памяти подсоединен к совходом второго ключа 6. ответствующему входу блока 16 изменения режима работы. Выход 30 пускоПервый выход 18 и второй выход 19 вых импульсов блока 16 подключен к распределителя 13 тактовых импульсов соответствующему входу блока 2 памяподключены к первому и второму синхти. Входная кодовая шина 31 блока 16 ронизирующим входам сдвигового регистра 3, третий выход 20 распределитесоединена с входом всего у с т р о й с т в а . ля 13 тактовых импульсов соединен с 25 Информационные выходы блока 2 памяединичным входом триггера 12 управлети, регистров максимума 9 и минимуния ключами, входом первого дешифрама 10 подсоединены к информационной тора 11.1 и входом 20 управления завыходкой шине 17 всего устройства. несением кода цифроаналогового преВыходная шина 32 в кода признаков т р е образователя 8. Четвертый выход 21 30 тьего дешифратора 11.3 соединена с распределителя 13 тактовых импульсов выходной шиной кода признаков' всего подключен к нулевому входу триггера устройства. 12 управления ключами, к входам втоПредлагаемое устройство может р а рого и третьего дешифраторов 11.2 и ботать в режимах "Поиск наименьших 11.3, к управляющему входу 21 разреи наибольших значений" и "Поиск глошения выдачи кода блока 2 памяти. Пя- 35 бальных экстремумов". В режиме "Потый выход распределителя 13 тактовых иск наименьших и наибольших з н а ч е импульсов соединен с входом блока 16 ний" устройство работает следующим изменения режима работы. Выход генеобразом. ратора 14 тактовых импульсов подклюПосле поступления на вход 31 к о чен к первому входу распределителя 13 40' да режима работы с установочного вытактовых импульсов и к входу блока 16 хода 28'блока 16 изменения режима изменения режима работы,.Установочный работы на установочные входы 28 бловход триггера 12 управления ключами ка 2 памяти, регистра 3 сдвига, соединен с установочным выходом блопреобразователя 8, 45 цифроаналогового ка 16ь первый управляющий выход которегистров максимума 9 и минимума 10, рого соединен с вторым дешифратором триггера 12 управления ключами пос11.2, а второй управляющий выход соетупает сигнал начальной установки. динен с соответствующим входам распПри этом триггер 12 устанавливается ределителя 13» Выход пусковых импульв такое положение, что сигпап с его сов блока 16 соединен со счетным вхо- 50 нулевого выхода замыкает первый анадом счетчика 15 пусковых импульсов, логовый ключ 5 , а сигпап с его едипервый выход которого подсоединен к ничного выхода 21 размыкает второй входу второго дешифратора 11.2» а аналоговый ключ 6, Входной сигнал U^ второй выход - к входам второго и через аналоговый ключ 5 подсоединятретьего дешифраторов 11.2 и 11.3. 55 ет ся к входу блок а і ср авнения ан аВходы управления выдачей кода регистлоговых сигналов. С выхода 30 блока ров максимума 9 и минимума 10 связа16 изменения режима работы на вход ны с первым 22 и вторым 23 выходами 30 блока 2 памяти поступает первый 11 • ' 972949 12 цифроаналогового преобразователя 8, туп ает на вход блока 16 изменения'ресоответствующий коду наибольшего жима работы. значения сигнала "МАХ" или коду наиЧерез определенный промежуток в р е меньшего значения сигнала "MIN", мени, определяемый кодом на входе 31 хранящихся соответственно в р е г и с т блока 16, с второго выхода блока 16 рах максимума 9 или минимума 10, на соответствующий вход распределисравнивается на блоке І сравнения теля 13 тактовых импульсов ' ,' постуаналоговых сигналов с сигналом Uyp , пает потенциал, который разрешает импульсам генератора 14 тактовых имjg Если на выходе блока 1 устанавливае т с я цифровой сигнал, который з а в и пульсов проходить в распределитель 13, сит от величины s:i-Sn4U2 По сигналу с первого выхода 18 распределителя 13 в регистре 3 сдвиЕсли в регистр цифроаналогового га значение s i g n ^ U ^ , хранящееся в преобразователя 8 был записан код триггере первого р а з р я д а , переносится 15 из регистра максимума 9 и иц а п >иц р , в триггер второго р а з р я д а . В этот мото по сигналу с выхода 21 распредемент времени входной аналоговый сиглителя 13 тактовых импульсов р а з р е нал равен значению U x , которое ч е шающего импульса с выхода 24 второго рез первый аналоговый ключ 5 постудешифратора 11.2 н е т , и в регистре пает на один вход блока 1 сравнения 20 максимума 9 остается значение кода, аналоговых сигналов. На второй вход , бывшее в нем^ранее, если же и„ а п ^и у р , блока 1 поступает уравновешивающий то в регистр максимума 9 по сигналу сигнал 11ург , На выходе блока 1 с р а в с выхода 21 распределителя 13 постунения имеется цифровой сигнал, к о т о пает с выхода 24 второго дешифратора разрешение на занесение кода КХ£ с рый определяется значением sign^U , , 25 выхода блока 2 памяти. Этот же код По сигналу с выхода 19 распределитепоступает на выход 17 всего устройля 13 тактовых импульсов с выхода с т в а . По сигналу с выхода 25 р а з р е блока 1 сравнения значение s i g r u U 2 ъ шается также выдача кода признаков заносится в триггер первого р а з р я д а . Если в триггерах 3 сдвигового регист 30 по выходу 2 6 . Если з регистр цифро- " аналогового преобразователя 8 был ра хранятся " 3 " , то значение аналогозаписан код из регистра минимума 10 вого сигнала и Х г находится на возраи UU(tfn< Uyp4 , то по сигналу с выхостающем входном сигнале, а если " 0 " , да 21 в регистре 10 минимума о с т а е т то на убывающем сигнале. Если в перся значение кода, бывшее в нем р а вом разряде хранится " О " , а во в т о 35 н е е , так как сигнал разрешения з а ром " і " , то Ux является максимумом несения с выхода 25 второго дешифсигнала, а если в первом разряде " ] ' , ' ратора 11.2 не поступает.-Если а во втором " 0 " , то Uy является минимумом сигн ал а» то с выхода 25 второго W По сигналу с выхода 20 распреде- 40 .дешифратора 11.2 поступает сигнал, л и т е л я 13 на выходе 22 первого д е разрешающий занесение кода КХа из шифратора 11.1 появляется разрешаюблока 2 памяти в регистр минимума 10, щий импульс, по которому информация Триггер 12 управления ключами переиз регистра максимума 9 переносится брасывается по нулевому входу, и в регистр цифроаналогового і преобра- 45 аналоговый ключ 5 замыкается, а аназователя 8, если в сдвиговом р е г и с т логовый ключ 6 размыкается. ре 3 хранится код 11 'или 01» Еспи же Следующий пятый сигнал с выхода в сдвиговом регистре 3 хранится код распределителя 13 тактовых импульсов 00 или 10, то в регистр цифроаналопоступает на вход блока 16 изменегового преобразователя 8 переносится ния режима работы, с выхода 30 кото•информация из регистра минимума 10, 5Q рого на вход блока 2 памяти поступаПо этому же сигналу информация с р е *ет третий импульс "Пуск". По этому гистров 9 и 10 поступает на выход 17 сигналу происходит процесс автокомвсего устройства, а триггер 12 управпенсации входного сигнала U^3 . ления ключами перебрасывается по В дальнейшем устройство работает 55 так же, как и при поступлении второединичному входу. При этом первый аналоговый ключ 5 размыкается, а го сигнала "Пуск". второй аналоговый ключ 6 замыкается Таким обратом, в регистре максии. аналоговым сигнал Пцг,п с выхода мума 9 и регистре минимума 10 накап 9 _ ' 972949 10 сигнал "Пуск", По этому сигналу промация из регистра 9 максимума или из исходит процесс автокомпенсации вход,регистра 10 минимума заносится в реного сигнала UK1 , Первый сигнал гистр цифроаналогового преобразова"Пуск" поступает также на вход счет- - теля 8, По этому же сигналу триггер ,чика 15 пусковых импульсов, после 12 управления ключами перебрасываетчего на первом выходе счетчика 15 ся по единичному входу. При этом появляется разрешающий потенциал, первый аналоговый ключ 5 размыкаетпоступающий на вход второго дешифрася, а второй аналоговый ключ 6 замытора 11,2, После окончания автокомjg кается, и аналоговый сигнал ^пап с пенсации на аналоговом выходе блока вьгхода цифроаналогового преобразо2 памяти устанавливается уравновешивателя 8, соответствующий коду наивающий сигнал IW , равный с точнобольшего значения сигнала или коду стью до дискретности автокомпенсации наименьшего значения сигнала, хранявходному сигналу U^ , с выхода 29 J5 щегося в регистрах максимума 9 или минимума 10, сравнивается в блоке 1 блока 2 памяти сигнал готовности косравнения аналоговых сигналов с сигда поступает на вход блока 16 изменалом 11цп( , На выходе блока 1 устанения режима работы,Через определенный Пназливается цифровой сигнал, который промежуток времени s определяемый кодом, поступающим на вход 31 блока 16, 20 зависит от значения знака прираще-і с второго выхода блока 16 на соот( s i g n A U ^ a n ) между сигнания Д ветствующий вход распределителя 13 иU Если лами тактовых импульсов поступает потен(signAU,,. Mn