РЕВЕРСИВНЫЙ ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК Российский патент 1994 года по МПК H03K23/62 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в автоматических вычислительных и регистрирующих устройствах, а также в других областях техники, где необходимо осуществлять либо прямой, либо обратный счет импульсов.

Известен реверсивный счетчик, каждый разряд которого состоит из счетного триггера, двух элементов И и элемента ИЛИ. Первые входы двух элементов И соединены с выходами элементов И предыдущего разряда, вторые входы - с выходами счетного триггера, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу счетного триггера последующего разряда.

Недостатком известного реверсивного счетчика является его сложность, обусловленная применением в каждом разряде трех логических элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является реверсивный счетчик, каждый разряд которого состоит из счетного триггера и трех элементов И-НЕ переноса. Первые входы двух элементов И-НЕ соединены с выходами счетного триггера, вторые входы - с шинами сложения и вычитания, а выходы - с входами третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу счетного триггера следующего разряда.

Недостатком этого реверсивного счетчика также является его сложность, обусловленная применением в каждом разряде счетчика трех элементов И-НЕ, большим количеством связей между элементами счетчика, а также наличием двух шин, управляющих выбором режима работы счетчика.

Целью изобретения является упрощение реверсивного счетчика, и тем самым снижение его стоимости, повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в счетчик, содержащий счетный вход, в каждом разряде - счетный триггер, причем счетный вход счетного триггера первого разряда соединен со счетным входом счетчика, введена шина реверса, а в каждый разряд, кроме первого, введен сумматор по модулю два, первый вход которого соединен с выходом счетного триггера предыдущего разряда, а выход - со счетным входом счетного триггера своего разряда, вторые входы всех сумматоров по модулю два соединены с шиной реверса.

Так как предлагаемое устройство отличается от прототипа, то оно удовлетворяет критерию "новизна".

Поскольку признаки, отличающие предлагаемое устройство от прототипа, не встречаются в аналогах (либо служат достижению других целей), то оно удовлетворяет критерию "существенные отличия".

Изобретательский уровень и неочевидность технического решения обусловлены тем, что оно не встречается в научной, технической и справочной литературе и не следует напрямую из уровня развития техники.

На чертеже представлена функциональная схема реверсивного двоичного счетчика.

Реверсивный двоичный счетчик содержит счетный вход 1, шину реверса 2, n разрядов 3-1, . . . , 3-n, каждый из которых состоит из счетного триггера 4, а каждый разряд, кроме первого 3-2, . . . , 3-n, содержит сумматор по модулю два 5.

Счетный вход 1 соединен со счетным входом счетного триггера 4 первого разряда 3-1. В i-м разряде 3-i (где i = 2, n) счетный вход счетного триггера 4 соединен с выходом сумматора по модулю два 5, первый вход которого соединен с выходом триггера 4 предыдущего разряда 3 - (i - 1), а второй вход - с шиной реверса 2.

Реверсивный двоичный счетчик работает следующим образом.

Для осуществления режима прямого счета необходимо, чтобы на шине реверса 2 постоянно присутствовал нулевой сигнал. При этом сигнал на вторых входах всех сумматоров по модулю два 5 также будет нулевым, следствием чего явится то, что сигнал на выходе сумматора будет повторять сигнал на его первом входе, т. е. сумматор по модулю два будет работать в качестве повторителя. Установив исходное состояние счетчика 0 . . . 00, начнем подавать импульсы на счетный вход 1. По заднему фронту первого импульса переключится счетный триггер 4 первого разряда 3-1, в результате чего в счетчике окажется записанным число 0 . . . 01. Вторым импульсом вторично переключится счетный триггер 4 первого разряда 3-1, при этом изменение сигнала на его выходе с единичного на нулевой переведет к переключению счетного триггера 4 второго разряда 3-2, в результате чего в счетчике окажется записанным число 0 . . . 10. Дальнейшая работа реверсивного двоичного счетчика в режиме прямого счета будет осуществляться аналогично. Содержимое счетчика будет увеличиваться на единицу с каждым импульсом, поданным на счетный вход 1, до состояния 1 . . . 11, после чего, в результате прихода очередного импульса, счетчик перейдет в состояние 0 . . . 00 и цикл работы повторится.

Для осуществления режима обратного счета необходимо, чтобы на шине реверса 2 постоянно присутствовал единичный сигнал. При этом единичный сигнал будет присутствовать на вторых входах всех сумматоров по модулю два 5, следствием чего явится то, что сигнал на выходе сумматора по модулю два будет противоположен сигналу на его первом входе, т. е. сумматор по модулю два будет работать в качестве инвертора.

Установив исходное состояние счетчика 1 . . . 11, начнем подавать импульсы на его счетный вход 1. По заднему фронту первого импульса переключится счетный триггер 4 первого разряда 3-1, в результате чего в счетчике окажется записанным число 1 . . . 10. Вторым импульсом вторично переключится счетный триггер 4 первого разряда 3-1, при этом изменение сигнала на его выходе с нулевого на единичный приведет к изменению сигнала на выходе сумматора по модулю два 5 второго разряда 3-2 с единичного на нулевой, что переключит счетный триггер 4 второго разряда 3-2, в результате чего в счетчике окажется записанным число 1 . . . 01. Дальнейшая работа реверсивного двоичного счетчика в режиме обратного счета будет осуществляться аналогично. Содержимое счетчика будет уменьшаться на единицу каждым импульсом, поданным на счетный вход 1, до состояния 0 . . . 00, после чего в результате прихода очередного импульса счетчик перейдет в состояние 1 . . . 11 и цикл работы повторится.

Счетчик может быть установлен перед началом счета в любое начальное состояние подачей сигналов на установочные входы R- и S-триггеров. Для обеспечения правильного функционирования счетчика необходимо, чтобы вначале был установлен режим счета (прямой или обратный, в зависимости от наличия нулевого или единичного сигнала на шине реверса 2, затем осуществлена начальная установка триггеров счетных разрядов (подачей сигналов на установочные входы R и S этих триггеров), после чего можно подавать импульсы на счетный вход 1 счетчика.

Технико-экономический эффект от изобретения обусловлен упрощением реверсивного двоичного счетчика, в результате которого стало возможным упростить управление выбором режима работы счетчика (для чего в предлагаемом устройстве вместо двух управляющих шин используется только одна), использовать счетные триггеры только с одним выходом, уменьшить количество связей между элементами счетчика и уменьшить количество логических элементов в каждом разряде счетчика. В предлагаемом счетчике вместо трех элементов И-НЕ использован один сумматор по модулю два, аппаратные затраты на реализацию которого ниже, чем суммарные аппаратные затраты на реализацию трех элементов И-НЕ в соответствующих типах логики. За счет упрощения устройства достигнуто улучшение следующих преимущественных показателей: снижение стоимости устройства, повышение его надежности и улучшение массогабаритных показателей. (56) Энциклопедия кибернетики. Киев, 1975, с. 422, рис. 2.

Букреев И. Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств, М. , 1975, с. 176, рис. 5-13.

Использование: изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматических вычислительных и регистрирующих устройствах, а также в других областях техники, где необходимо осуществлять либо прямой, либо обратный счет импульсов. Сущность изобретения: реверсивный двоичный счетчик содержит счетный вход 1, шину реверса 2, n разрядов (3.1. . . 3. n), каждый из которых состоит из счетного триггера 4, а каждый разряд, кроме первого, содержит сумматор по модулю два 5. 1 ил.

РЕВЕРСИВНЫЙ ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК, содержащий счетный вход, в каждом разряде счетный триггер, счетный вход счетного триггера первого разряда соединен со счетным входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью упрощения счетчика, в его состав введена шина реверса, и в каждый разряд, кроме первого, введен сумматор по модулю два, первый вход которого соединен с выходом счетного триггера предыдущего разряда, а выход - со счетным входом счетного триггера своего разряда, вторые входы всех сумматоров по модулю два соединены с шиной реверса.