Накапливающий счетчик Советский патент 1983 года по МПК H03K23/00 

(5) НАКАПЛИВАЮЩИЙ СЧЕТЧИК

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных облас-тях техники и промышленности для счета входной последовательности импульсов и суммироваьмя последовательности двоичных чисел.

Известен накапливающий счет1 1к, содержащий динамический регистр, блок синхронизации, три элемента И, инвер- ю тор, триггер, элемент ИЛИ и элемент задержки

Недостаток этого накапливающего счетчика заключается в ограниченных функциональных возможностях, is

Известен также накапливающий счетчик, содержащий генератор импульсов сдвига, регистр сдвига и элемент И, тактовый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сдви-20 га, а регистр сдвига содержит разряды, вход каждого из которых, кроме лервого, соединен с выходом предыдущего разряда, а каждый разряд, кроме первого, содержит элемент задержки и элемент И, выход и первый вход которого соединены соответственного выходом данного разряда и выходом элемента задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с входом данного разряда и первым выходом генератора импульсов сдвига, второй выход которого соединен с тактовыми входами элемента И всех разрядов, первый разряд содержит элемент ИЛИ и элемент И-ИЛИ,.выход и тактовый вход которого соединены соответственно с выходом первого разряда и вторым выходом генератора импульсов сдвига, первый выход которого соединен с тактовым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первой группы входов по И элемента И-ИЛИ, второй вход первой группы входов по И и первый вход второй группы входов по и которого со310единены с вторыми входами элементов И всех разрядов и с шиной сброса f2J|. . Недостатком этого накапливакхцего счетчика является ограниченность его функциональных возможностей. Этот счетчик не может использоваться для сложения двоичных чисел в последовательном коде. Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей накапливающего счетчика . Постгвленная цель достигается тем, что в накапливающий счетчик, содержащий генератор импульсов сдвига, регистр сдвига и элемент И, тактовый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сдвига, а регистр сдвига содержит разряды, вход каждого из которых, кроме первого, соединен с выходом предыдущего разряда, а каждый разряд, кроме первого содержит элемент задержки и элемент И, выход и первый вход которого соединены соответственно с выходом данного разряда и выходом элемента задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с входом данного разряда и первым выходом генератора импульсов сдви га, второй выход которого соединен с тактовыми входами элемента И всех разрядов, первый разряд содержит элемент ИЛИ и элемент И-ИЛИ, выход и тактовый вход которого соединены соответственно с выходом первого разряда и вторым выходом генератора импуль сов сдвига, первый выход которого соединен с тактовым входом элемента ИЛИ выход которого соединен с первым входом первой группы входов по И элемента И-ИЛИ, второй вход первой группы входов по И и первый вход второй группы входов по и которого соединены с вторыми входами элементов И всех разрядов и с шиной сброса, введены первый и второй элементы И-НЕ и 5-три гер, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ выход и второй вход которого соединены соответственно с третьим входом элемента И второго разряда и выходом второго элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым входом вто рой группы входов по И элемента И-ИЛИ первого разряда и вторым выходом S-триггера, инверсный вход сброса и установочный вход которого соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ l первого разряда и вторым входом второго элемента И-НЕ, который соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с входом накапливающего счетчика и первым входом элемента ИЛИ первого разряда, второй вход которого соединен с выходом последнего разряда регистра сдвига и вторым входом элемента И, а первый и второй выходы генератора импульсов сдвига соединены с тактовыци входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, а также тактовыми входами -триггера На чертеже показана структурная схема накапливающего счетчика.. Накапливающий счетчик содержит генератор 1 импульсов сдвига, регистр 2 сдвига, элемент И 3 первый и второй элементы И-НЕ и 5, а таюхе 5-триггер 6 на элементах И-ИЛИ и задержки 8, Тактовый вход элеменл И 3 соединен с первым выходом генератора 1 импульсов сдвига, а регистр 2 сдвига содержит разряды 9 и каждого 9 из которых, кроме первого 10 соединен с выходом предыдущего разряда, а каждый разряд, кроме первого to, содержит элемент 11 задержки и элемент И 12, выход и первый вход которого соединены соответственно с выходом данного разряда 9 и выходом элемента 11 задержки, инфбрмационный и тактовый входы которого соединены соответственно с входом данного разряда 9 и первым выходом генератора 1 импульсов сдвига, второй выход которого соединен с тактовыми входами элементов 12 И всех разрядов 9 первым разряд 10 содержит элемент ИЛИ 13 и элемент И-ИЛИ I, выход и тактовьм вход которого соединены соответственно с выходом первого разряда 10 и вторым выходом генератора 1 импульсов сдвига, первый выход которого соединен с тактовым входом элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с первым входом первой группы входов по И элемента И-ИШ 1A, второй вход первой группы входов по И и первый вход второй группы входов по И которого соединены с вторыми входами элементов И 12 всех разрядов 9 и с шиной 15 сброса Первый выход S-триггера 6 соединен с первым входом первого элемента И-НЕ f, выход и второй вход которого соединены соответственно с третьим входом элемента И 12 второго разряда и выходом второго элемента И-НЕ 5, первый вход которого соединен с вторым входом второй группы входов по И элемента И-ИЛИ 1 первого разряда и вторым выходом 5-триггера 6, инверсный вход сброса и установочный вход которого соединены сЬответственно с выходом элемента ИЛИ 13 первого разряда 10 и вторым входом второго элемента который соединен с-выходом элемента И 3 первый вход которого соедине с входом 16 накапливающего счетчика и первым входом элемента ИЛИ 13 первого разряда, второй вход которого соединен с выходом последнего разряда регистра 2 сдвига и вторым входом элемента И 3, а первый и второй выходы генератора 1 импульсов сдвига соединены с тактовыми входами соответственно первого 4 и второго 5 элементов И-НЕ, а также тактовыми входами В-триггера,

S-триггер содержит элемент И-ИЛИ и элемент 8 задержки, вход каждого соединен с выходом элемента И-ИЛИ 7 и первым выходом S-триггера, второй выход которого соединен с выходом элемента 8 задержки и первым входом первой группы иходов по И элемента И-ИЛИ 71 второй вход первой груп -пы входов по И и вход второй группы входов по и которого соединены соответственно с инверсным входом сброса и установочным входом З-три гера „

Накапливающий счетчик работает следующим образом

В исходном состоянии регистр 2 сдвига устанавливается в нулевое состояние логического нуля, который подается по шине 15 сброса о Сигнал логического нуля, действующий по-шине 15 сброса, закрывает элемент И-ИЛИ l4 первого разряда 10 и все элементы И 12 последующих разрядов 9 о На входной шине 8 действует сигнал логического нуля, который закрывает элемент И 3 Сигнал логического нуля, дeйctвyющий на выходе элемента ИЛИ 13 первого разряда 10, устанавливаетS-триггер 6 в нулевое состояние, в котором на его первом и втором выходах действуют сигналы логического

Накапливающий счетчик может функционировать в двух режимах в зависимости от входной последовательности

сигналов. Если на входную шину 16 подать последовательность импульсов с частотой

Pfc FT ,(1)

где F - частота тактовых сигналов

генератора 1; N - число разрядов регистра 2

сдвига; К - кратность обращения числа в

регистре 2 сдвига,

то накапливающий счетчик функционирует в режиме счета входной последовательности импульсов о Если на входную шину 1б подать, начиная с младшего разряда, последовательность двоичных чисел с частотой, определяемой соотношением (1 ), то накапливающий счетчик функционирует в режиме накопления суммы последовательности двоичных чисел

В режиме счета входной последовательности импульсов накапливающ и счетчик работает следующим образом. На шине 15 сброса в режиме счета действует сигнал логической единицы, который снимает блокировку регистра 2 сдвига Сигналы логического нуля первого и второго выходов S Триггера 6 формируют на выходах-элементов И-НЕ и 5 сигналы логической единицы.

Первый импульс, действующий на входной шине 16 по тактовому импульсу первого выхода генератора 1 устанавливает на ЕУходе элемента ИЛИ 13 первого разряда 10 сигнал логической единицыg На выходе элемента И 3 формируется сигнал логического нуля, так как на выход последнего разряда 9 регистра 2 сдвига действует сигнал логического нуля. Следовательно, S-триггер 6 сохраняет нулевое состояние, а сигнал логической единицы с выхода элемента ИЛИ 13 первого разряда 10 под действием импульсов сдвига генератора 1 за N тактов -(где tv)- количество разрядов регистра 2 сдвига) сдвигается в последний разряд 9 и действует на выходе регистра 2 сдвига к моменту действия на входной шине 1б второго импульса, если, например, частота входной после довательности импульсов

F F /N .

Второй импульс входной последовательности совместно с сигналом логической единицы выхода регистра 2 сдвига приводит к срабатыванию элемента И 3, выходной сигнал которого по тактовому импульсу второго выхода ге710нератора 1 фюрмирует на выходе элемента И-ИЛИ 7 (первый выход ,5-триггера 6), сигнал логической единицы Сиг нал логической единицы на выходе элемента 8 задержки (второй йыход б-триг гера 6) формируется спустя полпериода тактовой частоты по тактовому импульсу первого выхода генератора 1« В это время на входах элемента И-НЕ k действуют сигналы логической единицы пер вого выхода S-триггера б и выхода эле мента И-НЕ 5 которые по тактовому импульсу первого выхода генератора 1 формируют на выходе элемента И-НЕ k сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 12 второго разряда 9 в момент сдвига через этот элемент единицы младшего разряда двоичного ко да регистр 2, В это время сигнал логической единицы второго выхода S-триггера 6 обеспечивает по тактовому импульсу второго выхода генератора 1 формирование на выходе элемента И-ИЛИ 14 сигнала логической единицы в момент сдвига через этот элемент второго разряда двоичного кода pdV-истра 2 о В это же время происходит формирование на первом выходе S-триггера 6 сдвига логического нуля, так как в момент сдвига через элемент И-ИЛИ 14 второго разряда двоично го кода регистра 2 на выходах элементов ИЛИ 13 и И 3 действуют сигналы логического нуля, $-триггер 6 возвращается в нулевое состояние. Таким образом, спустя М тактов после поступления второго импульса по входной шине 16 на выходе последнего разряда регистра 2 сдвига действует сигнал логического нуля младшего разряда двоичного кода, а на выходе предпоследнего разряда 9 регистра 2 сдвига действует сигнал логической единицы второго разряда двоичного кода. В дальнейшем накапливающий счетчик работает аналогичным образом, а в регистре 2 сдвига формируется по-, следовательный двоичный код количест ва входных импульсов. В режиме суммирования входной последовательности двоичных чисел накапливающий счетчик работает следующим образом. yctaHOBKa в исходное состояние накапливающего счетчика осуществляется таким же образом,-как в режиме сче та. В режиме суммирования последовапервого и второго чисел деиствуют сигналы логической единицы, то на ,входах элемента И-НЕ 5 происходит 818 тельности двоичных чисел на шине 15 сброса действует сигнал логической единицы, а на входную шину 16 подается последовательность двоичных чисел, например, путем считывания по выходным сигналам генератора 1 из последовательного запоминающего устройства ряда последовательных двоичных кодов, начиная с младшего разряда Разряднос т ь VI регисдра 2 сдвига вьбирается чтобы . , Ч1и--гы f. /. а, где - двоичное число входной последовательности, количество двоичных чисел. Первое двоичное число, поступающее по входной шине 16, записывается в регистр 2 сдвига за М тактов по второму входу элемента ИЛИ 13 первого разряда 10. Последовательный двоичный код второго числа, действующий по входной шине 16, сумгФ руется с двоичным кодом первого числа следующим образом. Если начиная с младших разрядов в одноименных разрядах первого, и второго числа не содержатся одновременно код логической единицы, то на входах элемента И 3 отсутстввует совпадение сигналов и 5 Триггер 6 сохраняет нулевое состояние. В этом случае на выходе элемента ИЛИ 13 первого разряда 10 формируется последовательный двоичный код дизъюнкции двоичных кодов первого и второго чисел, который сдвигается в регистр сдвига 2 вместо сдвигаемого двоичного кода первого числа. Так продолжается до совпадения на входах элемента И 3 единичных кодов одноименных разрядов первого и второго числа. В этом случае на выходе элемента И 3 формируется сигнал логической единицы, который устанавливает триггер 6 в единичное состояние. Совпадение сигналов логической единицы первого выхода S-триггера 6 и выхода элемента И-НЕ 5 приводит к формированию на выходе элемента И-НЕ 4 сигнала логического нуля, который блокирует элемент И 12 второго разряда 9 в момент сдвига через этот элемент того разрядо дизъюнкции первого и второго чис 3, в котором происходит совпадение единичных кодов. Если после первого совпадения сигналов логической единицы на входах элемента И 3 в последующих одноименных разрядах

совпадение сигналов логической единицы второго выхода $ гтриггера 6 и выхода элемента И 3 а на выходе элемента И-НЕ 5 формируется сигнал логического нуля, который обеспечивает формирование на выходе элемента И-НЕ сигнала логической единицы и разблокировку элемента И 12 второго разряда 9. В этом случае в регистр сдвига 2 записывается с выхода элемента ИЛИ 13 дизъюнкция кодов первого и второго числа.

Если после первого совпадения сигналов логической единицы на входах элемента И 3 в последующих одноименных разрядах первого и второго чисел действует комбинация нулевого и единичного кодов, то на выходе элемента И 3 формируется сигнал логического нуля, который поддерживает на выхо де элемента И-НЕ 5 сигнал логической единицы. Совпадение сигналов логической единицы первого выхода S-триггера 6 и выхода элемента И-Ht 5 формирует на выходе элемента И-НЕ k сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 12 второго разряда 9 регистра 2 сдвига в момент сдвига через этот элеме1;1;т дизъюнкции кодов первого и второго числа, в одноименных разрядах которых содержатся комбинации единичного и нулевого кодов

Так продолжается до тех пор, пока 5 триггер 6 не вернется в нулевое состояние. Это происходит, когда на выходе элемента ИЛИ 13 формируется сигнал логического нуля дизъюнкции одноименных разрядов первого и второго чисел. В этом случае на первом выха де §-триггера 6 формируется сигнал логического нуля, который формирует на выходе элемента И-НЕ сигнал логической единицы и снимет этим блокировку элемента И-НЕ 12 второго разряда 9. В момент формирования на первом выходе S-триггера.6 сигнала логического нуля на его втором выходе действует сигнал логической единицы, который формирует на выходе элементй И-ИЛИ }k первого разряда, сигнал логической единицы в разряде нулевого кода дизъюнкции первого и второго числа/

Возврат SТриггера 6 в нулевое состояние обеспечивает возврат устройства в состояние, с которого началось формирование младшего разряда суммы первого и второго числа, В процессе

поступления сигналов последующих разрядов первого и второго числа после возврата 5-триггера 6 в нулевое состояние накапливающий счетчик работает аналогичным образом до тех пор, пока на входную шину 1б поступают сигналы разрядов второго числа. Результат суммиpoвa 1я двух последовательных дво- ичных чисел запоминается в регистре 2 сдвига, В случае поступления по входной шине 16 последовательности двоичных кодов нескольких чисел в регистре 2 сдвига сформируется двоичный код cyt««i этих чисел о

Таким образом обеспечивается расширение функциональных возмо ; ностей накапливающего счетчика Предлагаемый накапливающий счетчик позволяет .выполнять как счет входной последовательности импульсов, так и суммирование последовательности двоичных чисел.

формула изобретения

Накапливающий счетчик, содержащий генератор импульсов сдвига, регистр сдвига и элемент И, тактовый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сдвига, а регистр сдвига содержит разряды, вход каждого из которых, кроме первого, соединен с выходом предыдущего разряда, а каждый разряд, кроме первого,содержит . элемент задержки и. элемент И, выход и первый вход которого соединены соответственно с выходом данного разряда и выходом элемента задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с входом данного разряда и первым выходом генератора импульсов сдвига, второй выход кр:торого соединен с тактовыми входами (Элемента И всех разрядов, первый раз|ряд содержит элемент ИЛИ и элемент ИИЛИ, выход и тактовый вход которого соединены соответственно с выходом первого разряда и вторым выходом генератора импульсов сдвига, первый выход которого соединен с тактовым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом периой группы входов по И элемента И-ИЛИ, второй вход первой группы входов по И и первый вход второй группы входов по И которого соединены с вторыми входами элементов И всех разрядов и с ши1нсй сброса, отличающийся