@ -Разрядный счетчик в коде Грея Советский патент 1984 года по МПК H03K23/02 

- Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении различны управляющих схем цифровых вычислительных машин и устройств. Известен П -разрядный счетчик в коде Грея, содержащий Л -разрядный двоичный счетчик и (П-) элеме неравнозначности для преобразования двоичного кода в код Грея, входы каждого элемента неравнозначност соединены с выходами двух соседних разрядов счетчика tl3. Недостатком данного счетчика является неизбежность появления на его выходах выбросов, связанных с реакцией элементов неравнозначности на изменение сигналов одновременно на их входах при переключении двух соседних разрядов двоичного счетчика из состояния 01 в состояние 10, что не позволяет его исполь зовать для построения управляющих схем, Известен П -разрядный счетчик в коде Грея, содержатий входную шину счетный триггер, а в каждом разряде D -триггер и элемент И-НЕ, первый вход и выход которого соединен соответственно с входной шиной и с тактовым входом 1 -триггера, в каждом разряде, кроке предпоследнего, прямой выхол -триггера сое динен с вторым входом элемента И-НЕ последуюшего разряда, инверсный вы.ход Т -триггера кажлого t--го.разряда (,2,, Г1-2 соединен с соответствующими входами элементов И-НЕ старших разрядов начиная с г +2-го, входная шина сое динена с тактовым входом счетного триггера, прямой выход которого сое динен с вторым входом элемента И-НЕ первого разряда, а инверсный выход с дополнительными входами элементов И-НЕ остальных разрядов, в каждом разряде инверсный йыход D -триггера соединен с 1 -входом О-триггера Известное устройство за счет наличия счетного триггера обладает избыточными состояниями, а так как Состояние каждого триггера является функцией от его состояния в предыдуи№1й момент времени йот состояния всех триггеров млад1иих разрядов, включая дополнительный, и не зависит от состояния триггеров старших разрядов, то хотя порядок изменения состояний не. зависит от начальных условий, но изменение значения состояний зависит от них и jHe соответствует однозначно чередованию чисел в коде Грея. Например при содержимом 111 трехразрядного счетчика такого типа произошло изменение состояния первого разряда с единицы на ноль. Дальнейшее изменение состояний в этом случае составляет последовательность 110- 100-101- 001- 000- 010- 011 . Данная последовательность соответствует числам .с соседним кодирова. нием, однако не соответствует коду Грея, изменение состояний триггеров в котором составила бы послеловательносд:ь ..Л01 -100-000 011--110 -110.Это обстоятельство вынуждает вводить в схему счетчика цепи установки всех триггеров в исходное состояние и заставляет использовать счетчик в комплексе со схемой контроля, определяющей изменение закона чередования состояний, соответствующих коду Грея, при бросках питания и случайных сбоях и при обнаружении факта такого изменения формирующей сигнал начальной установки. Это является основным недостатком схемы такого типа и снижает надежность ее функционирования. Цель изобретения - повышение надежности работы счетчика кода Грея за. счет устранения возможности генерации любых других, кроме кодов Грея, последовательностей с соседним коди1рованием при сбоях. Поставленная цеЛь достигается тем, что в П -разрядном счетчике в коде Грея, содержащем входную шину; а в каждом разряде Ъ -триггер и элемент И-НЕ, первый вход и выход которого соединен соответственно с входной шиной и с тактовым входом 2 -триггера, в каждом разряде, кроме предпоследнего, прямой выход b -триггера соединен с вторым входом элемента И-НЕ последующего разряда, инверсный выход Т5 -триггера каждого г - го разряда vi- 1,2....... П -2) соединен с соответствукадими входами элементов И-НЕ старших разрядов, начиная с i--f-2-ro, в каждый разряд, кроме первого и последнего, введен элемент неравнозначности, .первый вход которого соединен с пряNBJM выходом D -триггера выход элемента неравнозначности каждого разряда соединен с D -входом -триггера и вторым входом элемента неравнозначности предыдущего разряда, второй вход элемента неравнозначности и D -вход 1 -триггера предпоследнего разряда Соединены с инверсным выходом Т)-триггера последнего разряда, И -вход и -триггера которого соединен с прямым выходом о -триггера предпоследнего разряда. На фиг. 1 приведена схема шестиразрядного счетчика в коде Грея; на фиг. 2 - временные диаграммы. На схеме обозначены о-триггеры соответственно перво го шестого разрядов, элементы И-НЕ 2 lt2-6 соответственно первого шест разрядов, элементы неравнозначности соответственно второго пятого разрядов, входная шина 4 и выходные шины соответственно первого шестого разрядов. На фиг.1 входная шина 4 соединена с первыми входами элементов И-НЕ , выходы которых соединены соответственно с тактовыми входами С -триггеров , вторые входы элементов .И-НЕ 2 соединены с инверсным выходом -Р -триггера третьи входы элементов И-НЕ соединены с инверсньл выходом В -триггера , четвертые входы элементов И-НЕ , соединены с инверсным выходом t -триггера 1 пятый.вход элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом t -триггера , 13ЯТЫП вход элемента И-НЕ , четвертый вход элемента Н-НЕ , третий вход элемента И-НЕ и вто рой вход элемента И-НЕ соединены соответственно с прямыми выходами j -триггеров , , и 1 1, прямле выходы D-триггеров - соединены соответственно с первыми входами элементов .3 неравнозначности, выходы которллх соединены соответственно с 5 -входами Т) -триггеров 1 1, вторые входы элементов - неравнознач1Лости соединены соответственн с выходами элементов неравнозначности и с инверсным выходом D -триггера , tj-входы j)-триг геров и соединены соответст венно с инверсным выходом т -тригге ра и с прямым выходом 3) -тригге ра , выходные шины - соединены соответственно с прямыми выходами 35-триггеров - . На фиг. 2 обозначены потенциальные диаграм 6-16 сигналов соответ ственно на входной шине 4, на выходах элементов И-НЕ - , на выходах элементов , неравнозначности и на выходных шинах - . „ Работу П -разрядного счетчика кода Грея рассмотрим на .примере функционирования четырехразрядного счетчика по, временной диаграмме, представленной на фиг. 2. Пусть все триггеЕМ , , , находятся в состоянии GOOD Положительный импульс с шины 4 поступает на все элементы И-НЕ, из которых элементы , закрыты нулевыми сигналами с единичных выходов триггеров , , а элемент , наимеющий управляющих входов, и элемент , на разрешающие входы которого подаются единичные сигНс1лы с инверсных выходов триггеров , и , открыты. При поступлении положительного импульса на выходгос элементов-2 1 и появляются инверсные импульсы, поступающие на тактовые входы триггеров и . Так как на.информационный вход триггера поступает нулевой сигнал с прямого выхода триггера , а на аналогичный вход триггера единичный сигнал (инверсия сумма по модулю два трех нулей равна единице), тр.по положительному фронту этих тактовых импульсов (переход с нулевого состояния в единичное) производится подтверждение нулевого состояния триггера и установка в единичное состояние триггера . Поскольку задержка срабатывания всех остальных элементов больше, чем длительность положительного фронта управляклдах импульсов, то срабатывание всех триггеров после установки ростояния счетчика 0001 не производится. После установки этого : состояния элемент открыт ,единичным сигналом с единичного выхода триггера , а элементы и . закрыты нулевым сигналом с инверсного выхода триггера . Следующий импульс инвертируется элементами и и поступает на тактовые входы триггеров и . Так как состояние триггеров , , равно 000 соответственно, то с выхода элементов З и на информационные входы триггеров и поступают единичные сигналы, которые положительным йронтом тактовых импульсов записываются в эти триггеры. Причем, если триггер изменяет свое состояние с нулевого на единичное, то состояние триггера подтверждается. После окончания положительного фронта тактового импульса счетчик переходит в состояние ООН. Дальнейшая работа счетчика полностью иллюстрируется приведенной временной диа.граммой. Первый триггер устанавливается парами импульсов, из которялх первый производит переключение его из .нулевого состояния в единичное при состоянии триггеров , , 000 или 011, или 101, или НО. соответственно, из единичного состояния в нулевое при состояниях 001 или 010, или 100, или 111, а второй подтверждает установленное первым состояние. Второй триггер устанавливается парами импульсов, из которых первый производит переключение его из нулевого состоя-, ния в едасничное при состоянии триггеров , и 001 или 111 соответственно, из единичного о . состояния в нулевое - при состояни Oil или 101, а второй подтверждает установленное первым импульсом сос тояние. Третий триггер устанавливается парами импульсов, из которых первый производит переключение его из нулевого состояния в единичное при состояниях триггеров , 010, а второй подтверждает установленное первым импульсом состояние. И, наконец, триггер устанавливается парами импульсов;, из которых, первый производит переключение его из нулевого состояния в единичное .при состоянии триггеро , и 100 соответствеино, из единичного состояния в нулевое при состоянии 000,. а второй подтверждает установленное первым им1тульсом состояние. . Из временной диаграммы следует что начиная с нулевого состояния, состояния всех триггеров изменяютсд в-соответствии с таблицей. Состояние триггеров Приведенные в таблице коды полностью соответствуют чередованию чисел в коде Грея. Рассмотрим функционирование четырехраэрядного счетчика кода Грея при сбое Пусть после установки состояния 0111 произошло изменение состояния триггера на противоположное и счетчик перешел в состоя ние ОНО. В таком состоянии элемент закрыт нулевым сигналом с прямого выхода триггера , элемент - нулевым сигналом с инверсного выхода триггера , а элемент открыт единичными сигналами с инверсного выхода триггера и с прямого выхода триггера . На информационный вход триггера поступает единичный сигнал с выхода элемента , а на аналогичный вход триггера .- единичный сигнал с инверсного выхода триггера . При поступлении счетного импульса положительной полярности на тактовые входы триггеров и через элементы и проходят импульсы обратной полярности, по положительному фронту которых.производит-. ся установка триггеров и в единичное состояние. Таким образом,, счетчик из состояния ОНО переходит в состояние 0111, т. е. в состояние соответствующее череДованиючисел в коде Грей. Использование состояний старших разрядов для управления установкой триггеров младших разрядов отличает предлагае1 1й счетчик кода Грея от прототипа, так как отпадает необходимость в делителе счетных импульсов, благодаря чему уменьшается число входов элементов И-НЕ, не существует избыточных состояний, генерируется только код Грея из множества других кодов с соседним кодированием в условиях .включения и бросков питания cxeNW. Это.в свою очередь, позволяет избавиться от целей начальной установки счетчика и связанных с ними схем контроля изменения закона чередования кодов или освобождает оператора от необходимости начальной установки счёт- . ЧЙка.

фаг. 2

П-РАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК В КОДЕ ГРЕЯ, содержащий входную шину, а в каждом разряде D -триггер и элемент И-НЕ, первый вход и выход которого соединен соответственно с входной шиной и с тактовым вхо. дом О-триггера, в каждом разряде, кроме предпоследнего, прямой выход О -триггера соединен с вторым входом элемента И-НЕ последупцего разряда, инверсный выход D -триггера ка хдого I -ого разряда (. 1,2... Г1 -2) соединен с соответствующими .входами алиментов.И-НЕ старших разрядов, начиная с г +2-го, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования в каждый разряд, креме первого и последнего, введен неравнозначности, первый вход которого соединен с ВЫХОДСЯ1 Ь-триггера, выход элемента неравнозначности каждого разряда соединен с D-входом Ь -триггера и вторым входом элемента неравнозначности предыдущего разряда, второй вход элемента неравнозначности и D-вход § D -триггера предпоследнего разряда соединены с прямым выходом D-тригКО гера последнего разряда, f -вход D -триггера которого соединен с прямым выходом О -триггера предпоследнего разряда. а: со ел