Преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код угловых единиц Советский патент 1984 года по МПК G06F5/02 

Изобретение относится к автоматике и цифровой вычислительной технике, может быть использовано в измерительных и управляющих системах и предназначено для согласования системы программного управления с внешними устройствами, например с датчиками обратной связи, с шаговым приводом с устройствами индикациии т.д., работающими в различных системах представления информации. Известен преобразователь двоично го кода в двоично-десятичньй код градусов и минут, содержащий двоичный и двоично-десятичный счетчики, дешифратор, генератор импульсов, элементы И и делители частоты. Работа зтого преобразоватедя осн вана на пересчете импульсов с подбо ром коэффициентов пересчета Недостатками известного преобразователя являются низкое быстродейс вие, сложность, невозможность преоб разования в двоично-десятичный код градусов, долей градусов, тысячных делений угломера и т.д. Кроме того, ограничены их функциональные возмож ности, так как отсутствует возможность формирования унитарного кода с ценой деления, выраженной в угловых единицах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код угловых единиц, содержащий двоичный счетчик, двоично-десятичный счетчик, дешифратор, два элемента И, сумматор, ре гистр, генератор импзшьсов, выход которого через первый элемент И сое динен со стробирующим входом регист ра, первым входом второго элемента И и с входом двоичного счетчика, вы ход которого через дешифратор подключен к второму входу первого элемента И, вход задания константы сое динен .с аервой группой входом сумматора, вторая группа входом которо го подключена к выходу регистра, а выходы сумматора соединены с информационньши входами регистра Недостаток известного преобразователя состоит в малом быстродействии при преобразовании изменяшцетос входного двоичного кода. При измене нии входного кода ддже на одну диск ретную единицу требуется сброс прео разователя в исходное состояние и повторное преобразование числа, что требует значительного времени. Кроме того, в известном устройстве отсутствуют возможность преобра зования двоичного кода в унитарный с ценой импульса, выраженной в угловых единицах, и формирования импульсного кода приращения входного кода, также,выраженного в угловых единицах. В известном устройстве отсутствует возможность преобразования отрицательных чисел, представленным, например, в дополнительном коде.Все это приводит к ограниченным функциональным возможностям преобразоваЦель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения преобразования как положительных, так и отрицательных чисел, а также возможности вьщачи результата унитарным кодом. , I Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код угловых единиц, содержащий регистр, двоично-десятичньй счетчик, первый и второй элементы И, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены с первой группой входов сумматора, выход первого элемента И соединен со входом сложения двоичнодесятичного счетчика, вход сброса которого соединен со входом сброса регистра и со входом сброса преобразователя, выходы которого являются выходами двоично-десятичного счетчика, дополнительно введены группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, элементИЛИ, схема сравнения, а двоично-десятичный счетчик выполнен реверсивным, вход вычитания которого соединен с выходом второго элемента И, первым входом элемента ИЛИ и является выходом отрицательных чисел унитарного кода преобразователя, выход положительных чисел унитарного кода которого соединен с выходом первого элемента И и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом регистра, выходы которого соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая группа входов которой являются информационными входами преобразователя, вход сброса которого через элемент 31 НЕ соединен с первыми входами перво го и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходами Меньше и Больше схемы сравнения соответственно, а третьи входы первого и второго элементов И соединены с тактовым входом преобра зователя, входы константы которого соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ группы, выходы которых соединены со второй группой входов сумматора, вход переноса кот рого соединен с выходом Больше схемы сравнения и со вторыми входами элементов- ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг.2 блок-схема схемы сравнения; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы-преобраэовате ля. Преобразователь содержит сумматор 1, регистр 2, схему сравнения 3 реверсивный двоично-деся гичный счетчик4, элементы И 5,6,элемент ИЛИ 7, элемент НЕ 8, вход константы 9, вход Сброс 10, информацион ные входы двоичного кода I1, тактовый вход 12, выходы двоично-десятич ного кода 13 и выходы унитарного ко да 14,15 отрицательных и положитель ных чисел, сумматор 16, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17. На входе 9 присутствует двоичньй N-разрядный код константы, кото рьй формируется подачей высокого по тенциала на контакты, соответствующие единичным разрядам константы, а остальные контакты шины заземляю ся. На вход 1I подается двоичный п-разрядный код преобразуемого числа. Изменение входного двоичного ко да должно происходить синхронно со срезом либо при паузе тактового сиг нала, присутствующего на входе 12, При подаче на вход 18 логического нуля сумматор производит операцию А С в дополнительных кодах. При подаче на вход логической единицы производится операция А-С в дополнительных кодах. Преобразование кода константы С в отрицательный дополнительный код осуществляется инвертированием кода элементами 17 при подаче на их второй вход логической единыцы и подачей логической единицы на вход пере носа сумматора. Сумматор 1 и регистр 2, замкнуТы кольцо, представляют собой накапивающий сумматор, который на кажый стробирующий импульс на входе регистра прибавляет или отнимает от записанного в регистр 2 двоичного кода А код константы С. Схема сравнения 3 имеет два выхода, при этом высокий потенциал пояр ляется на первом выходе при , а на втором - при А В, где А и В двоичные п - разрядные коды, поступающие на ее входы. Схема сравнения может быть выполиена с пороговой зоной и., тогда высокий потенциал появляется на первом выходе при -& , а на втором - при . . На фиг. 2 представлена схема элемента сравнения, выполненная на комбинационном сумматоре 19 элементах НЕ 20,21 элементах ИЛИ 22 и 23. Сумматор формирует разность кодор А - В, а по переносу в (п + I) разряд на выходе сумматора определяет знак неравенст.ва. При переносе равном единице и при условии, что разность не равна нулю, выдается сигнал А В, при переносе равном нулю выдается сигнал А В. Устройство имеет пороговую зону равную цене младшего разряда поступакнцих кодов и обеспечивает функцию сравнения как для положительных, так и для отрица-j тельных чисел, представленных дополнительным кодом. Преобразователь работает следующим образом. В начале преобразования на вход 10 подается сигнал Сброс,который устанавливает в нулевое состояние регистр 2 и счетчик 4. При наличии на входе 11 положительного входного,двоичного кода В схема сравнения 3 выдает высокий потенциал на первом выходе А В, который разрешает прохождение тактовых импульсов с входа 12 через элемент И 5, а импульсы с выхода элемента И 5 поступают на выход 15, на вход Т. + счетчика 4 и через элемент ИЛИ 7 на вход стробирования записи результата с сумматора 1 в регистр 2, Так как на втором выходе схемы сравнения А В присутствует нулевой сигнал, то к содержимому регистра 2 при поступлении каждого 511 стробирующеГо сигнала будет прибавртяться константа С. Процесс преобразования происходит до тех пор, пока на выходе схемы сравнения не исчезнет сигнал А X В. При этом на выход 15 постуЙ- . пит число импульсов П а в счетчике 4 сформируется двоичнодесятичный код в угловых единицах, соответствукщйй входному двоичному коду. В регистре 2 при этом будет находиться двоичный код, равный С. Диаграмма фиг.З поясняет процесс преобразования кода. После подачи сигнала Сброс на вход 10 код А в регистре 2 начинает ступенчато возрастать, пока не достигнет величины входного двоичного кода В. При этом на выходе преобразователя (выход 15 появляются импульсы унитарного кода После преобразования кода преобразователь переходит в следующий режим работы. Если схема сравнения не имеет пороговой зоны, либо пороговая зона 4 С- (временные диаграммы фиг.З даны для преобразователя с использованием схемы сравнения с пороговой зоной Л С), то единичный сигнал будет появляться то на одном, то на другом выходах схем сравнения 3,, разрешая поочередное прохождение импульсов в каналы + выход 15 - (выход 14). Если схема сравнения 3 имеет пороговую зону Л С, то постоянстве входного Кода на выходах схемы сравнения будет нулевые сигналы, запрещающие формирование импульсов на выходы. В тех случаях,когда колебания выходного двоично-десятичного кода в пределах + -1 единица младшего разряда не желательны, следует использовать схему сравнения с пороговой зоной Л 7/С, При изменении входного кода код в счетчике 4 будет отслеживать входной код, преобразованный в заданную систему счисления, а количество импульсов в каналах + и - выходы 14,(1 будет указывать на направление изменения кода и величину изменения, выраженную в угловых единицах. Преобразование отрицательных чисел,, представленных дополнительным кодом, осуществляется аналогично лишь с тем отличием, что схема сравнения формирует единичный сигнал на выходе А В и к содержимому регистра 2 прибавляется константа С со знаком минус. Во время преобразования импульсы унитарного кода будут при- сутствовать в канале - выходы 13, а в счетчике 4 будет формироваться отрицательный код числа В в заданной системе счисления. Например, при преобразовании двоичного кода В, соответствующе го , по каналу - в счетчик 4 поступит 95 импульсов, при этом, если учесть, что начальное положение счетчикабьшо нулевым, а на нем сформируется код, соответствующий углу 358 25, который является дополнением угла до ЗбО. Преобразователь обеспечивает следящий режим работы при непрерывном переходе входного кода из области положительных чисел в отрицательные и наоборот. Константа С определяется с , где - максимальное двоичное преобразуемое число; С fTjox число угловых единиц в максимальном преобразуемом числе. Точность задания константы определяется из условия где ЛС погрещность задания константы. . . . При выполнении условия (1) погрешность преобразования для любьгх чисел не будет превьшать дискретности, представления числа В в требуемой системе счисления. Пример.. Преобразователь 1 -разрядного кода в код градусов, минут. 2 65536 Dmax 360-60 -|f|2 .3,034074 . о.ошш Так как допустимое значение С , то значение константы в двоичном коде может быть выражено двоичным кодом с двенадцатью дробными разрядами, при этом исключается набегающая ошибка при преобразо- f вании любых чисел в пределах 711 от +360 а погрешность преобразования не будет превьппать цены деления в весовых единицах,т.е. 1 угл.мин. Таким образом, точность преобразования в предлагаемом преобразователе определяется точностью задания константы С, так же как в известном устройстве может быть достаточно высокой. В предлагаемом преобразователе .достигается высокое быстродействие при преобразовании изменяющегося входного двоичного кода. Если скорость изменения входного кода не пр вьшает величины С ---, где Т-перио следования тактовых импульсов на входе 12, то частота отсчетов выход ного кода может достигать частоты следования тактового сигнала, т.е. величины -Г-, в то время как часто та отсчетов кодов на выходе известного преобразователя при изменении .входного кода составит1 Например, для приведенного выше преобразователя двоичного 16-разрядного кода в код градусов в минуту при тактовом сигнале с периодом Т 10 МКС частота отсчетов по предлагаемой схеме составит 100 кГц, а по известной - 1,525 Гц. Использование известного преобразователя в системе программного управления резко уменьшает быстродействие. Высокое быстродействие при преобразовании непрерывно меняющегося двоичного кода вызвано введением элемента сравнения и обратных связей, управляющих режимом р1аботы сумматора и регистра и обеспечивающих следящий режим. В устройстве расширено также функциональные возможности за счет формирования импульсов унитарного кода в каналах + и -, что обеспечивает возможность преобразования двоичного кода в унитарный код с ценой импульса в угловых единицах. Кроме того, предлагаемый преобразователь обеспечивает преобразование как положительных, так и отрицательных чисел представленных двоичным дополнительным кодом.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОИЧНОГО КОДА В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ КОД УГЛОВЫХ ЕДИНИЦ, содержащий регистр, двоично-десятичный счетчик, первый и второй элементы И, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами регистра выходы которого соединены с первой группой входов сумматора, выход первого элемента И соединен со входом сложения двоично-десятичного счетчика, вход сброса которого соединен со входом сброса регистра и со входом сброса преобразователя, выходы которого являются выходами двоично-десятичноно счетчика, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей за счёт обеспечения преобразования как полозкительных, так и отрицательных чисел. а также возможности выдачи результата унитарным кодом, в него введены группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, элемент ИЛИ, схема сравнения, а двоично-десятичный счетчик выполнен реверсивным, вход вычитёния которого соединен с выходом второго элемента И, первым входом элемента ИЛИ и является выходом отрицательных чисел унитарного кода преобразователя, выход положительных чисел унитарного кода которого соединен с выходом первого элемента И и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом регистра, выходы которого соединены с первой группой входов СП схемы сравнения, вторая группа вхо- дов которой является информационными входами преобразователя, вход сброса которого через элемейт НЕ соединен с первыми входами первого и второго элемента И, вторые входы которых соединены с выходами .МеньIs9 ше и Больше схемы сравнения соот4ik ветственно,- а третьи входы первого N5 и второго элементов Исоединены с СХ) Тактовым, входом преобразователя, N9 входы константы которого соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ группы, входы которых соединены со второй группой входов сумматора, вход переноса которого сое динен с выходом БОЛЬШЕ схемы срав, нения и со вторыми входами элемен-. тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы.

Фиг. 2