@ -Разрядный счетчик с контролем Советский патент 1985 года по МПК H03K21/40 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления. Известно устройство для контроля работы счетчиков, содержащее счетчик и логические элементы И , Недостатком данного устройства является низкая надежность контроля отказов и сбоев счетчика. Известен N-разрядный счетчик с контролем, содержащий два импульсных делителя на два, два элемента И, элемент ИЛИ, выход каждого элемента И подсоединен к счетному входу соответствующего делителя на два и к установочному входу другого делителя на два, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ. Устройство содержит также два дополнительных элемента ИЛИ, третий элемент И, элемент НЕ, два элемента задержки, а в каждом счетном разряде счетчика два элемента И, два элемента НЕ и элемент задержки, входы первого элемента И каждого разряда соединены с прямыми выходами данного и предыдущих разрядов счетчика и с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с прямым выходом последующе го разряда, выход первого элемента И соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ и с входом элемента задержки, входы второго элемента И соединены с инверсными выходами данного и предьщущйх разрядов, с выходо второго элемента НЕ, вход которого соединен с инверсным выходом следующего разряда, и с выходом элемента задержки. Выход второго элемента И соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ, N +1 вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы которого соед1|нены через первый элемент задержки с входом сче чика, через второй элемент задержки с инверсным выходом первого счетчика разряда и через элемент НЕ - с прямы выходом первого счетного разряда. Выходы элементов ИЛИ соединены с пер выми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента задерж . Недостатком известного устройства является относительно невысокая дост верность контроля, так устройство лишь частично контролирует сбои. когда с приходом на вход счетчика очередного счетного импульса нечетное число изменяется на ложное четное число. Кроме того, устройство совсем не контролирует такие сбои, когда с приходом на вход счетчика очередного счетного импульса четное число изменяется на ложное нечетное, возможные изменения состояний счетчика под воздействием помех в интервалах (пауза:х) между импульсами не выявляются. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в N -разрядный счетчик с контролем, содержащий первый и второй элементы ИЛИ, элемент задержки, в каждом в разряде счетчика первый элемент И, а в разрядах, начиная с второго, второй элемент И, дополнительный элемент И, выходы первых элементов И соединены с соответствующими входами первого элемента ШШ, инверсные выходы с первого по (м-1)-й разрядов счетчика соединены с соответствукщими входами первых элементов И всех последующих разрядов, первый вход дополнительного элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, введены первый и второй формирователи переднего фронта импульса и в каждый разряд счетчика - формирователь переднего и заднего фронтов импульсов с парафазным выходом, а в каждый разряд, начиная с третьего, - элемент ИЛИ, выход каждого .из которых соединен с первым входом второго элемента И соответствующего разряда и с первым входом элемента ШШ последующего разряда, -первый вход элемента ШТИ третьего разряда соединен с первым входом второго элемента И второго разряда и с прямым выходом первого разряда счетчика, вторые входы элементов ИЛИ каждого разряда соединены с прямыми выходами предьщущего разряда счетчика, входы каждого из формирователей переднего и заднего фронтов импульсов с парафазными выходами соединены с прямыми выходами соответствующих разрядов счетчика, их прямые выходы соединены с входами второго элемента ИЛИ и с вторыми входами вторых элементов И своего разряда, а их инверсные выходы соединены с первыми дополнительными входами первых элементов И своего разряда, вторые дополнительные входы .которых объединены с третьими входа ми вторых элементов И и через элемей задержки соединены с прямым выходом первого формирователя переднего фрон та импульсов, вход которого соедине с вкодом счетчика, входной шиной и с входом второго формирователя пере него фронта импульсов, инверсный выход которого соединен с вторым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом первого элемента ИЛИ, выходы вторых элементов И соединены с входами пер вого элемента ИЛИ. На фиг. 1 представлена схема N разрядного счетчика с контролем; на фиг. 2 - одна из возможных реализаций формирователя по передне му и заднему фронтам импульса. Устройство содержит 4-:х разрядны счетчик 1 с контролем, формировател 2 и 3 переднего фронта импульсов, элемент 4 задерзкки, элементы ИЛИ 5 и 6, элементы И 7, элементы И 8,1-8,4; 9,, формирователи 10, 1-0,4 переднего и заднего фронтов импульсов с парафазным выходом эле менты ИЛИ 11,1-11,2, входную шину 12. Входная шина 12 подключена к . входу счетчика 1 и к входам формиро вателей 2 и 3 переднего фронта импульсов. Прямые выходы счетчика 1 подключены к входам формирователей 10,1-10,4 соответственно. Прямой выход первого разряда счетчика 1 подключен также к первым входам элементов 9,1, 11,1. Выход элемента 11.1подключен к первым входам элементов 9,2,11,2. Выход элемента 11.2соединен с первый, входом элеме та 9,3. Вторые входы элементов Щ1И 11,1 и соединены с прямыми выходами соответственно второго и третьего разрядов счетчика 1. Вторы входы элементов 9, подключены к выходу элемента 4, вход которого соединен с выходом формирователя 2. Третьи входы элементов 9,1-9,3 подключены соответственно к прямым выходам формирователей 10,2-10,1 и к входам элемента 5. Инверсные выходы формирователей 10,1-10,4 соединены соответственно с первыми входами элементов 8,1-8,4 вторые входы которых объединены и подключены к выходу элемента 4.Трет входы элементов 8,2-8.4 объединены и подключены к инверсному выходу первого разряда счетчика 1, Четвертые входы элементов 8.3 и 8.4 подключены к инверсному выходу второго разряда счетчика 1, пятый вход элемента 8,4 подключен.к инверсному выходу третьего разряда счетчика 1. Выходы элементов 8,1-8,4 и 9,1-9,3 соединены с входами элемента 6. Ин.версный выход формирователя 3 соединен с первым входом элемента 7, второй вход которого соединен с выходом элемента 5, а выход подкапочен к дополнительному входу элемента 6. Формирователь 10 переднего и заднего фронтов импульсов с парафазным . выходом содержит элементы И-НЕ 13 16, элемент 17 задержки, элемент НЕ 18, вход 19, прямой выход 20, инверсный ВЫХОД 21. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии счетчик 1 находится в нулевом состоянии. Элементы 8.1-8,4 открыты по первым входам высокими потенциалами инверсных выходов формирователей 10,t-10,4 соответственно и закрыты по вторым входам низким выходным потенциалом элемента 4. Элементы 8.2-8.4 открыты по третьим входам высоким потенциалом инверсного выхо-. да первогоразряда счетчика 1. Кроме того, элементы 8.3-8,4 открыты по четвертым входам высоким потенциалом инверсного выхода второго разряда счетчика 1, элемент 8.4 открыт также по пятому входу высоким потенциалом инверсного выхода третьего разряда счетчика 1. Элементы 9,19.3 закрыты по третьим входам низкими потенциалами прямых выходов формирователей 10.2-10.4 соответственно, по вторым входам - низким выходным потенциалом элемента 4. Элемент 9,1 закрыт также по первому входу низким потенциалом прямого выхода первого разряда счетчика 1, а элементы 9,2-9,3 закрыты по первым входам низкими потенциалами выходов элементов 11.1 и 11.2 соответственно. Элемент 7 открыт по первому входу высоким потенциалом инверсноговыхода - формирователя 3 и закрыт по второму входу низким выходным потенциалом элемента 5, на входы которого в исходном состоянии поступают низкие потенциалы прямых выходов формн-рователей 10,1-10,4. С поступлением первого импульса на входную шину 12 на выходе формиро вателя 3 формируется по переднему фронту) отрицательный импульс, закрывающий элемент 7, на выходе формирователя 2 формируется(по переднему фронту)положительный импульс, который через элемент 4 поступает на вто рые входы элементов 8,1-8,4 и 9,19,4, и в счетчике 1 записьюается 1 При этом в момент переключения триггера первого разряда счетчика.(в единичное состояние)на прямом выходе формирователя 10,1 формируется положительный импульс, а на инверсном выходе - отрицательный импульс. Время задержки элемента 4 задержки равно или несколько больше времени переключения разрядов -счетчи ка 1. Элемент задержки может быть реализован путем последовательного соединения четного количества элементов НЕ. . , Длительность импульсов на выходах формирователей 10,1-10,4 выбирается несколько большей длительности имгпульса формирователя 2, задержанного элементом 4 задержки. Поэтому.при переключении первого разряда счетчика 1 элемент 8,1 остается закрытым, так как длительность отрицательного импульса на его первом входе равна или несколько больше длительности положительного импульса на втором входе. Элементы 8,2-8,4 закрываются по третьим входам низким потенциалом инверсного выхода первого разряда счетчика 1. Длительность отрицательного импульса формирователя 3 выбирается равной или несколько большей длитель ности импульса формирователей 10,110,4. Поэтому элемент остается закры тым. Элементы 9,1-9,3 также остаются закрытыми по третьим входам низкими потенциалами прямых выходов формирователей 10,2-10,4 соответственно. С приходом второго счетного импульса в счетчике 1 записьшается число 2 и снова формируются импульсы на выходах формирователей 2 и 3. При этом в момент переключения перво го и второго разрядов счетчика 1 (первого разряда в нулевое состояние а второго разряда - в единичное)на прямых выходах формирователей 10,1 и 10,2 формируются положительные импульсы, на инверсных выходах - отри- . цательные импульсы, которые закрывают по первым входам элементы 8,1 и 8,2 сорветственно. Элементы 8,3 и 8.4 закрываются при этом по четвертью входам низким потенциалом инверсного выхода второго разряда счетчика 1. Элемент 9.1 закрывается по первому входу низким потенциалом прямого выхода первого разряда счетчика I, элементы 9,2 и 9,3 остаются закрытыми по третьим входам низкими потенциалами прямых выходов формирователей 10.3 и 10.4 соответственно. Элемент 7 также остается закрытым. С поступлением третьего счетного импульса в счетчике 1 записывается число 3 и снова срабатывают формирователи 2 и 3. При этом остается закрытым элемент 8,1 за счет действия на первом входе отрицательного импульса, по ступающего с инверсного выхода формирователя 1 Oj 1, элементы 8,28,4 - за счет низкого потенциала, поступающего на третьи входы с ин- версного выхода первого разряда счетчика 1. Элементы и 8,4 закрыты также по четвертым входам низким потенциалом инверсного выхода второго разряда счетчика 1. Остаются закрытыми элементы ,(,3, элемент 7 и т.д. С поступлением 2 счетного импульса, переполняющего счетчик 1, элементы 8«1-8,4 остаются закрытыми за счет действия на их первых входах отрица;тельных импульсов с инверсных выходов формирователей, за счет действия низких потенциалов на их первых входах с прямого выхода первого разряда счетчика 1 и с выходов элементов 11,1 и 11,2 соответственно. Остается закрытым и элемент 7 за счет действия отрицательного импульса с выхода формирователя 3. Таким образом, при отсутствии нарушений в работе счетчика I с поступлением на его входе каждого счетного импульса сигналы на выходах всех элементов И и, соответственно, на выходе элемента 6 будут отсутствовать. Допустим, что с поступлением четвертого счетного импульса, когда первый и второй разряды счетчика 1 переключаются в нулевое состояние, триггер третьего разряда не переключится в единичное состояние. При этом импульсы на выходах формирова711теля 10,3 будут отсутствовать. Поэтому импульс с выхода формирователя 2, задержанный элементом 4 задержки (на время переключения разрядов счет чика), пройдет через элемент 8,3 (открытый по другим входам на вход элемента 6. На выходе длемента 6 появляется импульс, сигнализирующий о нарушении работы счетчика 1. В рассматриваемом случае импульс с выхода элемента 4 задержки проходит также и через элемент 8,4. Аналогичным образом происходит открывание элемента 8,3 и выдача сигнала о нарушении работы счетчика , если с поступлением, например, восьмого счетного импульса, третий разряд не переключится (в результате неисправности или нулевое состояние . . Таким образом, каждый из элементов 8 контролирует переключение триггера соответствующего разряда счетчика 1 в противоположное состоя ние, когда с приходом очередного счетного импульса предыдущие разряд счетчика устанавливаются в нулевое состояние. Каждый из элементов 9,1-9,3 контролирует непереключение триггера соо .ветствующего разряда счетчика 1 в противоположное состояние, когда с приходом очередного счетного импуль са хотя бы один предьщущий разряд счетчика находится в единичном состоянии , т.е. импульсы на выходах элементов 9,1-9,3 появляются в случ ложного переключения соответствующе го разряда счетчика 1. Рассмотрим для примера ложное переключение, например, третьего ра ряда счетчика 1. Допустим, что с по туплением второго счетного импульса (когда первый разряд переключается в нулевое состояние, а второй - в единичное)в результате сбоя третий разряд переключится в единичное состояние. Тогда положительный импульс с прямого выхода формировател 10,3 откроет по третьему входу элемент 9,2 (открытый по первому входу высоким потенциалом элемента 11,1), и импульс с выхода элемента 4 пройдет через элемент 9,2 на выход устройства , сигнализируя о нарушении работы счетчика I. Элемент 7 контролирует отсутствие переключений разрядов счетчика 1 в интервалах (в паузах)меяэду входными счетными импульсами. Если в интервале между счетными импульсами произойдет ложноепереключение какого-либо (или нескольких )разряда счетчика, то положительный импульс с прямого выхода соответствующего формирователя 10 пройдет через элемент 5 на первый вход элемента 7, открытый по второму входу высоким потенциалом инверсного выхода формирователя 3. При этом импульс с выхода элемента 7 пройдет через элемент 6 на выход устройства, сигнализируя о нарушении работы счетчика К Технико-экономическим эффектом изобретения является повьш1ение достоверности контроля счетчика импульсов. Сбои, которые могут возникать в счетчике во время переключений его разрядов при поступлении на его счетный вход информационных импульсов, могут приводить к одному из четырех возможных вариантов ошибок в работе счетчика; четное число изменяется на другое четное(ложное) число;нечетное число изменяется на другое нечетное (ложное)число; нечетное число изменяется на ложное четное число; четное число изменяется .на ложное нечетное число. Изобретение позволяет контролировать все четыре возможньпс варианта ошибок в работе счетчика, т.е. позволяет повысить количество контролируемых вариантов ошибок, возникающих в результате сбоев, примерно на 37,5%. Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить достоверность контроля работы счетчика, так как осуществляет контроль и выдает на выходе сигнал ошибки как при отказах, так и практически при любых сбоях счетчика.

Фиг. г

N-РАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК С КОНТРОЛЕМ, содержащий первый и второй элементы ИЖ, элемент задержки, в каждом разряде счетчика первый элемент И, а в разрядах./начиная с второго, второй элемент И, дополнительный элемент И, выходы первых элементов И соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, инверсные выходы с первого по(п-1)-й разрядов счетчика соединены с соответствующими входами первых элементов И всех последующих разрядов, первый вход дополнительного элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, отл ичающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены первый и второй формирователи переднего фронта импульса и в каждый разряд счетчика - формирователь переднего и заднего фронтов импуль сов с парафазным выходом, а в каждый разряд, начиная с третьего,элемент ИЛИ, выход каждого из которых соединен с первым входом второго элемента И соответствующего разряда и с первым входом элемента ИЛИ последующего разряда, первый вход элемента ИЛИ третьего разряда соединен с первым входом второго элемента И второго разряда и с прямым выходом первого разряда счетчика, вторые входы элементов ИЛИ каждого разряда соединены с прямыми выходами предьщущего разряда счетчика, входы каждого из формирователей переднего и заднего фронтов импульсов с парафазными выходами соединены с прямыми выходами соответствующих разрядов счетчика , их прямые выходы соединены с входами второго элемента ИЛИ и с (Я вторыми входами вторых элементов И своего разряда, а их инверсные выхос ды соединены с первыми дополнительными входами первых элементов И своего разряда, вторые дополнительные входы которых объединены с третьими входами вторых элементов И через элемент .задержки соединены с прямьм выходом первого формирователя передсо него фронта импульсов, вход которого 00 соединен с входом счетчика входной со шиной и с входом второго формировав 4 теля переднего фронта импульсов, инверсный выход которого соединен с вторым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом первого элемента ИЛИ, выходы вторых элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ.