Преобразователь монотонно-изменяющегося кода Советский патент 1985 года по МПК G06F5/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предна начено для преобразования цифровых к дов из одной системы счисления в дру гую. Известен- п зеобразователь кодов, держащий первый, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, генератор импульсов, счетчик старших разрядов входного и выходного кодов, счетчики младших разрядов входного и выходного йодов, выходы которых соединены с входами первого и второго элемента И соответ ственно, выход первого элемента И соединен, одновременно с управляющими входами второго и третьего элемента и через элемент НЕ - с входом .четвертого элемента И, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами -третьего и четвертого элементов И, а первый вход генератора импульсов под ключен к выходу второго элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входами счетчиков младших разрядов входного и выходного кодов, выход третьего элемента И соединен одновре менно с входом счетчика старших разрядов входного кода, установочным входом счетчика младших разрядов , входного кода и первым вхоДом элемен та ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу счетчика младших разрядов выходного кода, а выход элемента ИЛИ соединен с входом счетчика младших разрядов выходного кода. Счетчики входного и выходного кодов разделены на части и осуществляется вычитание (сложение) величины веса мла шего разряда старших частей соответствующих счетчиков D Недостатками данного преобразователя являются низкое быстродействие и зависимость времени преобразования от значения входного кода4 Так, при преобразовании входно го кода преобразователя, содержащего десятиразрядный счетчик, младшей Части требуется 24 импульса для просчета каждой тысячи чисел, составляю щих значение входного кода. При этом остаток,не кратный тысяче, просчитывается без выигрыша в быстродействии. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и схемному построению является преобразователь монотонно изменяющегося кода, со117 , 2 держащий счетчик входного кода, cveT4HK выходного кода, выходной регистр, схему сравнения, формирователь импульсов, генератор импульсов, первый элемент И, первый элемент ИЛИ, первый элемент НЕ, выход элемента И соединен со счетным входом счетчика входного кода и счетчика выходного кода через элемент ИЛИ, входы сброса которых соединены с выходом формирователя импульсов, первая группа входов схемы сравнения соединена с входами преобразователя, вторая группа - с выходами счетчика входного кода, а выходы - с входом элемента И и формирователя импульсов С2}. Недостаток известного преобразователя также состоит в низком быстродействии, так как хотя и устранена временная задержка в преобразовании монотонно изменяющегося кода, но в период между сменами входного ;сода производится просчет импульсов генератора импульсов счетчиком входного кода до момента совпадения значения кода счетчика входного кода с новьм значением монотонно изменяющегося входного кода.Время, необходимое для просчета импульсов счетчика вход-ного кода, и определяет частоту опроса датчика входного кода преобразователем, т.е., в конечном итоге, быстродействие преобразователя. Кроме того, монотонное изменение входного кода может происходить на число отличное от единицы. В этом случае известньй преобразователь будет выдавать ошибочные значения. Целью изобретения является увеличение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь монотонно изменяющегося кода, содержащий счетчик входного кода, счетчик выходного код, выходной регистр, формирователь. импульсов, первый элемент И, элемент ИЛИ, первый элемент НЕ, генератор импульсов и схему сравнения, первая группа входов которой является информационными входами преобразователя, выходы которого соединены с выходами выходного регистра, информационные входы которого соединены с выходами счетчика выходного кода, управляющий вход которого.является управляющим входом преобразователя,-вторая группа входов схемы сравнения соединена . С- выходами счетчика входного кода. счетный вход которого соединен G выходом первого элемента И, первый вхо которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход - с йыходом первого элемента НЕ и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом записи выходного регистра, вход первого элемента НЕ соединен .с выходом схемы сравнения, дополнительно введе ны контрольный счетчик входного кода, контрольный счетчик вькодного кода, элемент задержки, второй, третий и четвертый элементы И, элемент И-НЕ, второй элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов а выход соединен со счетными входами контрольного счетчика входного кода и контрольного счетчика выходного кода, информационные входы которых соединены соответствен но с информационными входами и выходами преобразователя, выход Ошибка которого соединен с выходом третьего элемента И и через элемент задержки с входами сброса счетчика входного кода, счетчика выходного кода и конт рольных счетчиков входного и выходно го кодов, установочные входы которых соединены с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого сое динён с выходом элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены со ответственно с выходами контрольных счетчиков входного и выходного кода и соответственно с первым и вторьш входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, входом второго элемен та НЕ и вторым входом четвертого элемента И, управляющий вход преобразователя соединен с управляющим входом счетчика входного кода. : . На чертеже приведена блок-схема |Предпагаемого преобразователя. Преобразователь содеркит схему 1 сравнения, контрольный счетчик 2 входного кода, счетчик 3 входного кода, счетчик 4 выходного кода, первый элемент И 5, генератор 6 импульсов, второй элемент И 7, первый элемент НЕ 8, формирователь 9 импульсов, третий и четвертый эле17 менты И 10-11, выходной регистр 12, контрольный счетчик 13 выходного кода, элемент И-НЕ 1А, элемент ИЛИ 15, второй элемент НЕ 16, элемент 17 задержки. Преобразователь работает следующим образом. В исходном состоянии обнуления находятся счетчики входного 3 и выходного 4 кода, а также контрольные счетчики входного 2 и выходного 13 кода. С выхода схемы сравнения через первьй элемент НЕ 8 запрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через первый элемент И 5. С выходов контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кодов через элемент ИЛИ 15 и второй элемент НЕ 16 запрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через второй элемент И 7. Входной код поступает на первую группу входов схемы 1 сравнения и информационные входы контрольного счетчика входного кода 2. На вторую группу входов схемы 1 сравнения поступает значение входного кода, сохраняющееся от предыдущего цикла преобразования в счетчике входного кода 3. Если значение входного кода отличается от предыдущего значения (увеличивается при работе с монотонно возрастающими или уменьшается при работе с монотонно убывающим кодом), то с выхода схемы 1 сравнения через первый элемент НЕ 8 разрешается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через первый элемент И 5, с выхода которого импульсы генератора 6 поступают на счетные входы счетчиков входного 3 и выходного 4 кода. Счетчики входного 3 и выходного 4 кода осуществляют просчет импульйов. Как только значение счетчика входного кода 3 будет равным значению входного кода, с выхода схемы 1 сравнения через элемент НЕ 8 запрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов и запускается формирователь 9 импульсов, с выхода которого поступает импульс на установочный вход выходного регистра 12, вход четвертого элемента И 11 и вход третьего элемента И 10. По этому импульсу осуществляется запись в выходной, регистр 12 выходного кода . Преобразованное значение входного кода появляется на информационных входах преобразователя и информацион ных входах контрольного счетчика выходного кода 13. Поскольку состояние контрольньк счетчиков входного 2 и выходного 13 кода нулевое, то разрешающие потенциалы с их выходов (со старших разрядов) через элемент ИЛИ 15 разрешают прохождение импульс с выхода формирователя 9 через четвертый элемент И 11 на установочные входы контрольных счетчиков вход ного 2 и выходного 13 кода. При этом в контрольный счетчик входного кода 2 запишется значение входного кода, а в контрольный счетчик выходного кода 13 - его преобразованное значение. Потенциалы с выходов заполненных контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода через элемент ИЛИ 15 запрещают прохождение импульсов с-выхода формирователя 9 через четвертый 11 и третий 10 элементы И С выхода элемента ИЛИ 15 через элемент НЕ 16 этими же потенциалами раз решается прохождение импульсов генератора 6 через второй элемент И 7 на счетные входы контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода, включенных по схеме вычитания импульсов. Происходит вычитание значения кодов в обоих контрольных счетчиках 2 и 13 до тех пор, пока значение кода в одном из них не станет нулевым, что запрещает прохождение импульсов с выхода формирователя 9 импульсов через четверть й элемент И ,11 и третий элемент И 10. Поскольку на выходах преобразователя уже появилось преобразованное значение входного кода, то преобразователь готов к приему следующего значения входного кода. Если значение входного кода не изменилось по сравнению с его предьщущим значением (т.е. значения счетчика входного кода и самого вход ного кода совпадает), то с выхода cxeмы 1 сравнения через элемент НЕ 8 запрещается прохождение импульсов генератора 6 импульсов через первый элемент И 5, а преобразованное значение кода снимается с выходов преобразова-50

теля. Таким образом, при преобразовании кодов осуществляется просчет счетчиков входного и выходного 4 кодов не

на полное значение входного кода.При/ 55установке в них кода, осуществляется

этом импульсы с выхода формирователяустановка нуля счетчиков входного 3

9 импульсов, возникающие в конце каж-и выходного 4 кода, а также контрольдого цикла преобразования, не прохо-ных счетчиков входного 2 и выходна элементе задержки 17 на время установления переходных процессов в контрольных счетчиках входного 2 и выходного 13 кода, возникших при 7 дят через четвертый 11 и третий 10 элементы И до тех пор, пока значение какого-либо из контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода не станет равным нулю. Если значения контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кодов эквивалентны (не было сбоев при рабрте счетчиков входного 3 и выходного 4 кода), тй контрольные счетчики (2 и 13) при вьГчитании устанавливаются в нуль одновременно. При этом через элемент ИЛИ 15 и элемент НЕ 16 запрещается прохождение импульсов с выхода генератора 6 через второй элемент И 7 на счетные входы контрольных счетчиков (2 и 13), через элемент ИЛИ 15 разрешается прохождение импульсов через четвертьш элемент И 11 с выхода формирователя 9, через элемент И-НЕ 14 запрещается прохождение импульсов через третий элемент И 10 с выхода формирователя 9. Если значения контрольных счетчиков (2. и 13) не эквивалентны (бьт сбой при работе счетчиков входного 3 и вькодного 4 кода), . то один из контрольных счетчиков входного 2 или выходного 13 кода устанавливается в нуль раньше. При этом с выхода установленного в нуль контрольного счетчика (2 или 13) через элемент ИЛИ 15 и элемент НЕ 16 запрещается прохождение импульсов генератора 6 через элемент И 7 на счетные входы обоих контрольньк счетчиков (2 и 13), с выхода элемента ИЛИ 15 разрешается прохождение импульсов с выхода формирователя 9 через четвертый элемент И 11, с выходов элементов И-НЕ 14 и ИЛИ 15 разрешается прохождение импульсов с выхода формирователя 9 импульсов через четвертый элемент И 10. Ближайшим импульсом с выхода формирователя 9 импульсов через открытый четвертый элемент И 11 осуществляется установка кодов в контрольных счетчиках входного 2 и выходного 13 кода. Этим же импульсом с выхода четвертого элемента И 10, задержанньм ного 13 кода. Преобразователь приходит в исходное состояние. Таким образом, при преобразовании кодов осуществляется просчет счетчиков входного 3 и вькодного 4 кода не на полное значение входного кода, а только на величину изменения кода. При этом не только исключается временная задержка преобразования, возникающая за счет времени просчета им пульсов счетчика входного кода 3 от нуля до предыдущего значения кода, но и повышается быстродействие преобразователя, так как в момент выдачи выходного кода преобразователь уже готов к новому циклу преобразова ния. Просчет же полного значения вхо ного кода осуществляется только при наличии сбоев в преобразователе и поскольку вероятность сбоя достаточ- но мала, то это практически не влияет на быстродействие преобразователя Управление счетчиками входного 3 и выходного 4 кода (их реверсивностью) для работы с монотонно возрастающим или монотонно убывающим кодами осуществляется внешним сигналом, поступающим на вход сравнения счетчиков. Импульс с выхода второго элемента И 11 используется для сигнализации о сбое в работе преобразователя (ошибка) Предлагаемая схема преобразователя по сравнению с известными позволяет повысить быстродействие преобразователя. В известных устройствах быстродействие преобразователя, т.е. максимальная частота, с которой преобразователь может опрашивать датчик входного кода, определяется временем счета импульсов счетчиками входного и выходного кодов от состоя ния сброса до нового значения ,кода. Например, для двоичного десятиразряд ного входного кода при максимальном его значении и периоде следования импульсов генератора 0,1 мкс этовремя составит 10 мкм, т.е. максимальна частота опроса датчика составляет 10 кГц. В предлагаемом преобразователе эта задержка уменьшается на вре мя просчета значения кода в предыдущем цикле измерения и для случая изменения кода на единицу младшего разряда (как предполагается в работе известного устройства) , Это время, необходимое для просчета одного импульса счетчиками входного и выходно го кодов и формирования импульса опроса выходного регистра, составит менее 1 МКС, т.е. частота опроса датчика составит 1 МГц. Реализация преобразователя на современных элементах обеспечивает низкую вероятность сбоя. Поэтому нет необходимости устранять ошибочность преобразования на каждом цикле преобразования, как это производится в известном устройстве. При выдаче сигналов установки контрольных счетчиков входного 2 и выходного 13 кода через интервалы времени, равные времени преобразования в известном устройстве, помехоустойчивость предлагаемого преобразователя по сравнению с известным устройством не ухудшится, а быстродействие будет значительно вьш1е. Таким образом, происходит использование избыточной помехоустойчивости известного устройства с целью увеличения его быстродействия. Выигрьш в бьютродействии предлагаемого преобразователя монотонно изменяющегося кода растет с увеличением разрядности преобразуемого кода. Выигрьш в быстродействии равен Т М где Т - время просчета всего значения кода счетчиком входного кода Лt - время просчета приращения (по отношению к предыдущему , значению) входного кода М - численное значение входного кода; Дт - приращение значения входного кода. . Пусть генератором входного монотонного кода является тринадцатиразрядный датчик времени. Отсчет времени датчиком производится каждую мил- лисекунду, а опрашивается датчик каждый телеметрический кадр. Длительность телеметрического кадра составляет 40 МО, т.е. при каждом опросе приращение входного кода составляет в среднем 40 младших разрядов. Тогда при прохождении датчика всего диапазона входного кода (от 1 мс до 8 с) выигрыш в.быстродействии преобразователя согласно формулы (1) изменяется от единицы до М 7 Г -4Г-200Р« 91141397 ,10

В среднем по всему диапазону изме кого датчика потребуется гто поеобпянений вкодного кода выигрыш в быст- зователей. вьшолненнь. посхеме 200:2 100 раз. зового обьекта. работающих в Таким образом, для обслуживания та- разделения времени.

входной код

Выходной код