Двоичный счетчик Советский патент 1985 года по МПК H03K23/40 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средств автоматики и вычислительной техники.

Известно пересчетное устройство, каждый разряд которого содержит установочные и тактовый входы, прямой и инверсный выходы, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами разряда, выходы - с входами установки в «О и «1 разряда и через резисторы с шиной источника питания 1.

Однако устройство отличается недостаточной достоверностью функционирования, так как возможны ложные переключения.

Известен также двоичный счетчик, содержащий тактовую шину, шину разрешения счета, шину сброса, в каждом разряде триггер и, кроме первого разряда, элемент И, входы которого соединены с прямыми выходами триггеров всех предыдущих разрядов и шиной разрешения двоичного счета, выход - с синхронизированным счетным входом триггера, синхронизированный счетный вход триггера первого разряда соединен с шиной разрешения двоичного счета, вход синхронизации и вход сброса триггера каждого разряда соединены соответственно с тактовой шиной и шиной сброса 2.

Недостатком известного устройства является низкая достоверность функционирования, так как возможно (не блокируется) ложное переключение триггеров всех разрядов как в периоды между тактовыми импульсами, так и в течение каждого тактового импульса.

Цель изобретения - повышение достоверности функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в двоичный счетчик, содержащий тактовую шилу, шину разрешения двоичного счета, в каждом разряде триггер и, кроме первого разряда, первый элемент И, входы которого соединены с прямыми выходами триггеров всех предыдущих разрядов и шиной разрешения двоичного счета, введены шина разрешения параллельной установки, в первый разряд - первый элемент И, элемент НЕ, в каждый разряд - второй элемент И, элемент ИЛИ, первый, второй и, кроме первого разряда, третий элементы И-НЕ, первые входы и выходы первого и второго элементов И-НЕ каждого разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами и входами установки в «1 и «О триггера своего разряда, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ первого разряда соединены с выходом элемента НЕ, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ каждого разряда, кроме первого, соединены с выходом третьего элемента И-НЕ своего разряда, первый вход которого соединен с синхронизированным счетным входом триггера и выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов И своего

разряда, вход элемента НЕ первого разряда и второй вход третьего элемента И-НЕ каждого разряда, кроме первого, соединены с тактовой шиной, входы первого элемента И первого разряда соединены с входами установки триггера первого разряда и тактовой шиной, выход - с динамическим входом синхронизации триггера каждого разряда, первый вход второго элемента И каждого разряда соединен с прямым выходом триггера своего разряда, второй -

5 с шиной разрешения установки, синхронизированный счетный вход триггера первого разряда через элемент ИЛИ соединен с шиной разрешения двоичного счета и выходом второго элемента И первого разряда.

Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей двоичного счетчика в каждый разряд введены шина установки в «О, шина установки в «1, третий элемент И, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ своего разряда, шина установки в «О соединена с третьим входом второго элемента И каждого разряда, а первый, второй и третий входы третьего элемента И каждого разряда соединены соответственно с щиной разрешения установки, с шиной установки в

0 «1 своего разряда и с инверсным выходом триггера своего разряда.

На фиг. 1 представлена схема двоичного счетчика на RST-триггерах с динамическим входом синхронизации, с инверсн1лми асинхронными входами установки S и R с параллельной установкой в любое состояние; на фиг. 2 - то же, с прямыми асинхронными входами; на фиг. 3 - схема двоичного счетчика на двухступенчатых тактируемых RST-TpHrrepjx асинхронными входами установки S и R с установкой в нулевое состояние; на фиг. 4 - то же, с асинхронными прямыми входами установки S и R.

Двоичный счетчик (фиг. 1) содержит разряды 1-4, тактовую шину 5, шину 6 разрешения двоичного счета, шину 7 разрешения установки. Каждый разряд содержит RST-триггер 8.1, 8.2, 8.3 и 8.4 с динамическим входом синхронизации с инверсными асинхронными входами установки S и R, первый и второй элементы И 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, элемент

11.1,11.2, 11.3, 11.4, первый, второй и, кроме первого разряда, третий элементы И-НЕ 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 и 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, первый разряд содержит элемент НЕ 15, каждый разряд содержит третий элемент И 16.1,

16.2,16.3, 16.4, шину 17.1, 17.2, 17.3, 17.4

установки в ноль, шину 18.1, 18.2, 18.3, 18.4 установки в единицу.

Первые входы И выходы первого и второго элементов И-НЕ всех разрядов соединены соответственно с прямым и инверсным выходами и асинхронными входами установки триггера. Вторые входы первого и второго элементов И-НЕ первого разряда соединены с выходом элемента НЕ, вторые входы первого и второго элементов И- НЕ каждого, начиная со второго разряда, соединены с выходом третьего элемента И-НЕ своего разряда, первый вход которого соединен с синхронизированным Т-входом триггера и выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов И, вход элемента НЕ и второй вход третьего элемента И-НЕ каждого, кроме первого, разряда соединены с тактовой шиной 5, входы элемента И 9 соединены с входами установки триггера первого разряда и шиной 5, входы первого элемента И каждого, кроме первого разряда, соединены с прямыми выходами триггеров предыдущих разрядов и шиной 6, первый вход второго элемента И каждого-разряда соединен с прямым выходом триггера, второй - с шиной 7, синхронизированный Т-вход триггера первого разряда через элемент ИЛИ соединен с шиной 6 и выходом второго элемента И первого разряда.

Двоичный счетчик (фиг. 3) содержит дополнительные элементы И 19 и элементы НЕ 20 и 21. Двоичный счетчик (фиг. 4) содержит дополнительно элемент И 19 и элементы НЕ 20-22.

Двоичный счетчик (фиг. 1) работает следующим образом.

Двоичный счет осуществляется тактовыми импульсами по шине 5 при сигналах на шинах 6 и 7 соответственно «1 и «О. Установка триггеров всех разрядов в любое исходное состояние осуществляется тактовыми импульсами по шине 5 при сигналах на шинах 6 и 7 соответственно «О и «1.

При двоичном счете и при установке тактовый импульс поступает на тактовые входы триггеров после отключения обратных связей, а смена состояний двоичного счетчика происходит по переднему фронту импульса на С-входах триггеров. Во время отсутствия тактового импульса на один из установочных входов триггера каждого разряда действует сигнал обратной связи с его выхода, запрещающий ложное переключение триггера и сохраняющий записанную последним тактовым импульсом информацию. И при двоичном счете, и при установке в «О импульс по. шине С отключает на время переключения . Та обратные связи с выходов на входы установки триггеров только тех разрядов, которые переключаются данным тактовым импульсом, т. е.

на Т-входах которых логические «1. Обратные связи в каждом разряде осуществляются первым и вторым элементами И-НЕ, управление обратными связями осуществJ ляется через элемент НЕ 15 в первом разряде и через третий элемент в каждом, кроме первого, разряде. При установке в «О на Т-входы триггеров с «1 состоянием через вторые элементы И подаются логические «1 с прямых выходов тригггеров. При

0 установке разрядов в «1 на Т-входы триггеров с «О через третьи элементы И подаются логические «1. Импульс по шине 5 поступает на С-входы триггеров после отключения обратных связей триггеров переключающихся разрядов. Это условие обеспечивается с помощью первого элемента И первого разряда, «1 на выходе которого появляется после отключения обратных связей триггера первого разряда. Обратные связи триггера первого разряда отключаются

0 каждым тактовым импульсом по шине 5. Минимальная длительность импульса по шине 5 должна быть больше, чем время отключения обратных связей плюс время переключения триггера с динамическим С-вхо5 ДОМУстановка счетчика при сигналах на шинах б и 7 соответственно «О и «1 осуществляется в любое состояние в зависимости от состояния шин параллельной информации 17.1, 17.2, 17.3, 17.4 и 18.1, 18.2,

0 18.3, 18.4.

При соединении шин 17.1 -18.4 соответственно с прямыми и инверсными выходами триггеров предыдущих разрядов цвоичт ный счетчик при сигналах на шинах 6 и 7 соответственно «О и «1 осуществляет сдвиг информации.

Минимальная длительность импульса по шине 5 устройства на двухступенчатых триггерах (фиг. 3) должна быть больше, чем

0 время отключения обратных связей плюс время переключения первой ступени триггера. Включаются обратные связи триггеров переключившихся разрядов после исчезновения импульса на С-входах двухступенча, тых триггеров с задержкой на время, необходимое для переписи состояний первых ступеней во вторые. Общая задержка включения обратных связей относительно заднего фронта импульса на С-входах двухступенчатых триггеров осуществляется дополнительным элементом ИЛИ, элементами НЕ, элементом НЕ в первом разряде, третьим элементом И-НЕ в каждом, кроме первого разряда, что достаточно для переписи состояний первых ступеней во вторые. Обратные связи отключаются тольКО у триггеров переключающихся разрядов на время действия тактового импульса.

Сравнивая динамику работ двоичных счетчиков на двухступенчатых триггерах и

на динамических триггерах, получаем, что в режиме установки (двоичный счетчик на динамических триггерах) на время тактового импульса отключаются обратные связи только триггера первого разряда, обратные связи остальных, кроме первого, переключающихся разрядов отключаются только на время переключения триггера, т. е. на время t JBP Тг, обратные связи переключающихся при установке разрядов на двухступенчатых триггерах отключаются на время действия тактового импульса.

При одинаковой частоте и длительности тактовых импульсов достоверность функционирования п-го разряда предлагаемого двоичного счетчика в раз выше достоверности функционирования соответствующего разряда известного.

Технико-экономический эффект изобрег тения заключается в повышении достоверности функционирования которое достигается за счет запрета ложных переключений

триггеров и во время действия тактового импульса тем, что вводятся дополнительный элемент ИЛИ, в первый разряд первый элемент И, элемент НЕ, в каждый разряд второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, первый, второй и, кроме первого разряда,

третий элементы И-НЕ для организации управляемых обратных связей на асинхронные входы установки триггеров разрядов.

Эффективность заявляемого двоичного счетчика в повышении достоверности функционирования любого п-го разряда в

«.--/)

раз больше.

1. ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК, содержащий тактовую шину, шину разрешения двоичного счета, в каждом разряде триггер и, кроме первого разряда, первый элемент И, входы которого соединены с прямыми выходами триггеров всех предыдущих разрядов и шиной разрешения двоичного счета, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности функционирования, в него введены шина разрешения параллельной установки, в первый разряд - первый элемент И, элемент НЕ, в каждый разряд - второй элемент И, элемент ИЛИ, первый, второй и, кроме первого разряда, третий элементы И-НЕ, первые входы и выходы первого и второго элементов И-НЕ. каждого разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами и входами установки в «1 и «О триггера своего разряда, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ первого разряда соединены с выходом элемента НЕ, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ каждого разряда, кроме первого, соединены с выходом третьего элемента И-НЕ своего разряда, первый вход которого соединен с синхронизированным счетным входом триггера и выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов И своего разряда, вход элемента НЕ первого разряда и второй вход третьего элемента И-НЕ каждого разряда, кроме первого, соединены с тактовой шиной, входы первого элемента И первого разряда соединены с входами установки триггера первого разряда и тактовой шиной, выход - с динамическим входом синхронизации триггера каждого разряда, первый вход второго элемента И каждого разряда соединен с прямым выходом триггера своего разряда, второй - с шиной разрешения установа ки, синхронизированный счетный вход триггера первого разряда через элемент ИЛИ (Л соединен с шиной разрешения двоичного счета и выходом второго элемента И первого разряда. 2. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в каждый разряд введены щина установки в «О, шина установки в «1, третий элемент И, выход которого 4 О |йь соединен с третьим входом элемента ИЛИ своего разряда, шина установки в «О соединена с третьим входом второго элемента И каждого разряда, а -первый, второй и О третий входы третьего элемента И каждого ю разряда соединены соответственно с шиной разрешения установки, с шиной установки в «1 своего разряда и с инверсным выходом триггера своего разряда.

Фиг.1

19

ш

фиг А