Устройство для контроля работы @ -разрядного счетчика 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 счетчика с потенциальными выходами, содержащее две схемы И, входы которых соединены с различными выходами каждой ячейки счетчика, два импульсных делителя иа два и схема ИЛИ, при этом вход контролируемого счетчика подключен к входам схем И, выход одной схемы И подключен к счетному входу одного импульсного делителя на 2 и установочному входу другого импульсного делителя на 2, выход другой схемы И подключен к счетному входу другого импульсного делителя на 2 и установочному входу одного импульсного делителя на 2, а выходы двух импульсных делителей аа 2 подключены к входам схемы ИЛИ i. Однако известное устройство имеет низкую надежность контроля отказов и сбоев счетчика. Наиболее близким к п)едлагаемому по технической сущности является устройство для контроля работы Л -разрядного счетчика, содержащее два . делителя на дна, два элемента И, элемент ИЛИ, выход каждого элемента И подсоединен х счетному нходу 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 дополнительных элемента И, два дополнительных элемента НЕ и дополнительный элемент задержки. Входы первого дополнительного элемента И каждого разряда соединены с прямыми ;1Ыходаки да1-;ного и предыдущих разрядов счетчика и с выходом первого дополнительного эле.мента НЕ, вход которого соединен с прямым выходом последующего разряда. Выход lepaorc дополнительного элемента И соединен с одним из входов первого дополнительного элемента ИЛИ и с входом дополнительного элемента задержки. Входы второго дополнительного элемента И соединены с инверсными выходами данного и предыдущих разрядов, с выходом второго дополнительного элемента НЕ, вход которого соединен с инверсным выходом следуюдщего разряда, и с выходом дополнительного элемента задержки. Выход второго дополнительного эле.мента И соединен с одним из входов второго донолнительHoio элемента ИЛИ, кото|)ого соединен с иыходом третьего эло:у:е:па И, входы которого соединены через первый элемеш- задержки с входом счетч.чка, через второй э.ле:лепт задержки - -- с гпшерсным выходом первого счетного разряда и через э.лемен: НЕ - с нрямым выходом первого счетного разряда. Выходы дополнительных элементов ИЛИ соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента задержки 2. Однако известное устройство имеет недостаточно высокую достоверность контроля. Не контролируется изменение четного числа, записанного в счетчик, на ложное нечетное и лищь частично контролируется изменение нечетного числа, записанного в счетчик, на ложное четное. Цель изобретения - новыщение достоверности контроля путем обнаружения изменений четного числа на ложное нечетное и нечетного на ложное четное. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее элемент ИЛИ, элемент задержки, соединенный с входом счетчика, и в каждом разряде счетчика -элемент НЕ, эле;.;сг.т задержки и два зломента И, входы первого элемента И каждого разряда соединены соответственно с прямым выходом данного и инверсными выходами предыдущих }:11;3рядов. а входы второго элемента И каждого разряда соединены соответственна с инверсными выходами данного и предыдупих разрядов, введены формирователь иглг ульсив н Б каждый разряд счетчика, начинйя с Бт;;рого разряда,третий и четвертый злемсчтс ; И, а начиная с третьего разряда,-элемент ИЛИ, причем первые входы третьего и четвертого э.;1ементов И соединены соответственно с инверсным и прямым выходами данного разряда, второй вход третьего элемента И и первый дополнительный вход первого элемента И соединены с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу элемента задержки, к первому дополнительному входу второго элемента И и к второму входу четвертого элемента И, вторые дополнительные входы первого и второго элементов 1 и третьи входы третьего и четвертого элементов И подключены к выходу формирователя имнульсов, четвертые входы третьего и четвертого элементов И подключены к выходу элемента ИЛИ данного разряда, входы которого соединены с прямы.ми выходами предыдущих разрядов, четвертые входы третьего и четвертого элементов И второго разряда подключены к прямому выходу первого разряда, первый элемент И которого подключен вторым входом к выходу инвертора, вход которого подключен к выходу элемента задержки и к второму входу второго элемента И, третьи входы первого и второго элементов И первого разряда подключены к выходу формирователя имг1ульсов, вход которого соеди ен с выходо.м элемента задержки, при STOM выходы э Шл;ентов И всех разрядов подключены к входам эло:-,ента ИЛИ. Ма чертеже приведена блок-схема предлага-гмогс устройства д.ля контроля Л-разрядного счетчика, в частности для трех разрядов. Устройство д;1Я контроля работы трехразрядного счетчика 1 содержит элемент 2 задержки, формирователь 3 переднего фронта импульса, элемент ИЛИ 4, элементы ИЗ - И5з, , И7|-И72, И8,И82, элементы 9i-9з задержки, элементы НЕ lOi - НЕ Юз, элемент ИЛИ 11|. Первые входы элементов каждо го разряда соединены с соответствующими прямыми выходами счетчика 1, а первые входы элементов И6|-Ибз - с соответствующими инверсными выходами счетчика 1 и с входами элементов 9i-9з задержки. Выходы элементов 9i-9з задержки соединены с вторыми входами элементов И6|-Ибз и через соответствующие элементы НЕ lOi - НЕ Юз - с вторыми входами элементов И 5i-И 5з. Третьи входы элементов И 5i- И 52, И 6i-И 6з объединены и подключены к выходу формирователя 3 переднего фронта импульса. Инверсные выходы каждого разряда счетчика 1 подключены к соответствующим входам элементов И 5i-И 5з, И 6i- И 6з всех последующих разрядов. Первые входы элементов И 7 -И 72 в каждом разряде, начиная с второго, соединены с соответствующими инверсными выходами счетчика 1, а первые входы элементов И 81, И 82...- с соответствующими прямыми выходами счетчика 1. Вторые входы элементов И 8i, И 82 ... соединены с входами соответствующих элементов НЕ lOi, НЕ Юа ..., выходы которых подключены к вторым входам элементов И 7|, И 72 ... Третьи входы элементов И 7), И 7j, ..., И 8i, И 82 ... объединены и подключены к выходу формирователя 3 переднего фронта. Четвертые входы элементов И 7|, И 72 ..., И 8, И 82 ..., начиная с третьего разряда, подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ lli ..., входы которых соединены соответственно с прямыми выходами всех предыдущих разрядов счетчика 1. Четвертые входы элементов И 7|, И 72. ..., И 8, И 82 ... второго разряда подключены к прямому выходу первого разряда счетчика 1. Выходы всех элементов И 5i, И 52,..., И 6i, И б2..., И 7i, И 72,... И 8i, И 82 ... подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ 4. Вход формирователя 3 переднего фронта импульса соединен через элемент 2 задержки с входом счетчика. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии счетчик 1 находится в нулевом состоянии, элементы И 6i, И 62 ... открыты по первым и вторым входам соответственно высокими (разрешающими) потенциалами инверсных выходов счетчика 1 и выходов элементов 9i, 92 ... задержки. Элементы И 5i, И52 ... закрыты низкими (запирающими) потенциалами соответственно прямых выходов счетчика 1 и выходов элементов НЕ Q, НЕ Ю2 ... Элементы И 7i, И 72 ... открыты по первы.м входам высокими потенциалами инверсных выходов счетчика 1 и закрыты по вторым входам низкими потенцаиалами выходов элементов НЕ Юь НЕ 102 ... Элементы И 8i, И 82 ... закрыты по первым входам низкими потенциалами прямых выходов счетчика 1 и открыты по вторым .входам высокими потенциалами выходов элементов 9|, 92- ... задержки. Элементы И 5|, И 52..., И 6i, И б2..., И 7. И 7г ..., И 8|, И 82 ... закрыты по третьим входам низким потенциалом выхода формирователя 3. Кроме того, элементы И 5i, И 52 ..., И бь И б2 ... открыты по остальным входам высокими потенциалами инверсных выходов предыдущих разрядов счетчика 1, а элементы И 7|, И 7г, ..., И 8i, И 82 ..., начиная с третьего разряда, закрыты по четвертым входам низким выходным потенциалом соответствующего элемента ИЛИ lli ... Элементы И 7|, И 72. ... И 8|, И 82 ... второго разряда закрыты по четвертым входам низким потенциалом прямого выхода первого разряда счетчика 1. Время задержки т,ад первого элемента 2 задержки выбирается больще времени переходного процесса в счетчике 1. Время задержки T«IJ, каждого из элементов 9i, 92 ... задержки выбирается из условия тзад2 тзад1- т„, где т„ -длительность импульса формирователя 3 переднего фронта импульса. С поступлением первого счетного импульса на вход счетчика 1 первый разряд его устанавливается в единичное состояние. При этом элемент И 6i закрывается по первому входу низким потенциалом инверсного выхода, а элемент И 5i открывается по первому входу высоким потенциалом прямого выхода первого разряда. При установке первого разряда счетчика 1 в единичное состояние на выходе элемента 9i в течение времени тзалз сохраняется высокий потенциал, а на выходе элемента НЕ 10: и, соответственно, на втором входе элемента И 5i - низкий потенциал. Поэтому после поступления импульса с выхода формирователя 3, сформированного по переднему фронту задержанного элементом 2 задержки входного импульса, на третий вход элемента И 5i последний останется закрытым. С поступлением второго счетного импульса на вход счетчика 1 первый заряд его возвращается в нулевое состояние и устанавливается в единичное состояние второй разряд. При этом закрывается по первому входу низким потенциалом инверсного выхода второго разряда элемент И 62 и открывается по первому входу высоким потенциалом прямого выхода элемент И 52. При установке в нулевое состояние первого разряда открывается по первому входу эле.мент И бь После записи в счетчик 1 числа 2 на выходе элемента 9 задержки в течение времени тзадз удерживается низкий потенциал, закрывающий по второму входу э-лемент И б|, а на выходе элемента 92 задержки - высокий потенциал, который через элемент НЕ 102 закрывает по второму входу элемент И 52.

Поэтому при появлении на выходе формирователя 3 второго импульса элементы И бь И 52 остаются закрытыми.

При отсутствии нарушений в работе счетчика 1 с поступлением на его вход последующих счетных импуьсов схемы контроля в каждом разряде будут работать аналогичным образом и сигналы на выходах элементов И 5, 6 и, соответственно, на выходе элемента ИЛИ 4 будет отсутствовать.

Рассмотрим работу устройства при неисправности или сбое, например, в третьем разряде счетчика, когда с приходом на его вход четвертого счетного импульса третий разряд не переключается в единичное состояние. Тогда элемент И 6з, открытый по первому входу высоким потенциалом инверсного выхода третьего разряда, по второму входу - высоким потенциалом элемента 9з и по четвертому и пятому входам - высокими потенциалами инверсных выходов первого и второго разрядов, откроется с поступлением на его третий вход четвертого импульса с выхода формирователя 3. При этом выходной сигнал элемента И 6з пройдет через элемент ИЛИ 4 на выход устройства, сигнализируя о нарушении в работе счетчика 1. Если третий разряд счетчика с приходом, например, восьмого счетного импульса в результате неисправности или сбоя не переключится в нулевое состоение, то выходной импульс формирователя 3 откроет элемент И 5з, выходной сигнал которого пройдет на выход устройства, сигнализируя о нарушении работы счетчика 1.

Таким образом, элементы И 5i, И 62 ..., И 6i, И б2 ... контролируют переключение триггера данного разряда счетчика в противоположное состояние при поступлении на его вход импульса переноса с выхода предыдущего разряда (состояние триггеров всех предыдущих разрядов нулевое). В случае непереключения триггера данного разряда в противоположное состояние с приходом на его вход импульса переноса выходной импульс формирователя 3 открывает соответствующий элемент И 5i, И 62 или И 6i, И б2 ..., при этом выходной сигнал элемента И 5i, И 52, ... или И 6i, И 62 ... проходит через элемент ИЛИ 4 на выход устройства, сигнализируя о нарушении нормальной работы счетчика 1.

Элементы И 7,, И72 ..., И 8,, И 82 ... контролируют непереключение триггера данного разряда счетчика в противоположное состояние, когда хотя бы один предыдущий разряд находится в единичном состоянии, т. е импульсы на выходах элементов И 7ь И 72.... или И 8i, И 82 ... появляются в случае ложного переключения разрядов счетчика 1.

Рассмотрим для примера ложное переключение, например, третьего разряда счетчика 1. Допустим, с поступлением на вход счетчика 1 второго счетного импульса в ре-, зультате сбоя третий разряд переключится в единичное состояние. При этом на первом входе элемента И 82 появится высокий потенциал, на втором входе в течение времени также будет сохраняться высокий потенциал (с выхода элемента 9з задержки). На четвертом входе будет высокий потенциал, поступающий с прямого выхода второго разряда счетчика через элемент ИЛИ lli. Поэтому при появлении импульса на выходе формирователя 3 элемент И 82 откроется и его выходной импульс поступит через элемент ИЛИ 4 на выход устройства, сигнализируя о нарушении нормальной работы счетчика. Если с поступлением на вход счетчика, например, пятого счетного импульса Б результате сбоя третий разряд переключится в нулевое состяние, то на первом входе элемента И 72 появится высокий потенциал, на втором его входе высокий потенциал будет сохраняться в течение времени тзад2 (с выхода элемента НЕ Юз), на четвертый вход будет подаваться высокий потенциал через элемент ИЛИ 11| с прямого выхода первого разряда счетчика. Поэтому пятый выходной импульс формирователя 3 откроет элемент И 72, выходной импульс которого будет сигнализировать о нарушении нормальной работы счетчика.

Конструктивные особенности предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, позволяют повысить достоверность 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.

Базовое устройство позволяет полностью контролировать только два первых варианта ошибок, возникающих при сбоях счетчика. Ошибки третьего варианта, когда в результате сбоя нечетное число изменяется на ложное четное число, контролируются частично.

Предложенное устройство позволяет контролировать все четыре варианта ошибок, возможных при работе счетчика и, следовательно, обеспечивает более высокую достоверность контроля работы счетчика.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ /V-РАЗРЯДНОГО СЧЕТЧИКА, содержащее элемент ИЛИ, элемент задержки, соединенный с входом счетчика, и в каждом разряде счетчика - элемент НЕ, элемент задержки и два элемента И, причем входы первого элемента И каждого разряда соединены соответственно с прямым выходом данного и инверсными выходами предыдущих разрядов, а входы второго элемента И каждого разряда соединены соответственно с инверсными выходами данного и предыдущих разрядов, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем обнаружения изменений четного числа на ложное нечетное и нечетного на ложное четное, в него введены формирователь импульсов и в каждый разряд счетчика, начиная со второго разряда, - третий и четвертый элементы И, а начиная с третьего разряда,- элемент ИЛИ, причем первые входы третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с инверсным и прямым выходами данного разряда, второй вход третьего элемента И и первый дополнительный вход первого элемента И соединены с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу элемента задержки, к первому дополнительному входу второго элемента И и к второму входу четвертого элемента И, вторые дополнительные входы первого и второго элементов И и третьи входы третьего и четвертого элементов И подключены к выходу формирователя импульсов, четвертые входы третьего и четвертого элементов И подключены к выходу элемента ИЛИ данного разряда, входы которого соединены с прямыми со выходами предыдущих разрядов, четвертые входы третьего и четвертого элементов И (Л второго разряда подключены к прямому выходу первого разряда, первый элемент И которого подключен вторым входом к выходу инвертора, вход которого подключен к выходу элемента задержки и к второму входу второго элемента И, третьи входы первого и второго элементов И первого разряда подключены к выходу формирователя импульсов, о вход которого соединен с выходом элемента -vi задержки, при этом выходы элементов И ю всех разрядов подключены к входам элемента ИЛИ.