Вторичные цифровые часы с секундомером Советский патент 1989 года по МПК G04C13/00 

1

Изобретение относится к электронным часам, а именно к вторичным часам с секундомером и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1210126.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена структурная схема вторичных цифровых часов с секундомером.

Вторичные часы с секундомером содержат приемник 1 кодированных сигналов времени, информационный и тактовый выходы которого соединены соответственно с одноименными входами регистров 2 и 30 С тактовым выходом приемника 1 соединены также счетный вход счетчика 4 адреса и вход Т триггера 5. Выход счетчика 4 соединен с входами адреса считывания регистров 2 и 3, с входами ключей 6 и 7, параллельно соединенными между собой А-входами управления четырех мультиплексоров 8-11. Выход каждого из шести программных переключателей 12-17 соединен с разрядами входов всех мультиплексоров таким образом, что младшие разряды выходов переключателей 12-17 соединены с входом первого мультиплексора 8, вторые разряды выходов переключателей 12-17 - с входом второго мультиплексора 9, третьи разряды выходов переключателей - с входом третьего мультиплексора 10, старшие разряды выходов переключателей - с входом четвертого мультиплексора 11. С V-входами управления ключей 6 и 7 соединены соответственно Q-выходы RS-триггеров 18 и 19. Первые входы элементов И 20- 22 (верхние входы указанных элементов) соединены с выходом переноса С0 счетчика 40 Другие входы элементов И 20-22 соединены с D-входом и с Q-выходом D-триггера 23, а другой вход элемента И 21 - с Q-выходом

(Л

«и j

оо

оо

го

JU

триггера 23 и с П-входом установки D-триггера 24„ Третьи входы элементов И 20 и 21 соединены с Q-выходом триггера 24, с Q-выходом которого соединен третий вход элемента И 22„ Счетные входы триггеров 23 и 24 соединены с клеммой кнопки управления S1.. Выход элемента И 20 соединен с входами обнуления триггеров 19 и 18 (через элемент ИЛИ 25). Инверсные выходы триггеров 18 и 19 соединены с входами элемента И 26, на выход которого включена последовательная цепочка - ключи 27, дешифратор 28 цифры и цифровое табло 29. Второй вход табло 29 через дешифратор номера табло 30 соединен с выходом счетчика 4о Выход регистра 2 через двух- входовые ключи 31 соединен с входом ключей 27 и с одним из входов компаратора 32, другой вход которого соединен с выходом двоично-десятичного счетчика 33 импульсов и с входом дешифратора 34 цифры шесть. Другой вход двухвходовых ключей 31 соединен в порядке нарастания разрядов входа с выходами мультиплексоров 8-11 таким образом, что младший разряд входа ключей 31 соединен с выходом мультиплексора 8, а старший разряд этого входа ключей 31 - с выходом мультиплексора 11„ Клемма кнопки управления S2 соединена с входами обнуления триггеров 23 и 24 и с по- следовательной цепочкой из элемента ИЛИ 35, D-триггеров 36 и 37. Q-выход триггера 36 соединен с установочным D-входом этого же триггера. Счетный вход и выходы триггера 37 соединены соответственно с выходом переноса С0 счетчика 4 и с входами управления V,,, V... двухвходовых ключей 31. Выход дешифратора 34 соединен с входами обнуления RS-триггера 38 и счетчи- ка 33. Q-выход триггера соединен с управляющим входом V дешифратора 34 и с входом одновибратора 40, а вход одновибратора 41 соединен с Q-выходом триггера 5. Выходы одновибрато- ров 40 и 41 соединены соответственно с S-входами триггеров 38 и 39, а через элемент ИЛИ 42 - с входом обнуления счетчика 43 импульсов и со счетным входом D-триггера 44. Счетны вход счетчика 43 соединен с выходом генератора.45 импульсов, который, кроме того, через элемент НЕ 46 соединен с входом обнуления триггера

874

44, а через цепочку из элементов НЕ 46, ИЛИ 47 - со счетным входом счетчика 33, Q-выход триггера 44 соединен с входом разрешения записи РЕ счетчика 33, а Q-выход - с установочным входом этого же триггера и со счетным входом одновибратора 48 (на базе D-триггера) . D-вход триггера 48 через элемент ИЛИ 49 соединен с Q-выходами триггеров 38 и 39, Q-выход триггера 48 через интегрирующую цепочку соединен с входом обнуления этого же триггера, который Q-выходом через элемент ИЛИ 47 соединен со счетным входом счетчика 33 Вход записи D счетчика 33 соединен с выходом регистра 3. Блокирующие входы СЕ счетчиков 33 и 43 соединены с выходом компаратора 32. Выход счетчика 43 через элемент И-НЕ 50 подключен на блокирующий вход СЕ счетчика 51 импульсов. Счетный вход и вход обнуления счетчика 51 соединены соответственно с выходами элемента ИЛИ 42 (через интегрирующую цепочку) и с маркерным выходом приемника 1. Выход переноса счетчика 51 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 35 о Q-выходы триггеров 18 и 19 соединены с входами элемента ИЛИ 52 и с двумя входами элемента И 53, третий вход и выход которого соединены соответственно с выходом элемента И 21 и с вторым входом элемента ИЛИ 25. Третий вход ИЛИ 52 соединен с Q-выходом триггера 37, Q-выход которого соединен с третьим входом элемента И 26. Выход элемента ИЛИ 52 соединен с управляющим входом V ключей 54, вход и выход которых соединены соответственно с выходом счетчика 43 и с входом дешифратора 28. Q-выходы триггеров 23 и 24 через элемент ИЛИ 55 соединены с входами обнуления триггеров 36 и 37

Часы работают следующим образом.

При включении питания вторичных цифровых часов с секундомером триггеры 23,24,36 и 37 принудительно устанавливаются в нулевое состояние (по цепям, не показанным на чертеже, на входы обнуления триггеров подается единица). При этом за счет перекрестной связи на D-входах триггеров 23 и 36 устанавливается единица, на второй и третий входы элемента 20 подается сигнал разрешения, а элементы И 21 и 22 блокируются соот51

ветственно по второму и третьему входам. Установка триггера 37 в нулевое состояние приводит к выдаче разрешающего потенциала на третий вход элемента И 26 и на вход управления У двухвходовых ключей 31, что эквивалентно включению Y-входа ключей 31. Сигнал с маркерного выхода приемника 1 обнуляет счетчики 4 и 51 Сигнал с выхода переноса счетчика 4 через элемент И 20 обнулят триггеры 18 и 19, что приводит к выдаче разрешающего потенциала на входы управления ключей 6,7 и 27 (через эле- мент И 26) и запрещающего потенциала через элемент ИЛИ 52 на вход управления ключей 54.

Приемник 1 преобразует поступающие на его вход в последовательном коде сигналы в параллельно-последовательный код, выделяет тактовые и маркерные сигналы0 С приходом сигнала на тактовые входы регистров 2 и 3 по выбранному адресу записи в регист ры записываются, а по выбранному адресу считывания регистры выдают информацию. Адресация регистров 2 и 3 осуществляется сигналами с выхода счетчика 4, которые, кроме того поступая на управляющие входы А, производят выбор входов мультиплексоров 8-11, а также через дешифратор 30 - выбор табло на цифровом индикаторе 29. Коэффициенты пересчета счетчиков 4 и 51 равны количеству декад в коде сигналов времени, обнуление счетчиков производится сигналом с маркерного выхода приемника 1. Информация с выхода регистра 2 через ключи 31 (на управляющем входе этих ключей присутствует разрешающий потенциал) К 27 и дешифратор 28 индицируется на выбранном табло 29 цифрового индикатора. Количество вы- бираемых табло 29 индикатора и частота регенерации цифр на индикаторе определяются информацией на выходе приемника 1. Индикация с выхода регистра 2 по цепочке, включающей клю- чи 31, компаратор 32, счетчик 43 и ключи 54, не может быть записана на индикаторе 29, поскольку ключи 54 заблокированы по управляющему входу. При включении напряжения питания устройства запускается генератор 45 импульсов, а триггер 5 устанавливается в нулевое состояние (по цепи, не показанной на чертеже). Сигнал с

5

о 5 о 0 ц

5

876

выхода генератора 45 через элемент НЕ 46 устанавливает в нулевое состояние триггер 44, при этом с Q-выхо- да триггера положительный потенциал подается на D-вход этого же триггера, подготовив его к переключению. Передний фронт первого тактового импульса с выхода приемника 1 после преобразования в триггере 5 и одно- вибратор 41 через элемент ИЛИ 42 переключает триггер 44, что эквивалентно подаче разрешающего потенциала с. Q-выхода триггера 44 на вход разрешения записи РЕ счетчика 33, в этом случае информация с выхода регистра 3, идентичная информации регистра 2, записывается по информационному входу D в счетчик 33 и появляется на его выходе, Сравнение информации из регистра 2 и счетчика 33 производится в компараторе 32, совпадение информации приводит к блокировке счетчиков 33 и 43 сигналом с выхода компаратора.

Таким образом, вторичные часы с секундомером при включении напряжения питания могут находиться только в состоянии индикации текущего времени о

При нажатии кнопки управления S2 триггеры 23 и 24 не изменяют своего состояния, а переключение триггера

36(положительный потенциал на D-входе этого триггера возникает при включении напряжения питания устройства) приводит к подаче положительного потенциала на D-вход триггера

37о Сигнал с выхода переноса С счетчика 4 переключает триггер 37, при этом разрешающий потенциал поступает через элемент ИЛИ 52 на управляющий вход ключей 54 и на вход управления vx ключей 31, а запирающий потенциал - на вход элемента

И 26 и на управляющий вход Vu ключей 31 о При указанном состоянии входов управления Vx, V,. ключей 31 включен вход X этих ключей, т0е0 ключи 31 пропускают информацию с выхода программных переключателей 12-17 (через мультиплексоры 8-11). Так как состояние входов элементов И 20 - 22 при нажатии кнопки S2 не изменяется, то сигнал с выхода переноса счетчика 4 подтверждает нулевое состояние триггеров 18 и 19. В регистр . 3 по-прежнему по тактовому импульсу записывается и выдается на выход

код сигнала времени с информационного выхода приемника 1 Информация с выхода регистра 3 записывается в счетчик 33 (на входе РЕ счетчика присутствует разрешающий потенциал с Q-выхода триггера 44). По счетному входу в счетчики 33 и 43 записываются импульсы генератора 45. Сравнение информации с программных переключателей 12-17 (через мультиплексор 8-11 и ключи 31) и счетчика 33 происходит в компараторе 32. Поскольку выход счетчика 33 соединен с дешифратором 34 цифры шесть, то в зависимости от номера разряда сигнала текущего времени на выходе приемника 1 (четный или нечетный) счетчик 33 в первом случае считает до десяти, а во втором до шести Например, если код текущего времени поступает, начиная с единиц секунд, а кончается десятками часов, то счетчик 33 считает до десяти с приходом нечетных тактовых импульсов (в этом случае дешифратор 34 заблокирован по управляющему входу запрещающим потенциалом с Q -выхода триггера 5). При переполнении счетчика 33 сигнал с выхода переноса этого счетчика устанавливает триггер 39 в нулевое состояние Когда счетчик 33 считает до шести, то с появлением на выходе счетчика кода цифры шесть срабатывает дешифратор 34 и сигнал с его выхода обнуляет триггер 38 и счетчик 33. Информация на выходе счетчика 43, который заполняется импульсами генератора 45, синхронного со счетчиком 33, представляет собой разницу между датой, установленной на лимбах программных переключателей 12-17, и кодом текущего времени в каждом разряде на выходе регистра 3. Эта разница определяется для каждого разряда сигнала времени С выхода счетчика 43 импульсы через открытые ключи 54 (ключи 27 заблокированы по входу управления сигналом с элемента И 26) и дешифратор 28 цифры индицируются на выбранном табло 29 индикатора С приходом следующего тактового импульса в момент переключения триггера 44 сигнал с его Q-выхода по счетному входу переключает триггер 48 (переключение триггера 48 происходит лишь в том случае, если во время предыдущего цикла происходит обнуление триггера 38 или 39).

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Сигнал с выхода одновибратора (Q-выход триггера 48) записывается по счетному входу в счетчик 33, обеспечивая, таким образом, перенос единицы в старший разряд. По мере роста значений во всех разрядах кода текущего времени, . сближению значений кода текущего времени и даты, установленной для данного разряда в программных переключателях 12-17, уменьшается количество импульсов генератора 45, записанное в счетчик 43. При совпадении значений младшего разряда кода текущего времени и установленной на переключателях 12-17 даты счетчик 43 сразу после обнуления блокируется сигналом компаратора 32о При таком состоянии выхода счетчика 43 срабатывает элемент И-НЕ 50, снимая запрещающий потенциал с блокирующего входа СЕ счетчика 51, и тактовый импульс, задержанный интегрирующей цепочкой, записывается по счетному входу в счетчик 51 (постоянная времени интегрирующей цепочки выбирается больше времени переключения счетчика 43). При совпадении значений во всех разрядах кода текущего времени и даты, установленной на переключателях 12-17, импульс с выхода переноса Со счетчика 51 переключает через элемент ИЛИ 35 триггер 36 в исходное (нулевое) состояние, что приводит к подаче нулевого потенциала на В-вход триггера 37. Сигнал с выхода переноса счетчика 4 переключает триггер 37 в исходное состояние. При этом разрешающий потенциал поступает на вход элемента И 26 и на управляющий вход Vu. ключей 31, а запрещающий - на управляющий вход ключей 54 (через элемент ИЛИ 52) и на вход управления VK ключей 31. При таком состоянии входов управления двухвходовых ключей 31 вход Y этих ключей открыт и устройство переключается в режим индикации текущего времени.

При первом нажатии кнопки управления S1 переключается только триггер 23 (на D-входе этого триггера за счет перекрестной связи присутствует положительный потенциал). При переключении триггера 23 на вторых входах элементов И 20 и 22 появляется запрещающий, а на втором входе элемента И 21 - разрешающий потен91

циалы (на третьем входе элемента И 21 остается разрешающий потенциал, так как триггер 24 не изменяет своего состояния).

Сигнал с выхода переноса счетчика 4 через элемент И 21 по S-входу переключает триггер 19 в единичное состояние, что приводит к блокировке ключей 7 и 27 (через элемент И 26), а на управляющем входе ключей 54 (через элемент ИЛИ 52) появляется разрешающий потенциал. В регистр 2 по-прежнему по тактовому сигналу записывается и выдается на выход код сигналов времени с информационного выхода приемника 1, однако, поскольку вход ключей 27 заблокирован, эта информация уже не достигает цифрового табло 29 0 Так как ключи 7 заблокированы, то из регистра 3 по тактовому сигналу только извлекается информация по выбранному адресу , Присутствие разрешения на РЕ-входе счетчика 33 (с Q-выхода триггера 44) позволяет записать в счетчик информацию из регистра 3. По счетным входам в счетчики 43 и 33 (через элементы НЕ 46 и ИЛИ 47) записываются импульсы генератора 45 0 Сравнение информации регистра 2 и счетчика 33 происходит в компараторе 32 и при совпадении сигналом с выход компаратора блокируются счетчики 33 и 43. В зависимости от разряда (четный или нечетный) кода текущего времени счетчик 33 считает либо до шести, либо до десятио При переполнении счетчика 33 сигнал с его выхода переноса переключает триггер 39 в нуле- вое состояние. Когда счетчик 33 считает до шести, то с появлением на выходе счетчика кода цифры шесть срабатывает дешифратор 34 и обнуляются триггер 38 и счетчик 33. Информа- ция в счетчике 43 является разницей между кодом текущего времени в каждом разряде из регистра 2 и информацией об этом же разряде, заблокированной в регистре 3 в момент нажатия кнопки управления S1. Информация с выхода счетчика 43 через открытые ключи 54 и дешифратор 28 цифры индицируются на выбранном табло 29 индикатора „ С приходом следующего такто- вого сигнала в момент переключения триггера 44 импульс с Q-выхода триггера переключает D-триггер 48 (дополнительное условие переключения триг

87

10

5 о „ 5 Q g

5

гера 48 - обнуление в предыдущем цикле триггера 38 или 39). Сигнал с выхода триггера 48 записывается по счетному входу в счетчик 33, обеспечивая перенос единицы в старший разряд.

При втором нажатии кнопки управления S1 триггер 24 переключается в единичное состояние, а триггер 23 обнуляется При переключении триггеров 23 и 24 на втором и третьем входах элемента И 22 образуются разрешающие потенциалы, а элементы И 20 и 21 блокируются по третьим входам. Сигнал с выхода переноса счетчика 4 через элемент И 22 переключает триггер 18 в единичное состояние, что приводит к блокировке ключей 6, сохраняются блокировка ключей 27 и разрешающий потенциал на управляющем входе ключей 54. В результате блокировки ключей 6 в регистр 2 переводится в состояние считывания хранящейся в регистре информации, регистр 3 находится в режиме считывания еще с момента первого нажатия кнопки S1. Сопоставление информации регистров 2 и 3 происходит по описанной методике в счетчике 43, информация с выхода которого через дешифратор 28 цифр индицируется на выбранном табло 29 индикатора. Информация в счетчике 43 представляет разность (для выбранного разряда) между информацией об этом разряде в регистрах 2 (после второго нажатия кнопки S1) и 3 (после первого нажатия кнопки S1). Блокировка записи информации в регистрах 2 и 3 происходит только по окончании записи в регистр информации о всех разрядах кода текущего времени для момента, предшествующего нажатию кнопки S1.

При третьем нажатии кнопки S1 триггер 23 переключается в единичное

состояние, а триггер 24 - в нулевое. При таком состоянии этих триггеров на второй и третий входы элемента И 21 подаются потенциалы разрешения, а элементы И 20 и 22 блокируются соответственно по второму и третьему входам. Сигнал с выхода переноса счетчика 4 через элементы И 21 и 53 (на первом и втором входах этих элементов присутствуют потенциалы разрешения после двух предыдущих нажатий кнопки S1) и элемент ИЛИ 25

11 1

обнуляет триггер 18, что обеспечивает подачу разрешающего потенциала на управляющий вход ключей 6 (ключи 27 и 54 не изменяют своего состояния) . В результате часы продолжает измерение разницы между кодом текущего времени в каждом разряде с выхода регистра 2 и информацией об этом разряде, заблокированной в регистре 3 с момента первого нажатия кнопки S1. Если перед третьим нажатием кнопки S1 нажать кнопку S2, то измерения начинаются с нуля.

Для перевода часов из любого режима в режим индикации текущего времени достаточно два раза нажать кнопку S2.

Таким образом, благодаря введению в предлагаемые часы новых элементов и организации между ними новых связей увеличивается количест-, во их функций.

Формула изобретения

Вторичные цифровые часы с секундомером по авт. св. № 1210126, отличающиеся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в часы введены шесть программных переключателей, четыре мультиплексора, двухвходовые ключи, девятый и десятый триггеры, четвертый счетчик импульсов, элементы И-НЕ, пятый элемент И, пятый, шестой и седьмой элементы ИЛИ и вторая кнопка управления, причем выходы каждого из программного переключателя соединены с разрядами входов всех мультиплексоров таким образом, что младшие разряды выходов всех переключателей соединены с входами первого мультиплексора, вторые разряды выходов переключателей соединены с входами второго мультиплексора, третьи разряды выходов переключателей соединены с входами третьего мультиплексора, четвертые разряды выходов переключателей соединены с входами четвертого мультиплексора, а выходы всех мультиплексоров соединены в порядке

78187 12

нарастания их номеров с первыми входами двухвходовых ключей, другие входы которых соединены с выходом первого регистра, выход двухвходовых ключей соединен с входом первых ключей и с одним из входов компаратора, параллельно соединенные входы управления мультиплексоров подключены на

10 выход третьего счетчика импульсов, вход и выход элемента И-НЕ соединены соответственно с выходом второго счетчика импульсов и с блокирующим входом четвертого счетчика импуль15 сов, счетный вход и вход обнуления четвертого счетчика импульсов соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ (через интегрирующую цепочку) и с входом обнуления третье2о го счетчика импульсов, выход переноса четвертого счетчика через пятый элемент ИЛИ соединен со счетным входом девятого триггера, второй вход которого соединен с инверсным

25 выходом этого же триггера и с входом десятого триггера, счетный вход которого соединен с входом переноса третьего счетчика импульсов, прямой выход десятого триггера соединен с

30 первым входом управления двухвходовых ключей и с одним из входов четвертого элемента ИЛИ, инверсный выход десятого триггера соединен с вторым входом управления двухвходовых ключей и с одним их входов четвертого элемента И, входы пятого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами второго и третьего триггеров и с выходом второго элемен40 та И, выход пятого элемента И через шестой элемент ИЛИ соединен с входом обнуления третьего триггера, вторые входы пятого и шестого элементов ИЛИ соединены соответственно с клем.,, мой второй кнопки управления и с

4О выходом первого элемента И, с клеммой второй кнопки управления соедине- ны также входы обнуления четвертого и пятого триггеров, прямые выходы 50 которых через седьмой элемент ИЛИ соединены с входами обнуления девятого и десятого триггеров.

35

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности. Это достигается тем, что во вторичные цифровые часы с секундомером введены шесть программных переключателей, четыре мультиплексора, двухвходовые ключи, два триггера, три элемента ИЛИ, элементы И и И-НЕ, счетчик импульсов и кнопка управления. Вторичные часы с секундомером приобрели дополнительную функцию - секундомер - регламентатор, причем управление устройством осуществляется от двух кнопок.