Реверсивное счетное устройство Советский патент 1991 года по МПК G06M3/14 

Фиг. 1

Изобретение относится к устройст-. вам разностного счета (прямого, обратного или реверсивного) и может быть использовано в системах подсче- та сигналов от датчиков для автоматического контроля при недвоичном коэф- цициенте пересчета.

Цель изобретения - упрощение устройства,

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - примеры выполнения счетных разрядов для случая, когда используются триггеры с инверсными выходами; на фиг.З - то же, для случая, когда используются триггеры с прямыми выходами.

На фиг,1-3 приняты следующие обо-, значения: 1 - первая входная шина или первый датчик; 2 - вторая входная ши- на или второй датчик; 3 - счетный узел, содержащий счетные разряды по модулю 21 4-1:4-п.

Реврсивное счетное устройство содержит первый 1 и второй 2 датчики и реверсивный счетный узел 3, каждый разряд 4-1...4-п которого содержит счетный триггер 5-1..,5-п, элементы И 6-1...6-п, элементы ИЛИ 7-1...7-п. Выход элемента ИЛИ 7-i соединен с первым входом элемента ИЛИ 7-(i+) следующего разряда, второй вход элемента ИЛИ 7-i соединен с выходом И 6-i .данного разряда 4-i, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого датчика 1 и выходом счетного триггера 5-i данного разряда, счетный вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 7-i данного разряда, который в первом разряде 4-1 соединен с выходом второго датчика 2.

Выходы датчиков 1 и 2 представляют собой шины частичного 8 и полного 9

5

0

5 Q

0

5

старшего m-го (5-го 4-5) соединены с введенными третьими входами части из первых К () младших разрядов этой группы, а именно с введением третьими входами элементов И 6-1 и 6-3 соответственно первого 4-1 и третьего 4-3 разрядов. При этом коэффициент пересчета такой группы разрядов равен 22.

Число m разрядов, необходимое для реализации коэффициента пересчета 21 (где 1 - нечетное число), в общем случае выбирается по ближайшей большей степени числа 2. Например, для нашего случая, когда 21 22, ближайшая целая степень числа 2 равна 32. Следовательно, потребное число разрядов равно 5, так как 32 25.

Младшие разряды, на введенные третьи входы элементов И которых организуется обратная связь с выхода элемента ИЛИ m-ro разряда, определяется по разности , переведенной в двоичный код. Обратная связь организуется на те разряды разности , представленной в двоичном коде, которые содержат 1, например, для нашего случая когда , a 5. Число 5, переведенное в двоичный код, записывается как 101 (2° 1,2 0, 2 1). Следовательно, обратная связь организуется на введенные входы элементов И разрядов 4-1 (2°) и 4-3 (2 ).

Не следует забывать что при этом пересчет импульсов осуществляется в коде с избытком -1 по кольцу из 21 состояний (для нашего случая в коде с избытком 5 по кольцу из 22 состояний) .

В табл.1 приведены данные, необходимые для синтеза реверсивного счетного устройства с коэффициентом пересчета 21,, где 1 - нечетное число (вплоть до ). В эту таблицу не

50

обращения. Одновременное действие сиг-45 вошли коэффициенты пересчета 2, 4, 6,

8, 36, 32, -64, так как они реализуются известными устройствами без обратных связей. В эту таблицу не вошли также коэффициенты пересчета 12 , 20 , 24 , 28 - 2 «14, 36 2x1 8; 40 2 2 10; 44 2x22, 48 2x2x12- 52 56 , 60 , 68 , 72 , так как они реализуются по сомножителям, которые либо входят в табл.1, либо являются целой степенью числа 2, реализуемой без обратных связей.

Пользуясь приведенным правилом, эта таблица может быть продолжена до

налов на шинах 8 и 9 эквивалентное действию сигнала только на шине 9. Выход элемента ИЛИ 7-п является выхо- дом 10 счетного разряда.

В устройстве использованы триггеры, переключающиеся по заднему фронту единичных сигналов, поступающих на их счетные входы.

Для достижения поставленной цели в каждой группе из последовательно соединенных разрядов (на фиг.2 и 3 группа разрядов для случая, когда , включающая в свой состав разряды 4-1...4-5) выход элемента ИЛИ 7-5

55

5165

во . Таким образом, предлагаемое реверсивное счетное устройство позволяет осуществлять счет по любому четному модулю.

Работа устройства основана ни операциях полного обращения, нулевого частичного обращения и единичного частичного обращения.

Операция полного обращения осуще- ствляется в устройстве по окончании действия сигнала на шине 9 полного обращения. При этом с появлением сигнала на шине 9 полного обращения этот

сигнал по цепи последовательно соеди- (5 триггеров 5-1.. ,5-п, у которых сигнал

ненньгх элементов ИЛИ 7-1...7-п всех счетных разрядов 4-1...4-п поступает на счетные входы триггеров 5Н...5-П всех счетных разрядов. Так как триггеры 5-1...5-п перекликаются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы, то переключения триггеров 5-1...5-п при этом не происходит. Так как на первых входах элена выходе переноса присутствует, если триггер хранит единичное значение (фиг.2), и осуществляется следующим образом, С появлением сигнала на шипе 20 8 частичного обращения он поступает н входы элементов И 6-1...6-п всех 4-1...4-п счетных разрядов. Действие этого сигнала проявляется на выходах элементов И только тех счетных разряментов ИЛИ 7-1...7-п сигналы отсутст- 25 дов, триггеры которых хранят единич- вуют, то по окончании действия сигна- шине 9 полного обращения сигналы на счетных входах триггеров 5-1... Зт1 всех 4-1 . . .4-п счетных разрядов исчезают, что-обусловливает переключение триггеров 5-1...5-п всех 4-1...4-п счетных разрядов в противоположное состояние.

Операция нулевого частичного обращения предусматривает использова35

ное значение. С выхода элемента И самого первого, начиная с младшего, счетного разряда, хранящего единичное значение, сигнал поступает на вход

30 элемента ИЛИ этого счетного разряда. Далее по цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ сигнал поступает на счетные входы триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетным разрядом, хранящим единичное значение. Так как триггеры 5-1...5-п переключаются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы, то пере

ние триггеров 5-1...5-п, у которых

сигнал на выходе сигнала переноса присутствует, если триггер хранит нулевое значение (фиг.), и осуществляется следующим образом. С появлением сигнала на шине 8 частичного обращения он поступает на входы элементов И 6-1...6-п всех 4-1...4-п счетных разрядов. Действие этого сигнала проявляется на выходах элементов И только тех счетных разрядов, триггеры которых хранят нулевое значение. С выхода элемента И самого первого, начиная с младтего, разряда, хранящего нулевое значение, сигнал поступает на вход элемента ИЛИ этого счетного разряда. Далее по- цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ сигнал поступает на счетные входы триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетным разрядом, хранящим нулевое значение. Так как триггеры переключаются по заднему Фронту сигналов, поступающих на

их счетные входы, то переключение при этом не происходит. По окончании действия единичного сигнала на гаине 8 частичного обращения сигналы на счетных входах триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетным разрядом, хранящим нулевое значение, становятся нулевыми и триггеры этих счетных разрядов переключаются в противоположное состояние.

Операция единичного частичного обращения предусматривает использование

на выходе переноса присутствует, если триггер хранит единичное значение (фиг.2), и осуществляется следующим образом, С появлением сигнала на шипе 8 частичного обращения он поступает на входы элементов И 6-1...6-п всех 4-1...4-п счетных разрядов. Действие этого сигнала проявляется на выходах элементов И только тех счетных разрядов, триггеры которых хранят единич-

ное значение. С выхода элемента И самого первого, начиная с младшего, счетного разряда, хранящего единичное значение, сигнал поступает на вход

элемента ИЛИ этого счетного разряда. Далее по цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ сигнал поступает на счетные входы триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетным разрядом, хранящим единичное значение. Так как триггеры 5-1...5-п переключаются по заднему фронту сигналов, поступающих на их счетные входы, то переключение триггеров при этом не. происходит. По окончании действия единичного сигнала на шине 8 частичного обращения сигналы на счетных входах триггеров всех счетных разрядов, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетным разрядом, хранящим единичное значение, становятся нулевым и триггеры этих счетных разрядов переключаются в противоположное состояние .

Различие в работе счетного устройства при выполнении операций нулевого и единичного частичного обращения обусловлено разнотипностью применяемых для реализации этих операций тригге-, ров. Если устройство предусматривает (фиг.2) операции нулевого частичного и полного обращения, то для увеличения модуля хранимого в счетном уст-.

ройсчпе результата необходимо подать сигнал вначале на шину 8 частичного, а затем на шину 9 полного обращения, а для уменьшения модуля хранимого в счетном устройстве результата необходимо подать сигнал вначале на шину 9 полного, а затем на шину 8 частичного обращения,

Если устройство предусматривает (фиг.З) операции единичного частичного и полного обращения, то для увеличения модуля хранимого в счетном устройстве результата необходимо подать сигнал вначале на шину 9 полного, а затем на шину 8 частичного обращения, а для уменьшения модуля хранимого в счетном устройстве результата необходимо подать сигнал вначале на шину 8 частичного, а затем на шину 9 полного обращения.

При этом длительность сигнала должна превышать время его распространения по логическим элементам устройства. Длительность паузы между входными сигналами должна превышать время переключения триггеров и время возвращения логических элементов устройства в исходное состояние.

Так как двойное частичное или двои ное полное обращение результата, хранимого в счетных разрядах, не приводит к изменению этого результата, то после поступления двух сигналов на одну из шин 9 или 8 устройства, результат, хранимый в его счетных разрядах, остается прежним.

Перечисленные особенности в работе счетного устройства обусловливают возможность применения его совместно с двумя датчиками 1 и 2 без каких-либо промежуточных между датчиками и счетным устройством элементов для по подсчета предметов, объектов, частиц, меток, рисок и т.д. При этом возможен подсчет как их количества, если они движутся относительно датчиков в одном направлении (суммирование, вычитание) , так и разности в их количестве, если они движутся относительно датчиков в двух противоположных направлениях. Реализация любого из этих вариантов (суммирование, вычитание, реверсивный счет) однотипна. Достаточно на две соответствующих шины 8 и 9 устройства подать сигнал с выходов двух датчиков 2 и 1. При Ликса- ции обьекта (предмета, чаггицы, метки, риски и т.д.) дважды одним и тем

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

же датчиком (соответствующий объект зашел за зону действия одного датчика, не дошел до зоны действия другого датчика и вернулся) результата предлагаемом сче тном устройстве остается неизменным .

Пусть в разрядах содержится исходный результат И...0101, содержимое самого младшего разряда указано справа, а самого старшего - слева.

Для увеличения содержимого разрядов (фиг.1) на единицу проводят сначала операцию нулевого частичного обращения исходного результата. Получают в разрядах промежуточный результат 00...1001. С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию полного обращения. Получают в разрядах окончательный результат 11...0110 на единицу больший исходного. Для уменьшения содержимого разрядов на единицу проводят с исходным результатом 11 ... 0101 сначала операцию полного обращения. Получают в разрядах промежуточный результат 00...1010. С полученным промежуточным, результатом осуществляют операцию нулевого частичного обращения. Получают в разрядах окончательный результат 11...0100, на единицу меньший исходного.

Для увеличения содержимого разрядов (фиг-2) на единицу проводят сначала операцию полного обращения исходного результата 11...0101. Получают в разрядах промежуточный результат 00... 1010. С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию едиг ничного частичного обращения. Получают в разрядах окончательный результат И 1...0110, на единицу больший исходного . Для уменьшения содержимого разрядов на единицу проводят с исходным результатом 11...0101 сначала операцию единичного частичного обращения. Получают в разрядах промежуточный результат 00...1011. С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию полного обращения. Получают в разрядах окончательный результат П..., 0100, на единицу меньший исходного.

При увеличении содержимого 11 ... 1111 счетных разрядов на единицу окончательным состоянием разрядов является состояние 00...0000. Бри уменьшении содержимого 00.. .СООС разрядов на единицу окончательным состоянием является состояние 11...1111.

Таким образом, осуществляется разностный подсчет объектов по модулю 216, т.е. в двоичном коде.

Отличие в работе предлагаемого уст ройства заключается в том, что каждая группа из m разрядов работает по своему (в общем случае различному) кольцу состояний. Перед началом работы триггеры тех разрядов, котооые содер- жат элементы И с введенными третьими (Входами, устанавливаются в единичное состояние, а остальные триггеры - в нулевое.

Например, для случая на фиг.2 и 3 в группе из m 5 разрядов триггеры 5-1 и 5-3 перед началом работы устанавливаются в единичное состояние, а остальные - в нулевое.

Последующая .работа группы из разрядов на фиг.1 и 2 поясняется табл.2 переходов. В табл.2 1 обозначено включенное, а О - выключенное состояние соответствующих триггеров для каждого из условия состояний группы. Так как пересчет осуществляется в коде с избытком 5, то условное состояние группы всегда на 5 меньше двоичного веса, записанного в разрядах 4-1...4-5.

В соответствии с таблицей переходов группа из разрядов 4-1...4-5 осуществляет пересчет по кольцу из 22 условных состояний, пронумерованных от 0 до 21. При этом обеспечива- ется формирование сигначов переноса на счетные разряды следующих групп при переходе из 21-го состояния в 0-е при прямом счете и при переходе из 0-го состояния в 21-е при обратном счете. При любых других переходах сигнал дважды формируется на выходе 10 элемента ИЛИ 7-5, обеспечивая двойное полное обращение последующих разрядов , в результате чего они остаются в том же состоянии, что и до поступления сигналов. При указанных перехо- дах (из 0 в 2Г состояние и наоборот) действие сигнала на шине 9 приводит к полному обращению следующих за группой

разрядов, а действие сигнаг.а НЕ гаинг 8 - к частичному ( нулевому частичному на фиг.2 к единичному частичному нг, фиг.З) обращению следую- за группой разрядов. Этим и обеспечивается формирований сигналов переноса на следующие за группой разряда.

Формула изобретения

Реверсивное счетное устройство, содержащее первую и вторую входные шины и счетный узел, каждый счетный разряд по модулю 21 (, нечетное, в общем случае ргзчичное для каж доге разряда) которого содержит га счс. ных триггеров, элементов И и элементов ИЛИ (п - наименьшее число, удовлетворяющее условию 2т ) , выход каждого К-го (К ,2, ... ,ч) счет-; ного триггера соединен с первым входом К-го элемента И, выход которого соединен с первым входом К-го элемента ИЛИ, выход которого (кроме m-ro) соединен со счетным входом (К+1)-го счетного триггера, второй вход первого элемента И является первым входе счетного разряда, счетны 1 вхсд парного счетного триггера является вторым входом счетного разряда, выход т-го элемента ИПЙ является выходом счетного разряда и соединен с вторым входом следующего счетного разряда, о т п и- чающеес я тем, что, с целью упрощения устройства, счетный вход К-го счетного триггера соединен с вторым входом К-го слемента ИЛИ, иторой вход первого элемента И соединен с вторыми входами второго и последующих элементов И, выход га-го элемента ИЛИ соединен с третьими входами тех элементов И, номера которых совпадают с номерами единичных позиций числа 2тИ-1, представленного в двоичном кода, где младшая позиция двоичного числа считается первой, первые входы всех счетных разрядов соединены с первой входной шиной, а второй вход первого счет лого разряда - с второй входной шиной

9 8 ,9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9

Таблица 1

Таблица 2