Реверсивное счетное устройство Советский патент 1991 года по МПК H03K23/56 

, Изобретение относится к устройст- вам разностного счета и может быть использовано для подсчета разности количества импульсов, поступающих по двум раздельным шинам, для подсчета разности предметов (меток, рисок) движущихся в противоположных направлениях, или для подсчета количества предметов, движущихся в одном направ лении (в режиме суммирования или вычитания) „

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и областей применения реверсивного счетного устройства путем обеспечени реверсивного счета импульсов, поступающих по раздельным шинам

На фиг«1 и 2 изображены варианты использования устройства для подсче- та разности в числе вырабатываемых двумя датчиками импульсов (т„е, для разностного счета импульсов, поступающих по лвум раздельным шинам).

Устройство может быть использова- но для работы совместно с первым 1 и вторым 2 датчиками, при этом в его состав входит реверсивный счетный узел 3, каждый разряд 4-1„.«А-п которого содержит счетный триггер 5-1ос,5-п, элемент Hi 6-4..о6-п, и элемент ИЛИ 7-1„„о7-п0 Выход элемента ИЛИ 7-i соединен с первым входом элемента ИЛИ 7-(1-Й) следующего разряда, второй вход элемента ИЛИ 7-1 соединен с выходом элемента И 6-1 данного разряда 4-i, первые входы элементов И всех 6-1 „.6-п разрядов объединены, второй вход элемента И б-i соединен с выходом счет- кого триггера 5-t данного разряда 4-1, счетный вход триггера 5-1 соединен с первым входом элемента i ИЛИ 7-1 данного разряда 4-i. В состав устройства входят также шины частичного 8 и полного 9 обращения и введенный входной узел 10, причем первый 11, второй 42, третий 13 и четвертый 14 входы входного узла подключены соответственно к шине 8 частичного обращения, шине 9 полного обращения, первой счетной шине 15 и второй счетной шине 16, а первый 17 и второй 18 выходы входного узла 10 подключены соответственно к объе- диненным первым входам элементов И 6-1...6-п всех разрядовс4-1.„„4-п и к первому входу элемента ИЛИ 7-1 первого 4-1 разряда.

При этом входной узел 10 содержит первый 19-1 и второй 19-2 элементы ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к первому 11 и второму J2 входам входного узла 10, а выходы элементов 19-1 и 19-2 подключены соответственно к первому 17 и второму 18 выходам входного узла 10. Кроме того, входной узел JO содержит два формирователя 20-1 и 20-2, причем вход и выход первого формирователя 20-1 подключены соответственно к третьему входу 13 входного узла 10 и второму входу второго элемента ИЛИ 19-2 входного узла 10, а вход и выход второго формирователя 20-2 подключены соответственно к четвертому входу 14 входного узла 10 и второму входу первого элемента ИЛИ 19-1 входного узла 10,

При этом входной узел I0 содержит первый 21-1 и. второй 21-2 входы управления, подключенные соответственно к третьим входам первого 19-1 и второго 19-2 элементов ИЛИ входного узла 10.

При этом, если источники, вырабатывающие сигналы на входы 41-14, 21-1 и 21-2 входного узла 40 допускают объединение по выходам, элементы ИЛИ 19-1 и 19-2 могут быть выполнены по принципу МОНТАЖНОЕ ИЛИ.

Выход 17 входного узла 10 является входом частичного обращения реверсивного счетного узла 3, выход 48 входного узла 10 является входом полного обращения реверсивного счетного узла 3,

Реверсивный счетный узел 3, изображенный на фиг.1, обеспечивает выполнение операций нулевого частичного обращения (по окончании действия импульсного сигнала с выхода 17 частичного обращения) и полного обращения (по окончании действия импульсного сигнала с выхода 18 полного обращения) „

Реверсивный счетный узел 3, изображенный на фиго 2, обеспечивает выполнение операций единичного частич- ного обращения (по окончании действия импульсного сигнала с выхода 17 частичного обращения) и полного обращения (по окончании действия импульсного сигнала с выхода 18 полного обращения).

Различие в работе реверсивного счетного узла 3 при выполнении опера

ций нулевого (фиг.,1) и единичного (фиг,2) частичного обращения обусловлено разнотипностью применяемых для реализации этих операций триггеров При этом схемотехническое решение одинаково.

Операция полного обращения (фиг«1 и 2) предусматривает инвертирование состояния триггеров всех счетных разрядов (4-1„„„4-п).

Операция нулевого частичного обращения () предусматривает инвертирование состояния триггеров всех тех старших разрядов 4-(i-H )..,4-п, которые следуют за самым младшим разрядом 4-i, хранящим нулевое значение о При этом состояние триггеров разрядов 4-1о0„4-i сохраняется единичным о

Операция единичного частичного обращения (фиго2) предусматривает инвертирование состояния триггеров всех тех старших разрядов 4-(i+l)„.4-п, которые следуют за самым младшим разрядом 4-i, хранящим единичное значение. При этом состояние триггеров разрядов 4-1 о„„4-1 сохраняется нулевым,

Если устройство предусматривает (фиго) операции нулевого частичного и полного обращения, то для увеличения модуля хранимого в реверсивном счетном узле 3 результата необходимо подать сигнал вначале на выход 17 частичного, а затем на выход 18 полного обращения, а для уменьшения модуля хранимого в реверсивном счетном узле 3 результата необходимо подать сигнал вначале на выход 18 полного, а затем на выход 17 частичного обращения.

Если устройство предусматривает (фиго2) операции единичного частичного и полного обращения, то для увеличения модуля хранимого в реверсивном счетном узле 3 результата необходимо подать сигнал вначале на выход 18 полного, а затем на выход 17 частичного обращения, а для уменьшения модуля хранимого в реверсивном счетном узле. 3 результата необходимо подать сигнал вначале на выход I7 частичного, а затем на выход 18 полного обращения .

При этом длительность сигнала должна превышать время его распространения по логическим элементам устройства Длительность паузы между

10

15

25

20

13776

входными сигналами должна превышать время переключения триггеров и время возвращения логических элементов уст ройства в исходное состояние.

Одновременное действие сигнала на выходах 17 и 18 реверсивного, счетного узла 3 эквивалентно действию сигнала только на выходе 18 и приводит (по окончании действия сигнала) к выполнению операции полного обращения

Последовательное поступление двух импульсных сигналов на один из выходов (17 или 18) приводит к двойному частичному (если сигналы поступали на выход 17) или двойному полному (если сигналы поступали на выход 18) обращению содержимого счетных разрядов реверсивного счетного узла Зо При этом по окончании действия двух сигналов, поступивших последовательно во времени по одному из выходов (17 или 18) реверсивного счетного узла 3, результат, хранимый

в его счетных разрядах, остается прежним

Рассмотрим работу реверсивного счетного узла 3 при реализации опера- ций полного обращения, нулевого частичного обращения и единичного частичного обращения

5

5

Операция полного обращения (фиг.1 и 2) осуществляется в реверсивном счетном узле 3 по окончании действия сигнала на выходе 18 полного обращения. С появлением сигнала на выходе 18 этот сигнал по цепи по- 0 следовательно соединенных элементов ИЛИ 7-1....7-П поступает на счетные входы триггеров 5-1.5-п всех счетных разрядово Так как на первых входах элементов ИЛИ ,7-n сигналы отсутствуют, то по окончании действия сигнала на выходе 18 сигналы на счетных входах триггеров 5-1,. .5-п всех счетных разрядов исчезают, что обусловливает их переклточе- 0 ние в противоположное состояние

Операция нулевого частичного обра- . щения (фиг.1) осуществлйется в реверсивном счетном узле 3 по окончании действия сигнала на выходе 17 нулевого частичного обращения. С появлением сигнала на выходе 17 он поступает на первые входы элементов И 6-1.о6-п всех счетных разрядов Действие этого сигнала проявляется на выходах элементов

5

И только тех

счетных разрядов, триггеры которых хранят нулевое значение С выхода элемента И самого первого, начиная с младшего, разряда 4-1, хранящего нулевое значение, сигнал поступает на второй вход элемента ИЛИ этого счетного разряда 4-1 Далее по цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ сигнал поступает на счетные входы триггеров всех счетных разрядов 4-(1+1)...4-п, следующих за самым первым, начиная с младшего, счетным разрядом, хранящим нулевое значение. По окончании действия сиг нала на выходе 17 сигналы на счетны входах триггеров 5-(1+1)...5-п не- - чезают и триггеры счетных разрядов 4-(1+1)...4-п переключаются в протиположное состояние, а состояние три геров остается единичным.

Операция единичного частичного обращения (фиг„2) осуществляется в реверсивном счетном узле 3 по окончании действия сигнала на выходе Д 7 единичного частичного обращения С появлением сигнала на выходе J 7 он поступает на первые входы элементов И 6-1. всех счетных разрядов Действие этого сигнала проявляется на выходах элементов И только тех счетных разрядов, триггеры которых хранят единичное значение. С выхода элемента И самого первого, начиная с младшего, разряда 4-i, хранящего единичное значение, сигнал поступае на второй вход элемента ИЛИ этого счетного разряда 4-1 Далее по цепи последовательно соединенных элементов ИЛИ сигнал поступает на счетные входы триггеров всех счетных разрядов 4-(1+1). „ ,4-п, следующих за самым первым, начиная с младшего, разрядом, хранящим единичное значение. По окончании действия сигнала на вмхопе 17 сигналы на счетных входах триггеров 5-(1+1).., исчезают и триггеры счетных разрядов 4-(1+1).. ...4-п переключаются в противоположное состояние, а состояние триггеро 5-1...5-i остается нулевым.

Перечисленные особенности в работе реверсивного счетного узла 3 позволяют использовать его совместно с входным узлом ДО для реализации самых различных функций.

Реверсивное счетное устройство может функционировать в режимах разно5 0

5 0 5 О 5 0

5

стного счета предметов и разностного счета импульсов .

В режиме разностного счета предметов шины 15 и 16 реверсивного счетного устройства, а также входы 13 и 14 и формирователи 20-1 и 20-2 входного узла не задействованы в работе Элементы ИЛИ J 9-Д и 19-2 входного узла 10 обеспечивают передачу сигналов с входов 21-1 и 24-2 на выходы 17 и 18 соответственно и на реверсивный счетный узел 3 Относительно источников сигналов в этом случае в противоположных направлениях перемещаются предметы (метки, риски) При перемещении относительно датчика предмета (независимо от того, в каком направлении он переместился) с выхода датчика вырабатывается импульс. Очередность поступления импульсов с датчиков J и 2 определяет направление перемещения и, как следствие, в счетных разрядах реверсивного счетного узла 3 фиксируется либо увеличение, либо уменьшение на единицу хранимого результата В этом режиме необходимо обеспечить разделение предметов перед тем, как они войдут в зону действия датчиков При фиксации предмета дважды одним и тем же датчиком (свидетельствует о том, что предмет зашел за зону дей- ,ствия одного датчика, не дошел до зоны действия другого датчика и вновь вернулся) результат в счетном устройстве остается неизменным. В этом режиме можно также подсчитывать количество предметов, движущихся относительно датчиков в одном направлении, причем подсчет может осуществляться либо путем суммирования предметов , либо путем вычитания предметов

В режиме разностного счета импульсов (фиг„1) обеспечивается разностный счет импульсов, поступающих с выходов датчиков 1 и 2 импульсов. При этом в качестве датчиков могут рассматриваться любые устройства, вырабатывающие эти импульсы. В этом режиме выход одного датчика подключается к объединенным шине 8 частичного обращения и первой счетной шине 15, выход другого датчика подключен к объединенным шине 9 полного обраще ния и второй счетной шине 16.

При поступлении сигнала с выхода первого датчика 1 он через первый

вход и выход первого элемента ИЛИ 19-1 входного устройства 10 поступает на выход 17 частичного обращения реверсивного счетного узла 3 и исчезает на этом выходе только после исчезновения сигнала на выходе датчика В результате в реверсивном счетном узле реализуется операция частичного обращения (нулевого на фиг„1 и единичного на фиг02)0 Через некоторое время (несколько большее, чем время переключения триггеров и возвращения логических элементов в исходное состояние) по задер- жанному заднему фронту сигнала первы формирователь 20-1 вырабатывает на своем выходе сигнал, который через второй вход и выход второго элемента ИЛИ 19-2 входного устройства 10 по- ступает на выход I8 полного обращени реверсивного счетного узла 3 и исчезает на этом выходе только после исчезновения сигнала на выходе формирователя, В результате в реверсивном счетном узле реализуется операция полного обращения. Таким образом, в реверсивном счетном устройстве на фнг,1 модуль хранимого результата увеличился на единицу, а в реверсив- ном счетном устройстве на уменьшился на единицу

При поступлении сигнала с выхода второго датчика 2 он через первый вход и выход второго элемента ИЛИ 19-2 входного устройства -10 поступает на выход 18 полного обращения реверсивного счетного узла 3 и исчезает на этом выходе только после исчезновения сигнала на выходе дат- чика, В результате в реверсивном счетном узле реализуется операция полного обращения. Через некоторое время (несколько большее, чем время переключения триггеров и возвращения логических элементов в исходное состояние) по задержанному заднему фронту сигнала второй формирователь 20-2 вырабатывает на своем выходе сигнал, который через второй вход и выход первого элемента ИЛИ 19-1 входного устройства 10 поступает на выход 17 частичного обращения реверсивного счетного узла 3 и исчезает на этом выходе только после исчезновения сигнала на выходе формирователя, В результате в реверсивном счетном узле реализуется операция частичного обращения (нулевого на фиг„1 и единичного на фиг,2)о Таким образом, в реверсивном счетном устройстве на фигоЛ модуль хранимого результата уменьшился на единицу, а в реверсивном счетном устройстве на фиг 2 увеличился на единицу,,

Использование устройства, изображенного на фиг о 2, для ряда случаев оказывается более предпочтительным, так как операция единичного частичного обрашения эквивалентна преобразованию прямого кода хранимого числа в дополнительный и появляется возможность представления результатов счета на одних и тех же выходах триггеров счетных разрядов в прямом, обратном и дополнительном кодах.

Представление результатов счета на одних и тех же выходах в различны кодах может быть реализовано для последующей цифровой обработки этих результатов

Управление представлением результатов счета в различных кодах может производиться с входов 21-1 и 21-2 входного узла.

Следует отметить, что одновременное поступление сигналов на выходы 17 и 18 реверсивного счетного узла в общем случае запрещено и эквивалентно воздействию сигнала только на выход 18. Соответственно необходимо обеспечить разделение во времени сигналов , поступающих на входное устройство, 10,

Рассмотрим на примерах, как обеспечивается увеличение и уменьшение на единицу модуля хранимого в счетных разрядах результата при реализации парных операций нулевого частичного и полного обращения, а также единичного частичного и полного обращения ,

Пусть в разрядах содержится исходный результат 11 , 0101, содержимое самого младшего разряда указано справа, а самого старшего - слева.

Если в реверсивном счетном узле 3 (фиг.1) предусмотрены операции нулевого частичного и полного обращения, то для увеличения содержимого разрядов на единицу проводят сначала операцию нулевого частичного обращения исходного результата. Получают в разрядах промежуточный результат СО,,,1001, С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию , полного обращения. Получают в раз1116

рядах окончательный результат Л.ооОПО, на единицу больший исходного о Для уменьшения содержимого разрядов на единицу проводят с исходным результатом П,о0101 сначала операцию полного обращения Получают в разрядах промежуточный результат ООоооЮЮо С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию нулевого частичного обращения Получают в разрядах окончательный результат 1100„0100, на единицу меньший исходного о

Если в реверсивном счетном узле 3 () предусмотрены операции единичного частичного и полного обращения , то для увеличения содержимого разрядов на единицу проводят сначала операцию полного обращения исходного результата 11 „ 004 OJ Получают в разрядах промежуточный результат OO.oolOJOo С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию единичного частичного обращения Получают в разрядах окончательный результат IK,,0140, на единицу больший исходного Для уменьшения содержимого разрядов на единицу проводят с исходным результатом 11оо«0101 сначала операцию единичного частичного обращения Получают в разрядах промежуточный результат 00о oJOil о С полученным промежуточным результатом осуществляют операцию полного обращения Получают в разрядах окончательный результат 11 о „0100, на единицу меньший исходного

При увеличении содержимого Jо оol111 счетных разрядов на единицу окончательным состоянием разрядов является состояние 00„ „0000 При уменьшении содержимого 00 „0000 разрядов на единицу окончательным состоянием является состояние

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в расширении его функциональных возможностей и, как результат, в расширении областей его применения. Предлагаемое устройство обеспечивает в автономном режиме разностный счет импульсов, поступающих по раздельным входам, а совместно с двумя датчиками - разностный счет предме- тов, перемещающихся в противоположных направлениях, или подсчет их количества при перемещении предметов

377 .12

в одном направлении (путем суммирования или путем вычитания) При этом обеспечивается представление резуль татов счета на одних и тех же выходах реверсивного счетного узла в прямом, обратном и дополнительном кодах

Формула изобретения

Реверсивное счетное устройство, содержащее шины частичного и полного обращения и реверсивный , счетный узел, каждый разряд которого содержит счетный триггер, элемент И и

элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ следующего разряда, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента И

данного разряда, первые входы элементов И всех разрядов объединены, второй вход элемента И каждого разряда соединен с выходом счетного триггера данного разряда, счетный

вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ данного разряда, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и областей применения

путем обеспечения реверсивного счета импульсов, поступающих по раздельным шинам, оно содержит дополнительно входной узел, первый, второй, третий, четвертый входы входного уз

ла подключены соответственно к шине

частичного обращения, шине полного обращения, первой счетной шине и второй счетной шине, а первый и второй выходы входного узла подключены соответственно к объединенным первым входам элементов И всех разрядов и к первому входу элемента ИЛИ первого разряда, входной узел содержит первый и второй элементы ИЛИ, первые

входы которых подключены соответственно к первому и второму входам входного узла,.а выходы которых подключены соответственно к первому и второму выходам входного узла, и

два формирователя задержанного импульса с динамическим инверсным входом запуска, вход и выход первого формирователя подключены соответственно к третьему входу входного узла и второму входу второго элемента ИЛИ, а вход и выход второго формирователя подключены соответственно к четвертому входу входного узла и второму входу первого элемента ИЛИ, а

входной узел содержит также первый и второй входы управления, которые подключены соответственно к третьим входам первого н второго элементов

ИЛИ входного узла, первая счетная шина и шина частичного обращения объединены, а вторая счетная шина объединена с шиной полного обращения.

Изобретение относится к устройствам разностного счета Цель - расширение функциональных возможностей и области применения путем обеспечения реверсивного счета импульсов, поступающих на раздельные шины Может использоваться как автономно для разностного счета импульсов, поступающих по раздельным шинам, так и совместно с датчиками 1 и 2 214 для разностного счета предметов (частиц, меток, рисок), перемещающихся относительно датчиков в противоположных направлениях Представление результатов счета возможно в прямом, обратном и дополнительном кодах Устройство содержит реверсивный счетный узел 3, каждый разряд 4-1,.«.,4-и которого выполнен на счетном триггере 5-1,.„,5-п, элементах И 6-1,ооо,6-п и элементе ИЛИ 7-1,„,,,7-п, а также шины частичного 8 и полного 9 обращения В состав устройства введен входной узел 10, снабженный входами И, 12, 13, 14, подключенными к шинам 8, 9, 15 и 16 соответственно, и выходами 17 и 18, которые являются входами соответственно частичного и полного обращения реверсивного счетного узла 3. Входной узел 10 выполнен на элементах ИЛИ 19-1 и 19-2, формирователях 20-1 и 20-2 и может быть снабжен управляющими входами 21-1 и 21-2 2 ил. (Л 05 ел со |

шУ