Счетное устройство Советский патент 1992 года по МПК H03K23/58 

VJ

О XI VI

О

о

Изобретение относится к устройствам разностного счета и может быть использовано для подсчета разности предметов, движущихся в двух противоположных направлениях, атакже для формирования пря- мой и обратной последовательностей кода Грея.

Целью изобретения является снижение потребляемой в динамическом режиме мощности.

На фиг,1 изображена структурная схема устройства для случая, когда первый выход триггера каждого счетного разряда является прямым, а второй - инверсным; на фиг.2 - то же, когда первый выход триггера каждого счетного разряда является инверсным, а второй - прямым.

Счетное устройство содержит первую 1 и вторую 2 входные шины и счетные разряды 3-1,...З-n, каждый из которых содержит первый элемент И 4-1,...4-п, счетный триггер 5-1 ,...5-п и второй элемент И 6-1,...,6-п.

Первый вход первого элемента И 4-1 первого разряда 3-1 подключен к первой входной шине 1 устройства. Счетный вход триггера 5-1 первого разряда 3-1 подключен к второй входной шине 2 устройства. В каждом разряде 3-1,...З-n первый выход триггера 5-1,...,5-п подключен к второму входу первого элемента И 4-1,...4-п своего разряда. Первый вход второго элемента И 6-1 первого разряда 3-1 подключен к первой входной шине 1 устройства. Счетный вход триггера 5-2,...,5-п каждого последующего разряда 3-2,...,3-п подключен к вы- ходу первого элемента И 4-1 ,..,4-(п-1) предыдущего разряда 3-1 ,...3-{п-1). Первые входы первого 4-2,...,4-п и второго 6- 1 ,...,6-п элементов И каждого последующего разряда 3-2,...,3-п подключены к выходу вто- рого элемента И 6-1,...6-(п-1) предыдущего разряда 3-1 ,...,3-(п-1). Второй выход триггера 5-1,...,5-п каждого разряда подключен к второму входу второго элемента И 6-1,...6-п своего разряда.,

В устройстве использованы счетные триггеры 5-1.....5-П, переключающиеся в противоположное состояние по заднему фронту импульсного единичного сигнала, поступающего на их счетный вход +1. На- чальная установка триггеров в нулевое (по входу R) или в единичное (по входу S) состояние обеспечивается подачей импульсных единичных сигналов на соответствующие входы R или S. При этом если триггер находится в нулевом состояния (выключен), то на его прямом выходе присутствует потенциальный нулевой сигнал, а на инверсном - потенциальный единичный сигнал; если триггер находится в единичном

состоянии (включен), то на его прямом выходе присутствует потенциальный единичный сигнал, а на инверсном - потенциальный нулевой сигнал. Одновременная подача импульсных единичных сигналов на входы R, S не допускается.

В варианте устройства, изображенном на фиг.1, первый выход триггера является прямым, а второй - инверсным, в варианте устройства, изображенном на фиг.2, первый выход триггера является инверсным, второй - прямым,

Результаты счета могут сниматься как с прямых, так и с инверсных выходов триггеров. Однако для описания работы устройства условимся, что выходная информация снимается только с прямых выходов триггеров 5-1,...5-п,

В устройстве использованы элементы И, обеспечивающие наличие единичного сигнала на выходе только при наличии единичных сигналов на обоих входах.

Как для триггеров, так и для элементов И не имеет значения, какими уровнями напряжений или других физических параметров представлены нулевой и единичный сигналы, Это обуславливается для реализации типом логики.

Устройство обеспечивает два режима работы: разностного счета предметов и разностного счета импульсов.

В режиме разностного счета предметов импульсные единичные сигналы поступают на входные шины 1 и 2 счетного устройства с выходов двух соответствующих датчиков, причем очередность поступления сигналов с датчиков определяет направление счета (прямой или обратный). Выходная информация снимается с прямых выходов триггеров 5-1,.,5-п.

В режиме разностного счета импульсов импульсные единичные сигналы подаются на входные шины 1 и 2 счетного устройства одновременно. Выходная информация снимается с прямых выходов триггеров 5- 2,,.5-п. Триггер 5-1 выступает в этом случае в качестве вспомогательного, обеспечивающего подсчет импульсов либо в режиме прямого счета, либо в режиме обратного счета.

Для удобства рассмотрения работы на всех отмеченных режимах необходимо хорошо представлять, как функционирует устройство при подаче импульсного единичного сигнала только на входную шину 1, только на входную шину 2 и одновременно на обе входные шины 1 и 2.

Рассмотрим работу устройства во всех этих случаях, причем условимся разряд 3-1 считать младшим, а состояние триггеров 51,...5-п счетных разрядов - произвольным Если триггер счетного разряда включен, то будем считать, что разряд хранит единичное значение, если выключен - нулевое. Импульсный единичный сигнал для краткости будем называть импульсом.

Действие импульса на входную шину 1 в варианте устройства, изображенном на фиг.1, приводит к переключению в противоположное состояние триггера только того разряда, который следует за самым младшим разрядом, хранящим единичное значение. При этом импульс проходит через последовательную цепь, состоящую из вторых элементов И 6 тех разрядов (нами- ная с младшего 3-1), которые хранят нулевое значение, через первый элемент И 4 разряда, хранящего единичное значение, и поступает на счетный вход триггера следующего за ним разряда. По окончании действия импульса с входной шины 1 он снимается со счетного входа триггера того разряда, который следует за самым младшим разрядом, хранящим единичное значение, в результате чего этот триггер переключается в противоположное состояние. Если в исходном состоянии (на момент до поступления импульса на входную шину 1) все разряды хранили нулевое значение, то по импульсу с входной шины 1 никаких переключений триггеров не происходит.

Действие импульса на входную шину 1 в варианте устройства, изображенном на фиг.2, приводит к переключению в лротиво- положное состояние триггера только того разряда, который следует за самым младшим разрядом, хранящим нулевое значение. При этом импульс проходит через последовательную цепь, состоящую из вторых элементов И 6 тех разрядов (начиная с младшего 3-1). которые хранят единичное значение, через первый элемент И 4 разряда, хранящего нулевое значение, и поступает на счетный вход триггера еле- дующего за ним разряда. По окончании действия импульса с входной шины 1 он снимается со счетного входа триггера того разряда, который следует за самым младшим разрядом, хранящим нулевое значение, в результате чего этот триггер переключается в противоположное состояние. Если в исходном состоянии (на момент до поступления импульса на входную шину 1) все разряды хранили единичное значение, то по импульсу с входной шины 1 никаких переключений триггеров нг происходит.

Действие импульса ехидную шину 2 в обоих вариантах устроис ч всегда приводит к переключению по та-,.Му фронту

мпульса только триггера 5-1 младшего разряда 3-1.

Действие импульса одновременно на входные шины 1 и 2 в варианте устройства, изображенном на фиг.1, приводит к переключению по заднему фронту этого импульса триггера 5-1 младшего разряда 3-1. а также к переключению триггера:

либо разряда 3-2, если триггер 5-1 разряда 3-1 на момент до поступления импульса на входные шины 1 и 2 был включен:

либо разряда, следующего за самым младшим разрядом, начиная с 3-2. хранящим единичное значение.

Действие импульса одновременно на входные шины 1 и 2 в варианте устройства, изображенном на фиг.2, приводит к переключению по заднему фронту этого импульса триггера 5-1 младшего разряда 3-1, а также к переключению триггера:

либо разряда 3-2, если триггер 5-1 разряда 3-1 на момент до поступления импульса на входные шины 1 и 2 был включен,

либо разряда, следующего за самым младшим разрядом, начиная с 3-2, хранящим нулевое значение.

В режиме разностного счета предметов устройство работает с соответствии с табл.1, переходов, составленной для первых трех разрядов 3-1, 3-2, 3-3 устройства В исходном положении в счетные разряды может быть записана любая двоичная информация по входам R и S триггеров счетных разрядов,

В соответствии с табл.1, устройство, изображенное на фиг.1. в режиме разностного счета предметов функционирует по следующему алгоритму:

если единичные сигналы поступают сначала на шину 2, а затем на шину 1, то устройство переходит в состояние с номером, на единицу большим исходного, з из 7-го - в нулевое:

если единичные сигналы поступают сначала на шину 1, а затем на шину 2, то устройство переходит в состояние с номером, на единицу меньшим исходного, а из нулевого - в 7-е;

если единичные сигналы поступают дважды на одну и ту же входную шину, то в итоге состояние устройства остается прежним.

В соответствии в табл.1, устройство, изображенное на фиг 2. в режиме разностного счета предметов функционирует по следующему алгоритму:

если единичные сигналы поступают сначала на шину 1, а затем на шину 2, то устройство переходит в состояние с номером, на единицу большим исходного, а из 7-го - в нулевое

если единичные сигналы поступают сначала на шину 2, а затем- ..с. LLHHV i. то устройство переходит в состояние с номером, на единицу меньшим исходного, а из 7-го - в нулевое;

если единичные сигналы поступают дважды на одну и ту же шину, то в итоге состояние устройства остается прежним.

Несмотря на то, что номер состояний счетного устройства не соответствует двоичным номерам, дешифрация состояний счетчика может осуществляться стандартным дешифратором двоичного кода в позиционный, так как счетное устройство за цикл работы проходит все возможные двоичные комбинации. Изменится в соответствии с табл.1 только нумерация выходов такого дешифратора.

Разностный счет предметов предполагает, например, разностный счет рисок (меток) на валу, точное положение которого необходимо постоянно учитывать; разностный счет меток (рисок), нанесенных на линейно перемешивающийся в двух противоположных направлениях режущий инструмент; разностный счет меток (рисок), нанесенных на магнитную ленту (диск) с целью определения местонахождения записанной на нем информации: разностный счет обьектов, входящих в контролируемую зону и покидающих ее, с целью сбора информации о текущем количестве объектов в контролируемой зоне и т.д Во всех этих случаях импульсные сигналы снимают с выходов датчиков, фиксирующих факт прохождения мимо них предмета (объекта, метки. риски). Очередность поступления импульсов с датчиков определяет направление перемещения и счета (прямой или обратный). Если же предмет вошел в зону между датчиками, после чего покинул эту зону в обоат- ном направлении, то счетное устройство такой предмет не учитывает (поступление импульсного сигнала дважды на один и тот же вход не приводит к изменению состояния счетного устройства).

В режиме прямого или обратного счета импульсов или формирования прямой и обратной последовательностей кода Грея импульсы подают на входные шины 1 и 2 одновременно. Триггер 5-1 в этом случае выступает в качестве вспомогательного. Информацию в коде Грея снимают с прямых выходов триггеров 5-2, 5-3. 5-4,... .

Табл.2 переходов отражает работу счетного устройства, представленного на фиг.1. в режимах прямого и обратного счета,

Табл.3 переходов отражает работу счетного устройства, представленного на фиг.2, в режимах прямого и обратного счета.

Из табл.2 и 3 следует, что исходное состояние счетного устройства для режима прямого счета - 0, для режима обратного счета-7. Соответствующая установка триггеров счетных разрядов перед началом работы осуществляется по их входам R и S. Еще раз следует отметить, что информация в коде Грея снимается только с триггеров 5-2, 5-3,...5-п, но не со вспомогательного

для этого режима триггера 5-1. При этом для варианта устройства на фиг.1 код Грея классический, для варианта на фиг.2 можно говорить о том, что в каждом такте работы устройства изменяет свое состояние только один элемент памяти в информационных (но не вспомогательных) разрядах.

Таким образом, устройство обеспечивает формирование (п-1) разрядных кодовых комбинаций кода Грея в прямой и обратной последовательностях, где п - число разрядов устройства.

Это же устройство может быть использовано для однонаправленного счета импульсов, поступающих на входные шины 1 и 2 одновременно. При этом емкость счетного устройства равна 2П, разряд 3-1 также является информационным, а следовательно, подсчет осуществляется уже не в коде

Грея.

Таблицы переходов для этого случая можно получить из табл.2 для фиг.1 или табл 3 для фиг.2. если считать, что обратный счет является продолжением прямого счета.

При этом состояние 7 обратного счета необходимо заменить на 8, 6 - на 9; 5 - на Ю; 4 -на 11; 3 - на 12:2-на 13: 1 - на 14 и 0 - на 15. Таблица в этом случае окажется замкнутой, т.е. из 15-го состояния счетное устройство будет переходить в нулевое.

Формула изобретения Счетное устройство, содержащее в каждом разряде первый элемент И, первый

вход которого в первом разряде подключен к первой входной шине устройства, и триггер, счетный вход которого в первом разряде подключен к второй входной шине устройства, первый выход триггера каждого разряда подключен к второму входу первого элемента И своего разряда, о т- личающееся тем. что, с целью снижения потребляемой в динамическом режиме мощности, в каждый его разряд введен второй элемент И, первый вход которого в первом разряде подключен к первой входной шине устройства, счетный вход триггера каждого последующего разряда подключай к выходу первого элемента И предыдущего разряда, первые входы первого и

второго элементов И каждого последующего разряда подключены к выходу второго элемента И предыдущего разряда, а второй

выход триггера каждого разряда подключен к второму входу второго элемента И своего разряда.

Таблица 1

Изобретение относится к устройствам разностного счета и может быть использовано для разностного счета предметов (обьектов. меток, рисок), движущихся в противоположных направлениях, для формирования прямой и обратной последовательностей кодовых комбинаций кода Грея, а также для счета одиночных импульсов. Цель изобретения - снижение потребляемой в динамическом режиме мощности. Устройство содержит входные шины 1 и 2 и счетные разряды 3-1,...,3-п, каждый из которых содержит первый элемент И 4-1,...,4-п, счетный триггер 5-1,...,5-п и второй элемент И6-1.....6-П. При равновесном счете предметов очередность поступления импульсных сигналов на входные шины 1 и 2 определяет направление счета (прямой или обратный). При формировании прямой и обратной последовательностей кода Грея направление (прямая или обратная последовательность) задается исходным состоянием триггеров 5-1,...,5-п, а информация снимается с разрядов 3-2,3-3,.,.,3-п, при этом входные импульсы поступают на входные шины 1 и 2 одновременно. При однонаправленном счете входные импульсы также поступают на входные шины 1 и 2 одновременно 2 ил 3 табл. Ё

Примечание. Звеэдочкои обозначено сохранение соответствующим триггером своего предыдущего состояния при наличии единичного сигнала нэ входной шине 1 или 2.

Таблица 2

Таблица

WjP-Г

ЙО/77.Т t- --i

Фиг